浙江润科废水处理设计方案.docx
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浙江润科废水处理设计方案
浙江润科新材料科技有限公司
产2000吨氨基醇精细化学品
项目废水处理工程设计方案
江苏沥允环境工程有限公司
2015年12月11日
1、概述
1.1、项目概述
浙江润科新材料科技有限公司是中国科学院嘉兴绿色化学工程中心孵化的第三家产业化公司,由浙江金科日化原料有限公司和浙江润博化工科技有限公司共同出资成立,主要经营丙烷微硝化工艺技术及其产业链产品的生产和销售
浙江润科新材料科技有限公司废水主要来源于生产过程的工艺废水,主要含有硝基类的有机物,包括硝基甲烷、硝基乙烷、乙醛以及丙酮等有机物
1.2、设计范围
本工程设计范围包括污水处理站的工艺设计、结构配置、土建工程、电气控制、机械通风等专业的内容。
主要专业设计说明、主要图纸、设备清单、工程投资估算。
本工程不包括厂内污水收集管道系统。
污水收集管系、外排管系均由用户总体规划。
污水由用户通过厂区管道接至调节池。
电线电缆以污水处理设备电控柜为交接点。
1.3、设计依据
现场调研和勘察及业主提供相关资料;
国家现行的建设项目环境保护设计规定
《中国科学院嘉兴绿色化学工程中心硝基废水小试实验报告
(一)、
(二)》
建设单位提供的废水量及水质数据以及同类废水处理的工程经验
其他设计规范与要求。
1.4、设计原则
1、本设计方案严格执行国家和地方有关环境保护的各项规定,污水处理首先必须确保各项出水水质指标均达到国家污水排放标准要求以及企业自身排放要求。
2、针对本工程的具体情况和特点,采用简单、成熟、稳定、实用、经济合理的处理工艺,以达到节省投资和运行管理费用的目的。
3、处理系统运行有一定的灵活性和调节性,以适应水质水量的变化。
4、设备选型采用通用产品,选购的产品在国内应是技术先进、质量保证、性能稳定可靠、工作效率高、管理方便、维修维护工作量少、价格适中及售后服务好的产品。
5、在保证处理高效率的同时工程设计紧凑合理、节省工程费用,减少占地面积,尽量降低运行费用。
6、设计时充分考虑污水处理系统配套的减震,降噪,除臭等措施,从而防止对环境的二次污染。
7、物化和生化处理后的污泥应考虑安全处置,避免二次污染;
1.5、设计采用的标准
1、《中华人民共和国环境保护法》
2、《中华人民共和国水污染防治法》
3、《污水综合排放标准》(GB8978-1996)
4、《室外排水设计规范》(GBJ14—1996)
5、《给水排水工程结构设计规范》(GBJ69—84)
6、《建筑给水排水设计规范》(GBJ15—88)
7、《水处理设备制造技术条件》(JB2932-86)
8、《钢结构设计规范》(GBJ17-88)
9、《低压配电装置及线路设计规范》(GB50054-95)
10、《给水排水设计手册》
11、《环境噪声标准》(GB3096—96)
1.5.1、废水排放标准
厂区废水纳入园区污水管网,由上虞污水处理厂集中处理,纳管标准执行《污水综合排放标准》(GB8978-1996)中的(新扩改)三级标准,其中氨氮执行浙江省地方标准《工业企业废水氮、磷污染物间接排放限值》(DB33/887-2013)中“其他企业”规定的35mg/L限值要求;上虞污水处理厂排环境执行其二期环评批复相关标准,其中COD&、氨氮执行“虞政办发(2013)195号”文COD≤100mg/L、氨氮15mg/L的要求。
具体排放标准详见表1.2。
表1.2废水纳管及排环境标准单位:
mg/L
控制项目
pH
CODCr
SS
氨氮
AOX
曱苯
氟化物
纳管标准
6-9
500
400
35
8
0.5
20
排环境标准
6-9
100
150
15
5
0.2
10
2、污染物发生状况及源强分析
项目废水污染情况
废水名称
废水来源
发生量(m3/d)
所含污染物
污染物浓度
硝化和精制废水W1-1
硝化工段共沸塔
29.01
主要为硝酸、硝酸钠等,并含有硝基烷烃、甲醛、乙醛、丙酮等有机物
CODCr:
52000mg/L
有机氮:
2840mg/L
甲醛:
230mg/L
盐分:
5.5%(硝酸钠等)
废水W2-1
2-氨基-1-丙醇成品精馏塔
0.48
甲醇、乙胺和有机杂质等
CODCr:
39010mg/L
有机氮:
926mg/L
废水W2-2
2-氨基-1-丁醇成品精馏塔
1.20
甲醇、丙胺和有机杂质等
CODCr:
44260mg/L
有机氮:
905mg/L
废水W2-3
AMP成品精馏塔
0.88
甲醇、异丙胺和有机杂质等
CODCr:
35900mg/L
有机氮:
262mg/L
废气处理废水
废气处理
12
硝酸钠等盐分及可溶性有机废气等
CODCr:
2500mg/L
有机氮:
150mg/L
甲醛:
300mg/L
盐分:
1.2%
设备和地面清洗废水
设备和车间地面清洗
5
有机物等
CODCr:
1000mg/L
氨氮:
30mg/L
初期雨水
初期雨水收集
8.93
泥沙及有机物等
CODCr:
500mg/L
生活污水
职工生活
8.16
/
CODCr:
300mg/L
氨氮:
30mg/L
合计
/
CODCr:
25186mg/L
有机氮/氨氮:
1315mg/L
甲醛:
156mg/L
盐分:
2.65%
注:
合计中污染物浓度为平均浓度
项目废水特点如下:
⑴污染物因子较多、浓度相对较高
本次项目污染物较多,污染因子也较多,主要包括CODcr、氨氮、有机N及TN、甲醛、硝酸盐等。
①生产工艺废水CODcr浓度高
本项目生产工艺废水污染物浓度相对都比较高,CODCr浓度普遍在上万mg/L以上,最高的硝化废水可达52000mg/L,高浓度的有机污水与低浓度的污水混合后,污水平均CODCr浓度仍然在25186mg/L左右。
②特征污染因子较多、浓度高低不一
A.甲醛:
项目在硝化工段会发生副反应从而生成少量甲醛,该污染物可通过分相后进入废水,在工艺过程中以采取脱轻、共沸等措施将其去除,但硝化废水中仍会有部分甲醛残留,根据测算,硝化废水中浓度为230mg/L,而废水完全混合后甲醛浓度仍可达到156mg/L,浓度相对较高。
B.总氮:
生产过程中原料、中间体和成品均含有N(如硝酸、硝基烷烃、氨基醇和有机胺等),废水中所含的总氮部分以有机氮形式存在,硝化废水中有机氮可达2840mg/L、总氮有上万mg/L,所有废水混合后有机氮浓度为1315mg/L,浓度相对较高。
D.无机盐分:
本次项目各废水含有的无机盐分主要为硝酸、硝酸钠等无机盐分,对废水站生化影响较大的主要为NO3-,经测算所有废水混合后浓度约为2.65%,对生化系统有一定影响。
废水产生量不大,浓度不均衡
项目合计废水量发生量为65.66m3/d,而工艺废水发生量不到32m3/d,并且废水水质不均衡,其中以硝化工序为例,废水水质与脱轻、共沸两个工艺有较大关系,根据企业多次试验结果,其CODCr波动从48000到52000mg/L不等,若不进行脱轻、共沸处理,其浓度可达十多万mg/L。
从产生情况来看,除硝化废水为连续产生外,成品精馏、废气处理等废水均为间歇式产生,各股废水随着工段的不同在不同的时段产生,废水产生水质波动较大。
废水可生化性相差较大
项目废水中含有的主要污染物为醛类(主要为甲醛和乙醛等)、硝基烷烃(硝基甲烷、硝基乙烷和硝基丙烷等)、丙酮、甲醇、硝酸、硝酸钠等。
其中硝基烷烃、甲醛相对生化性较差,并且甲醛、硝基丙烷等还具有一定的生物毒性;而丙酮、甲醇生化性相对较好。
综上所述,本次项目废水具有:
污染物种类多;特征污染物种类多、浓度高;污水产生不规律;可生化性相差大的特征。
2.1、拟建项目原辅材料消耗及主要生产设备
①生产工艺废水CODcr浓度高
本项目生产工艺废水污染物浓度相对都比较高,CODCr浓度普遍在上万mg/L以上,最高的硝化废水可达52000mg/L,高浓度的有机污水与低浓度的污水混合后,污水平均CODCr浓度仍然在25186mg/L左右。
②特征污染因子较多、浓度高低不一
A.甲醛:
项目在硝化工段会发生副反应从而生成少量甲醛,该污染物可通过分相后进入废水,在工艺过程中以采取脱轻、共沸等措施将其去除,但硝化废水中仍会有部分甲醛残留,根据测算,硝化废水中浓度为230mg/L,而废水完全混合后甲醛浓度仍可达到156mg/L,浓度相对较高。
B.总氮:
生产过程中原料、中间体和成品均含有N(如硝酸、硝基烷烃、氨基醇和有机胺等),废水中所含的总氮部分以有机氮形式存在,硝化废水中有机氮可达2840mg/L、总氮有上万mg/L,所有废水混合后有机氮浓度为1315mg/L,浓度相对较高。
D.无机盐分:
本次项目各废水含有的无机盐分主要为硝酸、硝酸钠等无机盐分,对废水站生化影响较大的主要为NO3-,经测算所有废水混合后浓度约为2.65%,对生化系统有一定影响。
2.2、氨基醇精细化学品项目生产工艺及污染物排放状况
2.2.1、生产工艺情况
浙江润科新材料科技有限公司10000吨/年氨基醇精细化学品项目(一期年产2000吨氨基醇精细化学品)拟建于杭州湾上虞经济技术开发区,本期项目总投资5120万元,以丙烷和硝酸反应制得的硝基烷烃粗液,再经精制、醇化、加氢还原等工序得到最终成品。
2.2.2、污染物分析
废水名称
废水来源
发生量(m3/d)
所含污染物
污染物浓度
硝化和精制废水W1-1
硝化工段共沸塔
29.01
主要为硝酸、硝酸钠等,并含有硝基烷烃、甲醛、乙醛、丙酮等有机物
CODCr:
52000mg/L
有机氮:
2840mg/L
甲醛:
230mg/L
盐分:
5.5%(硝酸钠等)
废水W2-1
2-氨基-1-丙醇成品精馏塔
0.48
甲醇、乙胺和有机杂质等
CODCr:
39010mg/L
有机氮:
926mg/L
废水W2-2
2-氨基-1-丁醇成品精馏塔
1.20
甲醇、丙胺和有机杂质等
CODCr:
44260mg/L
有机氮:
905mg/L
废水W2-3
AMP成品精馏塔
0.88
甲醇、异丙胺和有机杂质等
CODCr:
35900mg/L
有机氮:
262mg/L
废气处理废水
废气处理
12
硝酸钠等盐分及可溶性有机废气等
CODCr:
2500mg/L
有机氮:
150mg/L
甲醛:
300mg/L
盐分:
1.2%
设备和地面清洗废水
设备和车间地面清洗
5
有机物等
CODCr:
1000mg/L
氨氮:
30mg/L
初期雨水
初期雨水收集
8.93
泥沙及有机物等
CODCr:
500mg/L
生活污水
职工生活
8.16
/
CODCr:
300mg/L
氨氮:
30mg/L
合计
/
CODCr:
25186mg/L
有机氮/氨氮:
1315mg/L
甲醛:
156mg/L
盐分:
2.65%
2.3、项目废水源强汇总
2.3.1、废水源强汇总
类型
污染物
产生量
削减量
排放量
*废水
废水量
万m3/a
1.97
0.05
1.92
CODCr
t/a
496.14
486.54
9.6(1.92)
氨氮
t/a
25.9
25.228
0.672(0.288)
甲醛
t/a
3.07
2.974
0.096(0.038)
废气
NOx
t/a
9.614
6.15
3.464
HCl
t/a
0.12
0.113
0.007
VOCs
甲醇
t/a
65.476
62.859
2.617
甲醛
t/a
3.66
3.48
0.18
非甲烷总烃
t/a
110.819
108.11
2.709
乙胺
t/a
9.53
9.263
0.267
丙胺
t/a
29.04
28.216
0.824
异丙胺
t/a
6.24
6.063
0.177
硝基甲烷
t/a
20.784
20.362
0.422
硝基乙烷
t/a
2.489
2.425
0.064
1-硝基丙烷
t/a
7.12
6.953
0.167
2-硝基丙烷
t/a
3.378
3.284
0.094
**合计
t/a
固废
轻沸物S1-1
t/a
37.01
37.01
0
轻沸物S1-2
t/a
40.03
40.03
0
高沸物S1-3
t/a
14.98
14.98
0
高沸物S2-1
t/a
35.58
35.58
0
高沸物S2-2
t/a
83.04
83.04
0
高沸物S2-3
t/a
59.95
59.95
0
废催化剂
t/a
3.26
3.26
0
废分子筛
/
80t/10年
80t/10年
0
物化污泥
t/a
105
105
0
冷凝废液
t/a
45
45
0
废包装袋
t/a
5.5
5.5
0
废盐渣
t/a
480
480
0
生化污泥
t/a
30
30
0
生活垃圾
t/a
24
24
0
合计
危险废物
t/a
0
待鉴定废物
t/a
480
480
0
一般工业废物
t/a
30
30
0
生活垃圾
t/a
24
24
0
3、废水治理
3.1、金科日化现有废水站治理工艺概况
该废水站位于金科日化公司中心河北侧厂区中部,距离本项目合成车间约410m。
设计处理规模:
酸性废水550t/d,碱性废水450t/d,其他废水200t/d,合计处理能力为1200t/d;
设计进水水质:
酸性废水pH4〜5,CODor<6000mg/L;碱性废水pH11〜12,CODCrS2000mg/L;其他废水pH5~6,CODCr<4000mg/L。
设计出水水质:
达到上虞污水处理厂要求的《污水综合排放标准》(GB8978-1996)中的(新扩改)三级标准,其中氨氮勺5mg/L。
企业现有污水处理站的工艺流程图见图4.1。
工艺流程说明:
(1)经过预沉的酸性废水废水进入综合废水调节池,与沉淀后的碱性进行内部中和,经过初混后的废水计量送入混合反应池。
新增折板混合装置一套,初混的综合废水先与PH调节剂进行混合反应,自动控制pH8-8.5,再与投入水处理药剂进行混凝反应,对综合废水进行初步物化处理。
混合液自流进入沉淀池。
(3)污水经过一沉池、二沉池沉淀后,出水堰出水自流进入混合水池,与厂区收集的清下水和初期雨水等废水进行混合。
一沉池、二沉池沉淀污泥则送综合污泥浓缩池。
混合水池内的混合废水自流进入老生化组合池(包括兼氧池1,好氧池1和生化沉淀池1),经生化沉淀池1固液分离后排入中间水池1。
中间水池1内污水提升至新生化组合池(包括兼氧池2,好氧池2和生化沉淀池2),经生化沉淀池2固液分离后排入中间水池2。
中间水池2内污水提升至三沉池,在三沉池前端加入少量PAC和PAM,进一步降低废水中的CODCT,出水排入排放水池,经排水泵送入园区污水管网。
三沉池污泥收集进入综合污泥浓缩池,定期脱水处理。
图4.1
3.2、金科日化现有项目废水产生及处理情况
金科日化现废水站接纳废水量及实际运行情况见表
公司
项目/生产线
建设
性质
废水性质
废水量
(t/d)
CODCr
(mg/L)
备注
浙江金科过氧化物股份有限公司(母公司)
10万t/aSPC
已建
高浓废水
20
〜2000
高盐废水已脱盐预处理
低浓废水
200
〜500
/
4000t/a醋酸钠
已建
高浓废水
10
2000〜5000
/
低浓废水
22
〜1000
/
12kt/a二氧化碳
已建
低浓废水
1
〜300
/
3000t/aTC
已建
高浓废水
28
〜2000
/
低浓废水
265
500〜600
/
10万t/aSPC、
1.5万t/aTAED
和研发中心项目
未建
高浓废水
64
2000〜25000
高盐废水已脱盐预处理
低浓废水
260
300〜500
/
3万t/a干法SPC
未建
低浓度废水
4
300-800
/
食品级二氧化碳循环经济项目
未建
/
0
/
无废水产生
浙江金科日化原料有限公司(全资子公司)
1万t/aTAED
已建
高浓废水
100
9000〜30000
/
低浓废水
33
300〜500
/
2000t/aTAED
未建
高浓度废水
21
9000〜30000
/
6
300〜500
/
浙江金科双氧水有限公司(全资子公司)
10万吨双氧水
已建
高浓度废水
29
6000〜8000
厂内已采用絮凝沉淀预处理
低浓度废水
134
200〜1000
小计
已建
842
/
/
未建
355
/
/
合计
1197
/
/
从上表可知,该废水站在已经设计容纳我公司废水
绍兴市上虞区环境监测站于2014年3月对其进行了监测,由监测结果及在线监控装置结果可知,金科日化废水站pH、CODor、氨氮等均符合纳管标准要求,在废水处理量方面,在线监控显示其流量在329〜1083m3/d之间,平均流量为598m3/d。
具体监测数据见附录一。
3.3、本项目废水治理工艺
3.3.1、氨基醇精细化学品废水处理工艺
3.3.2、氨基醇精细化学品废水进入金科日化废水站处理可行性分析
①处理规模匹配性分析
该废水站承担着金科日化、金科过氧化物公司和金科双氧水公司三家企业的废水处理任务。
据调查,其中金科过氧化物公司现有在产项目(包括10万t/aSPC、3000t/aTC、4000t/a醋酸钠和食品级二氧化碳等)达产废水量为546t/d,金科日化在产项目(1万t/aTAED)达产废水量为121t/d,金科双氧水在产项目(10万t/a双氧水)达产废水量约为164t/d,合计三个企业在产项目达产废水量为831t/d(2014年实际日均进站废水量约为710t/d)。
未投产项目主要为金科过氧化物公司的上市摹投项目和3万t/a干法SPC项目、金科日化2000t/aTAED项目,预计将有360t/d废水进站。
根据《上虞区2014年重点企业主要污染物削减计划》,金科过氧化物公司、金科日化和金科双氧水公司需削减88t/d废水量,目前企业以完成削减任务,材料已上报。
因此,金科日化废水站三个企业所有已批项目全部达产情况下进展废水量为1103t/d(减去88t/d的削减量),因此该废水站尚有97t/d的余量。
本项目废水量经预处理后全部进入该废水站处理,预计进入废水站污水量为64t/d,因此未超过废水站设计处理规模。
②处理工艺适应性分析
a、CODCr:
本项目工艺废水经预处理后COD浓度不高,经过预处理后的原工艺废水中的大部分硝基烷烃、甲醛等较难降解或对生化有抑制作用的有机物可大部分被去除,所含的污染物基本为甲醇、有机胺类、氨基醇等物质,较易降解。
CODCr最高为3000mg/L、混合废水CODCr为2150mg/L,低于该废水站其他废水CODCr≤4000mg/L的要求,进入综合调节池后可通过混凝反应+A2/O2的工艺处理后能做到达标排放。
b、氨氮:
本项目带入废水中的氨氮主要以有机胺、氨基醇等有机氮形式存在,在采取预处理措施的前提下,进入综合废水站调节池的有机氮浓度已较低,并且多为易生化物质,在经过A/O生化系统的硝化-反硝化作用下可成为氮气排放,在达到设计生化处理效果的情况下,氨氮是可以达到排放要求的(<35mg/L)。
c、甲醛:
项目硝化和废气吸收废水中含有较高浓度的甲醛污染物,甲醛在大于135~175mg/L时对好氧微生物有抑制作用,大于100mg/L时对厌氧微生物有抑制作用,但本项目在预处理环节通过芬顿氧化、催化氧化等环节对甲醛进行了处理,经预处理后甲醛进入废水站生化系统的浓度约为13mg/L,不会对生化系统造成影响,根据相关文献报道,生化法处理过程中只要保持合适的温度(>10℃)对甲醛的去除率一般可在69~89%之间,因此仅考虑本项目废水,在采取生化处理情况下甲醛能达到排放标准要求(≤5mg/L)。
d、盐份:
项目产出的工艺废水中含较高浓度的盐份,因此在废水预处理阶段设置了三效蒸发脱盐预处理环节,根据预处理情况分析,经预处理后综合废水盐分约为0.22%,主要为硫酸盐、硝酸盐等为主,在此浓度下盐份不会对生化系统产生抑制作用。
3.3.3、投资运行费用
本项目废水处理分成两阶段,第一阶段为预处理,经过预处理后的原工艺废水中CODCr最高为3000mg/L、混合废水CODCr为2150mg/L,低于金科日化废水站其他废水CODCr≤4000mg/L的要求。
第一阶段环保投资费用合计560.5万元,占总投资(5120万元)的10.95%。
第二阶段为深度处理,经过金科日化污水占站的混凝反应+A2/O2工艺处理后能做到达标排放。
金科日化废水站已全部建成,仅需增加部分管道等设施,预计投资约为10万元。
运行费用主要为药剂费、人工费和电费等,约需10万元/年。
3.4、新增构筑物设计
3.4.1、工艺废水集水池
功能:
经过脱轻系统的废水和其他工艺废水在其中收集,均质水质、调节水量。
设计参数:
设计水量:
Q=50m3/d,运行时间24h,即Q=2m3/h
外形尺寸:
L(m)×B(m)×H(m)=5.0×4.0×3.0m
数量:
1座。
结构形式:
钢砼结构,防腐处理
有效容积:
50m3
总容积:
60m3
停留时间:
24h
有效水深:
2.5m
3.4.2、pH调节池
功能:
对废水的水质进行pH调节,调节到合适的pH进入微电解系统。
设计参数:
设计水量:
Q=50m3/d,运行时间24h,即Q=2m3/h
外形尺寸:
L(m)×B(m)×H(m)=4.0×2.5×3.0m
数量:
1座。
结构形式:
钢砼结构,防腐处理
有效容积:
25m3
总容积:
30m3
停留时间:
12h
有效水深:
2.5m
配套:
1、提升泵
规格型号:
40FZB-4-23
功率:
2.2kw
扬程:
23m
流量:
4m3/h
数量:
2台(一用一备)
2、pH调节加药装置
型号:
JY-Ⅰ
功率:
0.55kw
数量:
2套
容积:
1000L
材质:
PP
3、曝气管路
规格型号:
穿孔曝气管
材质:
PP
数量:
1套
4、液位测量及显示系统
数量:
1套
测量及显示液位
5、pH监测系统
数量:
1套
测量及显示pH
范围0-14
6、流量计
数量:
1套
材质:
有机玻璃
量程:
0-6m3/h
7、曝气风机
规格型号:
BR50
功率:
2.2kw
风量:
1.94m3/min
风压:
0.3kgf/cm2
数量:
2台(一用一备)
3.4.3、催化微电解塔
功能:
在有机物在其中进行铁碳反应,主要对硝基类的有机进行还原,在酸性条件下将硝基还原为氨基,增强有机物的
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