化工废水方案.docx
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化工废水方案
技
术
方
案
2008年5月
第一章工程技术分析
1.1概况
1.2设计依据、原则
1.2.1设计依据
1、贵公司提供水质水量数据;
2、贵公司项目环境影响报告书;
1.2.2主要设计规范及标准
(1)《地表水环境质量标准》(GB3838-2002);
(2)《室外排水设计规范》(GB50014-2006);
(3)《污水综合排放标准》(GB8978-1996);
(4)《城市杂用水水质标准》(GB/T18920-2002);
(5)《环境空气质量标准》(GB3095-1996);
(6)《大气污染物综合排放标准》(GB16297-1996);
(7)《恶臭污染物排放标准》(GB14554-93);
(8)《工业企业厂界噪声标准》(GB12348);
(9)《工业企业设计卫生标准》(TJ36-79);
(10)《工业与民用供电系统设计规范》(GBJ57-83);
(11)《砌体结构设计规范》(GBJ3-88);
(12)《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001);
(13)《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002);
(14)《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2002);
(15)《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001);
(16)《给水排水工程构筑物结构设计规范》(GB50069-2002);
(17)《给水排水工程管道结构设计规范》(GB50332-2002);
(18)《砌体结构设计规范》(GB5003-2001);
(19)《3-110KV高压配电装置设计规范》(GBJ0060-92);
(20)《10KV及以下变电所设计规范》(GBJ50053-94);
(21)《工业与民用供配电系统设计规范》(GB50052-95);
(22)《低压配电装置及线路设计规范》(GB50054-95);
(23)《通用用电设备配电设计规范》(GB50055-93);
(24)《工业企业照明设计标准》(GB50034-92);
(25)《建筑设计防火规范》(GBJ16-87);
(26)《建筑防雷设计规范》(GBJ57-83)。
1.3编制目的、原则和范围
1.3.1编制目的
⑴论述实施污水处理工程的必要性;
⑵对与项目相关的主要因素进行技术先进性、安全可靠性、经济合理性及实施可行性的综合研究和论证,如水量、水质,点源预处理工艺的可行性,综合污水处理工艺确定,进行项目投资估算、经济分析等;
⑶在论证的基础上,提出推荐建设方案,为项目决策提供科学依据。
1.3.2编制原则
⑴贯彻国家关于环境保护的基本国策,实施清洁生产和循环经济,执行国家的有关法规、政策、规范及标准;
⑵采取“治污集约化、管理企业化”机制;
⑶采用高效节能、简便易行的综合污水处理工艺设计,确保污水处理后的效果,节省工程投资和日常运行费用;
⑷选择国内外先进、可靠、高效,运行管理方便,维修简便的排水专用设备;
⑸采用现代化技术手段,实现科学自动化管理,做到技术可靠、经济合理;
⑹适当考虑集团及周围地区的发展状况及需求,在设计上留有余地。
3.3编制范围
建设规模为100m3/h综合污水处理设施。
本污水处理设计方案包括污水处理厂内处理工艺、土建工程、设备、管道及电气工程的建设。
污水及给水进口从处理站区边线开始计算,动力线从污水处理站配电柜进线开始,排水至处理站界区边线止。
1.4水质、水量及排放标准
1.4.1水质
生产废水水质水量
污染源
QM3/d
石油类
COD
BOD5
氨氮
酚
硫
储运系统
油罐切水
5
>1000
>1000
>1000
>100
>50
>10
初馏-减压系统
含硫污水
9
>100
>1000
>100
>100
>10
>100
焦化系统
含硫污水
15
>100
>1000
>500
>1000
>100
>1000
制氢-加氢系统
含硫污水
4.5
>100
>100
>50
>1
<1
>1000
酸性污水
26
>100
>1000
>500
>100
>50
>50
其他
循环水场
45
>5
>50
>10
>1
<1
<1
生活污水
4.5
机泵冷凝水
10
锅炉污水
8
未预见污水
15
初期雨水
244.260T/10min
1.4.2设计水质及排放标准
名称
COD
BOD
S
氨氮
酚
油
平均值
2000
500
50
120
200
40
排放标准
60
20
1
15
0.5
5
本项目污水处理后出水执行《污水综合排放标准》(GB8978-1996)一级排放标准。
1.5工艺特点
1.5.1采用按质分流措施,针对不同水质情况进行分类预处理,然后汇总进入污水处理厂。
1.5.2对高浓度废水单独设贮存池和事故池,可削减COD峰值,稳定水质,该类废水占COD总量55%,采取较为简单措施,可达到较好效果,同时可节省投资。
1.5.3采用先进MBR生物处理工艺,不需要二沉池,减少占地面积,同时可将处理水回用,以达到废水资源化的目的。
1.6工艺流程
1.6.1工艺流程选择
污水处理工艺流程的选择直接关系到污水处理站的建设投资、运行成本、出水水质以及运行管理是否方便可靠。
工程设计上要因地制宜,综合考虑排水系统现状或规划、厂区地形及地质、温度、降雨、污水量、水质、排放标准、设备等。
主要按以下原则确定:
(1)近远期全面规划,最大限度减少投资,更好地发挥投资效益。
(2)采用技术先进、成熟、管理方便的工艺。
(3)设备选型合理、可靠,组合得当,以节省运行费用。
(4)运行管理方便,运转方式灵活,并可根据不同的进水水质调整运行方式,最大限度地发挥处理装置和构筑物的处理能力。
便于实现处理工艺运转的自动控制,以尽可能少的投入取得尽可能大的效益。
化工废水的处理工艺一般包括三个组成部分:
一是预处理部分,通过催化氧化、微电解、混凝沉淀、气浮等方法降低废水中的有机毒物,油类,能有效减弱将废水水质波动对后续生化系统造成的影响,使污水处理站的运行具有较好的易控性;二是生物处理部分,这是整个处理工艺的核心,通过微生物的新陈代谢作用,分解废水中的溶解性有机物,生化工艺分厌氧和好氧处理两类,此类工程中通常采用厌氧-好氧组合工艺。
厌氧工艺包括完全厌氧(产甲烷)以及不完全厌氧(不产甲烷或少产甲烷),常用的完全厌氧工艺主要有UASB、IC、EGSB等;不完全厌氧主要有水解酸化、兼氧处理工艺等。
目前在工程上应用较广的主要有UASB工艺、水解酸化、兼氧工艺。
好氧处理常用工艺有活性污泥法和生物膜法,如SBR、生物接触氧化法、氧化沟、A2/O、MBR膜法等;三是深度处理部分,主要是通过混凝沉淀、气浮、过滤和生物滤池等方法进一步去除废水中的有机物、悬浮物等,保障出水水质。
采用MBR膜技术涵盖了生物处理部分和深度处理部分,有限的合并了传统工艺处理链长,分散性大的特点,同时更好的满足工程需要。
根据国内外处理难降解工业废水的经验和实例,为了提高废水的可生化性,在好氧处理前增加水解酸化装置,使难生物降解的有机物水解成较易生物降解的物质,改善废水的可生物降解性,提高全流程的去除效果。
综上所述,本工程将采取工业废水和生活污水单独收集,工业废水经过单独预处理后再合并进行生化处理的处理工艺。
将工业废水集中起来进行预处理,不但处理方便,而且预处理面积小,处理后再与生活污水混合就可直接生化处理,将大大降低整体处理成本。
本方案拟在二个方面对该污水处理厂进行全面考虑:
①预处理工艺切实有效,②强化生化处理系统。
(一)预处理工艺选择
针对该工业废水分为几股水流,充分考虑预处理的合理与经济性,对几股水进行先分散处理,后集中的原则进行有效的,经济的处理。
油罐切水含油量大,不易直接进入生化系统,在前期与酸性废水进行汇流合并,然后先进行重力隔油,经收集池混合后提升至气浮池进一步隔油处理,有效的去除部分油类物质,降低污水中油类物质的含量,同时去除部分有机物质。
含硫废水不仅含油量高,而且含有高的氨氮和硫,不易直接进入后续生化系统,预处理核心工艺采用酸性水气提法,能有效的去除废水中的氨氮和硫,为了保证酸性水气体工艺的处理能力,需在该套工艺前设计隔油处理装置,保证进入酸性水气提进水含油浓度低于50mg/L,满足酸性水气提出水硫化氢浓度不大于50mg/L和氨浓度不大于100mg/L的目标。
生活污水采取单独收集,定量送入调节池与其他全部水进行混合,进入生化系统。
(二)强化生化处理工艺
a.水解酸化工艺
针对该生产废水的复杂性和难生化降解性,需针对废水进行有水解酸化的生化前处理工艺。
由于行业特性决定了该废水的难生化性,物理化学预处理不能改变有机物分子的结构,故即使经物理化学处理后的废水其生化性仍较低,必须采用相应的生化前处理措施提高其可生化性,在此我们采用水解酸化法作为强化工艺。
为了给好氧处理创造良好的生化条件。
水解酸化池土建费用较高,一次性投资大,但设备投资较少,运行费低、管理方便。
工程应用水解酸化是本世纪八十年代发展起来的新型污水处理工艺,此水解酸化是不完全的厌氧水解。
在水解酸化中具有四个特点:
⑴部分有机物不仅在结构上由大变小,而且在理化性质上也发生了变化,即部分有机物被水解、酸化,变成小分子的有机物,更易于后续的生物降解;
⑵不需要密封的反应池,不需要水、气、固三相分离器,降低了造价,有利于维护管理,可以按需设置大、中、小各种形式的水解酸化池;
⑶对于以细小固体形式存在着有机物的降解可减少污泥量,使系统污泥产生量小;
⑷由于反应控制在第二阶段之前完成,故无厌氧发酵所具有的不良气味,改善污水处理装置的环境。
废水经水解酸化工艺溶解性有机物比例显著增加、BOD/COD值提高、BOD降解速率加快、有利于难降解有机物的去除。
水解酸化过程主要体现为慢速生物降解有机物的水解和快速生物降解有机物的酸化,最终电子受体主要为低分子有机酸。
厌氧发酵处理的主要目的是通过水解和非水解作用实现难生物降解有机物的转化,通过分子结构改变(开环、断键、裂解、基团取代、还原等),使结构复杂难生物降解的有机物分子转化成可慢速或快速生物降解的有机物,从而明显改善污水的可生物处理性和脱色效果,使最终电子受体包括难生物降解有机物(分子结构中的基团或化学键)。
b.A/O生物处理工艺
由于废水中的氨氮值很高,因此,本项目污水处理的另一个关键技术是解决脱氮问题。
生物脱氮是典型的污水脱氮工艺,而其中A/O工艺则是效率最高、最可靠成熟的处理工艺。
A/O法是利用生物的硝化和反硝化作用去除废水中氨氮的脱氮方法。
在“O”段实现碳化、硝化反应,在A段(缺氧状态)实现反硝化。
A/O法在氨化菌的作用下,将有机氮化合物分解,转化为NH3-N。
A/O法氨氮的去除率理论上可达到70-80%。
考虑A/O法中O段异养菌对硝化菌的抑制作用,分段设计,第一段好氧为接触氧化工艺,最主要目的是去除废水中有机物,第二段好氧为MBR核心工艺,不但进一步降解剩余难降解有机物,而且提供硝化菌的生长环境,加强硝化菌的硝化能力,为氨氮的降解提供必要的硝化条件,同时MBR系统内部兼具有去除氨氮的能力,保证出水有机物的去除和氨氮的达标。
本项目采用A/O法生物处理工艺,在削减CODcr同时,同步去除氨氮。
膜生物反应器说明
MBR用具有独特结构的浸没式膜组件置于曝气池中,经过好氧曝气和生物处理后的水,由泵通过滤膜过滤后抽出。
它与传统污水处理方法具有很大区别,取代了传统生化工艺中二沉池和三级处理工艺。
由于膜的存在大大提高了系统固液分离的能力,从而使系统出水水质和容积负荷都得到大幅度提高,出水可达到杂用水标准。
由于膜的过滤作用,微生物被完全截留在生物反应器中,实现了水力停留时间与活性污泥泥龄的彻底分离,消除了传统活性污泥法中污泥膨胀问题。
膜生物反应器具有对污染物去除效率高、硝化能力强、脱氮效果好、出水水质稳定、剩余污泥产量低、设备紧凑、操作简单等优点。
目前广泛应用于生活污水和各种可生化工业废水的处理及回用。
MBR法与其他传统活性污泥工艺相比较有如下优点:
a.建设费用低。
比传统活性污泥法省25%,省去了初沉池、二沉池。
b.运行费用低。
自动化控制程度高,管理方便,氧的吸收率高,脱氮除磷效果好不需另加药剂,运行费用省25%。
c.出水水质好。
运行可靠,耐负荷冲击能力强,产泥量低,不发生污泥膨胀。
d.占地面积省。
比传统活性污泥法省20~30%。
1.6.2工艺流程
1.7工程设计
1.7.1工艺设计
1.7.1.1事故池1
含硫废水事故池分为两格,轮流使用,保证每天水质均匀,池内设曝气装置,充分搅拌使水质均衡。
当含硫废水COD﹥5000mg/L时进入事故池,事故池有效容积918m3。
可采用COD在线仪自动切换闸门。
设计停留时间36h,事故池分为两组,每组有效容积459m3。
1.7.1.2提升泵1
Q=35m3/h二台一用一备附电磁流量计
1.7.1.3隔油池1
采用一般重力沉降法,设计停留时间24h,有效容积684m3。
1.7.1.4酸性水气提(甲方自建)
1.7.1.5事故池2
油罐切水和酸性废水事故池也分为两格,轮流使用,保证每天水质均匀,池内设曝气装置,充分搅拌使水质均衡。
当废水COD﹥5000mg/L时进入事故池,事故池有效容积738m3。
可采用COD在线仪自动切换闸门。
设计停留时间36h,事故池分为两组,每组有效容积369m3。
1.7.1.6提升泵2
Q=15m3/h二台一用一备附电磁流量计
1.7.1.7隔油池2
采用一般重力沉降法,设计停留时间24h,有效容积240m3。
1.7.1.8气浮
采用气浮成套设备F-10;
水力表面负荷:
q=3.0~5.0m3/m2·h;
溶气水回流比按30%设计,池内停留时间约15-30min。
配套设备:
☆F-10组合气浮设备1套,处理水量9~10m3/h;
配套溶气系统、反应系统:
反应罐Φ1.5×2.3m。
1.7.1.9格栅井
生活污水与其他污水格栅井共建,设计停留时间1h,有效容积67.5m3。
格栅井设计两套回转式全自动机械格栅。
1.7.1.10提升泵3
Q=10m3/h二台一用一备附电磁流量计
1.7.1.11综合调节池
工业厂房内所有污水最后进入综合调节池,均质均量。
设计停留时间24h,有效容积2400m3。
池内设液下搅拌机8台,3KW,按10W/M3考虑。
1.7.1.12提升泵4
Q=120m3/h二台一用一备附电磁流量计
1.7.1.13水解酸化池
设计停留时间4.8h,有效容积480m3
采用ABR池型,池内设液下搅拌机4台,2.2KW,按10W/M3考虑。
池内设支架弹性填料355m3充填率74%
1.7.1.14缺氧池
设计停留时间12.4h,有效容积1240m3
配套设备:
池内设液下搅拌机6台,3KW,按10W/M3考虑。
1.7.1.15接触氧化池
设计停留时间4h,有效容积400m3
配套设备:
池内设支架弹性填料300m3充填率74%
1.7.1.16MBR膜生物反应池
设计停留时间7.4h,有效容积740m3
配套设备
1.膜组件:
配MBR膜组件:
80组,每组膜面积150m2,组件膜总面积12000m2,每20个组件成一个系统,膜通量:
0.2m3/m2.d,膜孔径:
0.1μm,处理水量:
Q=2400m3/d。
2.抽吸泵:
配抽吸泵8台(四用四备)
流量30t/h,扬程20m。
3.鼓风机:
配鼓风机3台(两用一备)
流量50m3/min,气压59Kpa。
4.污泥泵:
生化产生污泥量1440kg/d
污泥含水率按96%计算,则污泥体积约为36m3/d
污泥泵每天运行2h,则:
污泥泵设计流量20t/h,扬程20m。
1.7.1.17污泥系统
污泥浓缩池设计停留时间24h,有效容积36m3。
浓缩后污泥浓度19g/L则浓缩污泥量15m3
污泥脱水机工作时间8h,则浓缩污泥流量2m3/h反应时间20分钟有效容积0.7m3采用机械反应。
采用自动投药装置(三槽式),投药量为绝干污泥量3‰则每天投加PAM0.84kg
带式压滤机一套,B=1500M污泥产率93.3kg/M.h进泥量5m3/M.h处理水污泥量6.2吨含水率82%
冲洗水采用膜生物反应器出水附反冲泵一台
辅助设施
(1)鼓风机房
内设鼓风机3台。
平面尺寸:
L*B=16.0*8.0m;
框架结构。
(2)污泥脱水间
平面尺寸:
L*B=16.0*8.0m;
框架结构。
(3)加药设施场地
平面尺寸:
L*B=16.0*8.0m;
安置预处理加药设施。
第二章建筑结构与设计
2.1主要设计规范、设计依据
Ø《给水排水工程结构设计规范》(GB50069-2002);
Ø《砌体结构设计规范》(GB50003-2001);
Ø《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2002);
Ø《建筑结构可靠度设计统一标准》(GB50068-2001);
Ø《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001);
Ø《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002)。
2.2建筑设计
厂内的建构筑物的设计首先符合工艺要求,外观上简洁、明快,同时与周围建筑物的风格协调一致。
外墙涂料采用水性漆,内墙涂料采用乳胶漆,门采用钢木门,窗采用塑钢窗,地面采用地砖。
2.3结构设计
2.3.1地基处理
工程设计暂以地耐力80kN/m2计,在施工图设计前建设方应提供地质勘探资料,届时将根据实际地质情况,就地基处理提出适当的处理方案,并进行合理设计。
2.3.2结构设计
①砖混结构
地面下采用M7.5水泥砂浆,MU10普通机制粘土砖;地面上部采用M5混合砂浆,MU7.5普通机制粘土砖。
②钢砼结构
水泥采用425#普通硅酸盐水泥,水池池体采用C25混凝土,抗渗标号为S6,垫层采用C10素混凝土。
钢材Φ<12为I级钢筋,fy=210N/mm2;Φ≥12为
级钢筋,fy=3310N/mm2。
2.3.3主要工程材料
①砼
防水、贮水构筑物标号C25,抗渗标号S6;一般建筑物C25,垫层C15。
部分构筑物及后浇带混凝土中应加入具有膨胀作用的外加剂,外加剂宜选用低碱复合型。
②钢材
钢材采用HPB235钢筋fyk=235N/mm2,HRB335钢筋fyk=335N/mm2。
设计选用标准(或通用)图集中的钢筋按图集中要求执行。
结构钢及预埋件:
A3板材及型钢
③砖砌体
地面下采用粘土实心砖,地面以上采用KP1空心砖,框架填充墙采用KM1型粘土空心砖或其它轻质砌体。
④砌筑砂浆
地面以下采用水泥砂浆,地面以上采用混合砂浆。
⑤粉刷及防腐
污水构筑物内壁采用环氧树脂系列化学涂料防腐,外壁地面以下采用非焦油型聚氨酯涂膜。
钢制件采用聚氨酯涂层防腐。
第三章电气设计
3.1主要设计规范、设计依据
Ø废水处理工艺对设备的运行要求;
Ø《工业与民用供配电系统设计规范》(GB50052-95);
Ø《低压配电装置及线路设计规范》(GB50054-95);
Ø《通用用电设备配电设计规范》(GB50055-93);
Ø《工业企业照明设计标准》(GB50034-92)。
3.2电源
现有工程电源设计四路低压配电装置,每路电源均承担100%的全部负荷,用短路电缆以直埋敷设方式进高配间。
二期工程从厂区变电间引一路电源,并根据估算增加用电负荷。
3.3供配电系统
①高压系统及低压系统均采用单母线分段的接线方式,10KV高压二路进线同时运行,互为100%备用,中间不设母联,0.4KV低压二路进线同时运行,互为备用,当一路电源进线失电时,母联开关手动投切。
②低压侧设电容集中自动补偿装置,补偿后功率因数达0.9以上。
3.4设备选型
①高压采用金属铠装移开式开关柜。
②低压采用抽屉式开关柜。
③变压器选用干式变压器。
④高压采用综合型继电保护装置。
⑤高压进出线开关采用真空断路器,弹簧操作机构,操作电源为交流电源,电源引自低压配电柜。
3.5保护和控制
①变压器出线设电流速断、带时限过电流及低压侧单相接地保护。
②低压进线设延时速断及过电流保护。
低压出线设速断。
③电动机设速断,过负荷保护。
④鼓风机及大型水泵需软启动外,其他低压电机一般为直接启动。
⑤厂内主要工艺设备的控制采用手动-自动控制两种方式,手动控制时利用机旁按钮进行开停操作,自动控制时利用接受PLC的命令进行遥控。
利用转换开关进行手动-自动操作的切换,手动级别优先于自动级别。
3.6接地与防雷
①本工程采用TN-C-S制的接地保护方式,变配电所采用联合接地体,保护及避雷共用接地网,接地电阻不大于1;馈线距离超过50m处的构筑物,在电缆进线处设重复接地装置,接地电阻不大于10。
②本工程将根据当地实际气象和地质条件进行防直击雷设计。
③0.4KV进线侧设防电流浪涌保护器,减少雷电波的入侵损害。
第四章自控及仪表
4.1设计原则
全厂的自控系统由PC+PLC及其网络构成的数据采集及监控系统。
整体性能的规划满足如下要求:
可靠性-自动化控制系统必须充分利用污水处理厂的设备功能,保证污水处理厂全部设备处于高效、合理、连续、稳定运行,实现工艺设计的最终目的。
先进性-整体系统采用模块化设计,分层分布式结构。
设备装置的启停及联动运转既由PLC编程自动控制又可由中心控制室远程控制与调度。
经济性-系统具有较高的性能价格比,在设备的配置和方案设计时,注重现在及将来技术发展的要求,兼顾性能与价格之间的矛盾。
同时采用标准规范化设计,便于系统生产运行、维护管理、软件升级。
实用性-系统设计多个控制层面,既考虑正常工作时的自动化运行,又考虑多种非正常状态下的解决方案,满足现有污水处理厂的生产控制和运行管理的需要。
可扩展性-自控系统选用开放性好的软硬件产品,自控系统硬件、软件除能满足近期工程的需要以外,还能适应未来污水处理厂的系统扩展的需要。
为了保证污水处理厂生产的稳定和高效,减轻劳动强度,改善工作环境,同时为了实现污水厂的现代化生产管理,本设计方案采用集散型计算机控制系统。
采用这种结构可使生产过程中的信息能够集中管理,同时也使得控制危险分散,提供系统可靠性。
4.2控制方式
本系统对工艺设备的控制具有多级控制方式:
第一级是中心控制室管理计算机人机界面功能的远程控制(远控)。
第二级是PLC控制器根据控制程序和现场状况,实现自动控制,勿需人为干预(自控)。
第三级是就地手动控制,即在机旁控制柜或机旁操作箱上的操作控制(手动)。
现场各种数据通过PLC采集,并通过高速总线传送到中心控制室,进行集中监控和管理。
同样中心控制室主机的控制命令也通过上述高速总线传送到PLC,实施各单元的分散控制。
手动通过在机旁控制柜或机旁操作箱的转换开关切换,有最高优先级。
4.3与电气设备的衔接
需要实现手动/自动功能的设备,必须在设备控制电气回路中具有相应的自控接口,电气控制柜能够提供下列内容的无源触点信号给自控系统,并接受控制
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