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同煤集团甲醇项目废水处理
设
计
方
案
山西省聚力环保集团有限公司
2011年08月16日
甲醇废水处理工程技术方案
第一章、概述
甲醇是一种重要的化工产品。
在甲醇生产过程中,由精馏塔底排出的约为甲醇产量20%(甚至更高比例)的蒸馏残夜,通常称为甲醇废水。
甲醇废水具有强烈的刺激性气味;CODcr高达数万mg/L,其主要成分为甲醇,乙醇,高级醇及醛类;还含有一些长链化合物,当废水冷却时以有色蜡状物析出。
生产过程中废水产生源有造气洗涤废水、变换冷凝液、脱碳冷凝液、酸性气体脱除分离水、压缩分离水、甲醇精馏釜残液、空分分离水、分析化验废水、车间冲洗水、生活污水、软水站酸碱废水、软水站含盐废水、循环水系统排水。
其中变换冷凝液和脱碳冷凝液补入造气洗涤水,软水站酸碱排水复用于出渣补水,软水站含盐废水和循环水系统排水直接外排,造气洗涤废水经过预处理措施后排入污水处理站处理,三塔+回收塔精馏工艺的应用使得甲醇精馏釜残液中甲醇含量小于0.05%,CODCr浓度大大降低,与其它的废水一起送入污水处理站处理。
入水水质:
CODCr为400~500mg/L、BOD5为180~280mg/L、NH3-N为70~120mg/L、总氰化物为3.5~5mg/L。
甲醇废水净化处理工程项目,是一项重要的环保工程。
为保护环境,防止甲醇废水污染,保护水资源,要求对甲醇废水进行全面治理,要求污水处理后达到规定的排放标准排放。
现新建甲醇废水处理系统1套。
第二章、设计依据、规范、范围及原则
2.1设计依据及规范
●建设单位提供的污水水质、水量和要求等基础资料;
●《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)。
●室外排水设计规范(GB50014-2006)。
●《城市污水处理工程项目建设标准》
●《城市污水处理厂污水污泥排放标准》CJ3025—93
●《民用建筑电气设计规范》GB/T16—92
●《工业企业设计卫生标准》TJ36—79
●《工业采暖、通风及空气调节设计规范》TJ19—75
●《给水排水工程结构设计规范》GBJ69—84
●《工业与民用10千伏及以下变电站设计规范》GBJ53—83
●《低压配电装置及线路设计规范》GBJ54—83
●其它相关设计与施工规范
●国内外处理同类型污水的技术参考资料。
2.2设计范围
(1)甲醇废水处理工程建设的必要性和可行性。
(2)甲醇废水处理工程建设规模与主要设计指标。
(3)甲醇废水处理站建设地址。
(4)选择污水处理站的污水处理工艺技术,确定主要建、构筑物的尺寸及主要设备(含电控设备)设计选型。
(5)污水处理站的总平面布置及工艺流程(包括高程)。
(6)污水处理工程建设的投资和技术经济分析。
(7)建设工期和工程进度安排。
(8)主要技术指标和效益分析。
◆污水处理与利用
调查研究污水的水质水量变化情况,选择技术成熟、经济合理、运行灵活、管理方便、处理效果稳定的方案。
◆污泥处理与处置
污水处理过程中产生的污泥,应进行稳定处理,防止对环境造成二次污染,并妥善考虑污泥的最终处置。
2.3设计原则
(1)严格遵守我国对环境保护、工业污水处理制定的法律、法规、标准和规范。
(2)服从总体规划要求,合理选择厂址,合理布置排水管网系统。
(3)根据企业的实际情况,因地制宜,按照占地少、投资省、运行费用低、处理效果好、工艺技术先进的原则选择污水处理技术。
(4)注重环境保护,尽可能减少污水处理站对周围环境的影响。
(5)要求污水处理站布局和占地面积合理,与周边环境协调一致。
(6)要求实施方案中各废水处理单元管理简便,安全实用,生产环境和劳动条件良好,处理场地清洁卫生,无二次污染。
(7)要求污水处理系统投资经济合理,运行费用低。
(8)要求甲醇废水处理站技术先进,运行稳定可靠,能达到我国现行生产技术标准要求。
第三章、工艺路线的确定
3.1处理方法比较
甲醇废水中大量的污染物是溶解性的醇类等,这类物质具有良好的生物可降解性,处理方法主要是生物氧化法。
有以下几种常用方法处理甲醇废水。
(一)序列间歇式循环活性污泥法(CASS)处理工艺
CASS属于序列间歇式活性污泥法(SBR)工艺的一种变形,工艺特点的大部分与传统SBR相似。
CASS工艺最大的特点是连续进水,间歇排水。
为了提高废水的可生化性和防止污泥膨胀,一般设有生物选择器或预生物反应器。
与普通活性污泥法相比,CASS工艺流程简单,占地面积小,投资较低;处理效率高,出水水质好;运行灵活,适合分批建设。
但是工艺本身也存在一些不足,如运行管理较复杂,关键设备滗水器故障率高。
CASS工艺周期排水量仅为有效容积的1/3,一般情况下要求最少设置两池,因此处理装置容积闲置率较高。
另外,由于排水为间歇方式,因此使CASS工艺与后续处理设施衔接较困难,通常要增加中间水池和提升设备。
CASS工艺目前在国内多用于生活污水和一些可生化性较好的工业废水,如食品工业废水等。
但CASS工艺对氨氮的去除效率一般。
据国内研究应用CASS工艺较多的总装备部工程设计研究总院环保中心的研究资料显示,当进水氨氮大于100mg/L时,出水氨氮的浓度超过50mg/L,氨氮去除率小于50%。
为了增加脱氨效率,工程实际中增加了水解酸化池和污泥回流系统,使废水处理系统投资增加,运行费用升高,管理难度加大。
(二)汽化法处理工艺
汽化法处理甲醇废水是依据废水中醇类沸点低的物理特性,利用生产中普遍有的废热锅炉作为热源,汽化低沸点有机物,然后进造气炉用于制造原料气,达到治理废水与回收原料的双重目的。
该方法流程简单,易于控制和管理,但由于甲醇残夜是一种多组分组合废水,对造气气体质量是否有影响仍是、有待于确定和考察;甲醇废水随生产工艺而定,或呈偏酸性,或呈偏碱性,对设备都有腐蚀作用,应考虑全系统防腐。
(三)厌氧—好氧联合处理技术
厌氧处理技术是一种有效去除有机污染物并使其碳化的技术,它将有机化合物转变为甲烷和二氧化碳。
对处理中高浓度的甲醇废水,厌氧比好氧处理不仅运转费用低,所需反应器体积更小;能耗低,约为好氧处理工艺的10%~15%;产泥量少,约为好氧处理的10%~15%;对营养物需求低;既可应用于小规模,也可应用大规模。
厌氧法的缺点式不能去除氮、磷,出水往往不达标,因此常常需对厌氧处理后的废水进一步用好氧的方法进行处理,使出水达标。
常用的厌氧反应器有UASB、AF、FASB等,UASB反应器与其他反应器相比有以下优点:
①沉降性能良好,不设沉淀池,无需污泥回流
②不填载体,构造简单节省造价
③由于消化产气作用,污泥上浮造成一定的搅拌,因而不设搅拌设备
④污泥浓度和有机负荷高,停留时间短
同时,由于大幅度减少了进入好氧处理阶段的有机物量,因此降低了好氧处理阶段的曝气能耗和剩余污泥产量,从而使整个废水处理过程的费用大幅度减少。
(四)A2/O法
A2/O的处理机理是硝化与反硝化作用。
硝化作用就是废水中的氨氮在有氧条件下通过硝化菌作用,将氨氮氧化成NO2和NO,同时降解废水中的氰等有机物。
反硝化作用就是在缺氧的条件下,通过脱氮将硝化反应所产生的NO2和NO中的N还原为N2排入大气,达到脱氮的目的,同时降解有机物。
该工艺在国内焦化厂应用较多,废水处理效果较好。
(五)固定化微生物—曝气生物滤池(Gaia-BAF)生物处理工艺
Gaia-BAF工艺是在吸收国内外曝气生物滤池优点的基础上,采用高效微生物及固定化微生物技术发展而成的污水处理新工艺。
与传统的曝气生物滤池相比,Gaia-BAF采用一类高效悬浮大孔载体,与传统载体相比,该载体比表面积大(350000m2/m3),孔隙率高(>96%)。
同时,通过分子设计,向载体中引入大量的活性和强极性基团并通过固定化技术,将大量变异菌和酶制剂牢牢固定在载体上,单位体积生物量可高达40g/L,固定化微生物后的载体平均湿密度为1.00g/cm3,在水中呈悬浮状。
由于采用固定化技术,微生物不易脱落,既提高了生物浓度,又避免了堵塞,相对于传统活性污泥工艺来说,省去了二沉池和污泥回流,污泥量减小95%以上。
滤池采用新型悬浮载体,微生物通过固定化技术,固定在大孔载体上,具有生物负载量大、接触均匀、传质速度快、废水基质降解速度快及停留时间短的工艺特点。
微生物采用高效复合微生物及酶制剂,这种复合菌是对自然微生物的强化与提高,其优点是:
驯化速度快,对有机物的降解速度快,剩余污泥少,耐冲击负荷强,单位体积微生物含量可达30-50亿个/g,因而污染物去除率高、速度快,在低温下仍具有较好的生物活性。
Gaia-BAF中的曝气系统采用Gaia-ADS高效曝气系统,该系统克服了传统曝气系统的许多缺点,具有传质均匀、氧利用率高(25%以上)、能耗低、寿命长及易于施工等优点。
Gaia-BAF还具有在高进水负荷下出水稳定的优点,污染物去除量及去除率均随进水浓度的提高而增加,即在一定浓度范围内去除率随COD容积负荷的增大而升高,表现出Gaia-BAF具有耐冲击负荷的优异性能。
因此,采用Gaia-BAF工艺,可使装置容积大大减缩小,从而减少土地占用面积,降低工程造价。
在Gaia-BAF工艺中,依据载体性能可维持生物的多样性,使好氧、厌氧、兼性菌同时存在,提高了去除有机物的广谱性,尤其在去除NH3-N和总氮方面具有独特的优点。
3.2处理方法确定
综上所述,Gaia-BAF工艺同时兼有活性污泥法、生物膜法和固定化微生物的长处,吸收了生物流化床的传质速度快的优点,因而使得整个污水处理工程的基建投资减少,运行费用降低,处理效率提高,占地面积大幅减小。
不会对环境造成二次污染。
故本次设计采用Gaia-BAF法处理甲醇项目污水,工艺流程图如下所示
第四章、工艺流程及主要构筑物简述
4.1工艺流程
各种生产废水和生活污水首先流入调节池,均化水质调节水量,然后进初沉池;初沉池的出水由泵提升进入冷却塔;冷却塔采用角形横流式低噪音冷却塔;废水经过降温处理后自流进入GAIA-BAF池进行生化处理。
经Gaia-BAF池处理后的出水溢流到集水槽,通过管道送至接触消毒池,经深度处理后复用。
复用后的各项水质指标均达到《污水回用设计规范》中再生水用作冷却用水的水质标准值。
4.2主要构筑物简述
Gaia-BAF池内采用一类高效悬浮大孔载体,与传统载体相比,该载体比表面积大(350000m2/m3),孔隙率高(>96%)。
同时,通过分子设计,向载体中引入大量的活性和强极性基团并通过固定化技术,将大量变异菌和酶制剂牢牢固定在载体上,单位体积生物量可高达40g/L,固定化微生物后的载体平均湿密度为1.00g/cm3,在水中呈悬浮状。
由于采用固定化技术,微生物不易脱落,既提高了生物浓度,又避免了堵塞,相对于传统活性污泥工艺来说,省去了二沉池和污泥回流,污泥量减小95%以上。
滤池采用新型悬浮载体,微生物通过固定化技术,固定在大孔载体上,具有生物负载量大、接触均匀、传质速度快、废水基质降解速度快及停留时间短的工艺特点。
微生物采用高效复合微生物及酶制剂,这种复合菌是对自然微生物的强化与提高,其优点是:
驯化速度快,对有机物的降解速度快,剩余污泥少,耐冲击负荷强,单位体积微生物含量可达30-50亿个/g,因而污染物去除率高、速度快,在低温下仍具有较好的生物活性。
Gaia-BAF中的曝气系统采用Gaia-ADS高效曝气系统,该系统克服了传统曝气系统的许多缺点,具有传质均匀、氧利用率高(25%以上)、能耗低、寿命长及易于施工等优点。
Gaia-BAF还具有在高进水负荷下出水稳定的优点,污染物去除量及去除率均随进水浓度的提高而增加,即在一定浓度范围内去除率随COD容积负荷的增大而升高,表现出Gai
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