凤爪生产厂废水处理工程施工及运行概算.docx
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凤爪生产厂废水处理工程施工及运行概算
《重庆绿南食品厂综合整治方案》
方案委托单位:
南岸区鸡冠石镇政府
方案编制单位:
重庆工商大学环境保护研究所
2014年9月25日
1企业概况....................................................................................................................................3
1企业概况
重庆绿南食品有限公司位于重庆市南岸区鸡冠石镇石龙村,是一家小型豆干生产厂,该厂仅进行原料豆干的清洗和卤制,不进行包装等工序。
豆干生产产生大量高浓度有机废水,在环境中发酵,发出刺鼻的恶臭。
在我们实地考察时,现场就闻到该厂废水有臭味。
该厂的豆干加工方式,一直以作坊式的加工为主,其生产能力低下,一般每天生产1吨(豆干)以下,设备简陋、工艺原始,生产废水不经处理直接进人地面水环境,引起附近水体的严重恶化。
且该厂所用的锅炉为1吨燃煤的小型锅炉。
1.1产品生产过程
豆干生产的主要原料是大豆。
晒干后的大豆经筛选去除杂质后,用水浸泡、淘洗去除灰份,漂洗至洁净,使其充分吸水膨胀,然后用打浆机磨碎,用水调成豆浆。
豆浆蒸煮后,根据不同的产品,加人不同量的卤水,搅拌均匀,压滤脱水后,可制成各种豆干制品。
豆干生产工艺如下:
风选一水洗一浸泡一煮浆一点卤一压滤一成品
1.2豆干生产过程中的废水排放
1.2.1废水水量
在豆干生产的过程中,产生大量的废水,废水主要来源于水洗、浸泡和压滤过程,另有部分冲洗水。
废水产生量见表1。
通常上面各股废水的水量和浓度会随着生产工艺、产品类别、生产习惯等的不同而不同。
豆干生产中会产生大量的废水,据估计加工1吨大豆约产生8~10吨废水。
根据该厂豆干日产量可知该厂日废水排放量最大为4吨。
1.2.2废水的水质
豆干废水中有机物含量相当丰富。
根据现场勘察,豆干生产中各股废水一般汇合排放,水质情况见表2。
1.3烟尘排放性质
该厂所用锅炉属小型燃煤锅炉(以2T/h或1.4MW以下手烧炉)具有下面的特点:
1、以燃散煤为主,约占锅炉总容量的70%左右;煤炭的品质低劣,煤种多变,灰分含量高。
灰分通常高于22%,一般在30%~40%之间,有时能达到40%以上;硫分一般在0.3%~0.5%,少数超过1%。
2、锅炉燃烧方式落后,无燃烧控制装置,无脱硫设施,燃烧效率低,部分燃料未经燃烧排入环境中,使污染物排放强度高。
烟尘排放浓度一般为2000mg/m3以上,林格曼黑度5级。
3、锅炉热效率低,一般为50~55%。
热效率低增加了燃料的消耗量,浪费资源、能源,增加污染物排放量。
4、锅炉烟囱低矮,低于30米,烟气多为低空排放,对城市大气污染贡献率高,通常为45%~65%。
1.3.1小型锅炉污染物排放强度高的主要原因
1、燃烧效率低
加煤时由于新煤水分的蒸发及自身的吸热,使炉膛温度下降,此时煤层最厚阻力较大,吸入炉膛的空气量减少。
这时煤中分解出来的可燃气体和焦炭的燃烧却需要较多的空气量,因而缺氧,挥发分在高温缺氧的条件下进行热分解,生成大量炭黑,出现冒黑烟现象。
拨火时由于煤炭挥发分瞬间大量增加,供氧不充分而使未燃烧的煤粉及焦油等物质随气体逃逸,产生黑色的烟尘。
2、热效率低
配气量不协调。
加煤时缺氧,随着焦炭和挥发分的不断燃烧,煤层逐渐减薄,所需空气量减少,此时通风阻力相应减少,进入炉膛的空气量增多,出现空气过剩,降低炉膛温度,增加排烟温度,增加热损失,降低锅炉热效率。
小型锅炉大多数情况处于远低于额定负荷状态,如果锅炉在50%负荷下运行,散热损失增加一倍。
这样就使锅炉漏风量增大,火床和炉膛温度相对偏低,燃烧速度明显减慢,煤中的固定碳更加不易燃烧,致使炉渣含碳量增加,增大了燃烧热损失和排烟热损失,使热效率下降。
2设计依据
1、有关资料:
建设方提供的数据资料
2、生产废水的水质和水量
3、法律法规:
《中华人民共和国环境保护法》(1989年12月)
《中华人民共和国水污染防治法》(1996年5月)
《中华人民共和国水污染防治法实施细则》(2000年3月)《建设项目环境保护条例》(1998年11月)
《建设项目环境保护设计规范》(1987年3月)
4、规范及标准:
《污水综合排放标准》GB8978-1996;
《锅炉大气污染物排放标准》GB13217-2014;
《大气污染综合排放标准》GB16297-1996;
《泵站设计规范》GB50265-2010;
《混凝土结构设计规范》GB50010-2002;
《室外排水设计规范》GB50014-2006;
《给水排水工程结构设计规范》GB50069-2002
国家和地方制定的有关规范和标准。
3设计原则
依据重庆绿南食品有限公司有关资料和环保要求,处理后生产废水达到《污水综合排放标准》(GB8978-1996)二级标准。
1、先进性:
技术可靠,选用目前先进成熟技术或已有成功经验的治理技术。
争对废水水质特点,采用适当的处理措施达到预期的处理效果。
2、实用性:
因地制宜、设计合理。
选用适当、合理的高程控制。
尽量减少废水提升,降低工程造价和运行成本。
3、可靠性:
尽量精简、优化设备,选用国内、外知名品牌。
装置运行稳定可靠,采用时间自动控制,各工艺运转得到有效监控,处理出水稳定达标,便于维护管理。
4、高性价比:
精心设计,做到投资省,运行费用低,工程性能优良。
5、高安全性:
强化风险事故防范措施,做到布局合理、环境协调、功能完善。
4废水治理方案设计
1、处理工艺的选择
废水一般都是很复杂的混合物,尤其是工业废水。
其净化处理往往需要不同的技术组合成一定的工艺流程。
工艺流程的选择对处理效果、占地面积、运行管理、基建费用、处理成本等重要参数都有很大的影响。
所以对废水水质特性的认识来确定处理工艺就显得尤为重要。
该食品厂废水污染浓度高,从BOD5/COD的比值来看,废水可生化性好。
但实际上废水不易腐败,污水处理生物菌种难以在该废水环境中生长。
因此,必须采用适当的物化处理和生化处理,才能使废水达标排放。
而物化处理和生化处理的方式较多,选用合理的工艺及控制才是达标的保证。
一般来讲,物化处理作为废水的预处理,即采用较短的工艺,较大幅度地降低污染浓度,为后续生化处理创造条件;生化处理作为废水的二级处理,去除废水中溶解性的有机污染物。
根据水质达标情况,废水处理拟采用以下工艺。
2、物化处理法
(1)隔油
由于废水含有动植物油、脂肪。
油类最有效的处理方法就是隔油、气浮。
我们选用重力分离隔油池将油粗粒化,即隔油池内装填亲油疏水材料聚集油粒,油粒变大后,由于比重较水轻而上浮,再通过打捞去除浮油。
(2)混凝气浮
混凝气浮是将水中分散油及部分浮化油、有机物经化学破乳、混凝,再通过气浮方法去除。
利用混凝气浮方法可以去除水中某些溶解污染物,但是以分子态或离子态混溶于水中,必须经过化学处理,将其转化为不溶性固体物或可沉淀络合物,成为微细颗粒,再予以分离,即为混凝气浮法。
由于该厂仅进行原料豆干的生产,不进行酱料的拌制加工,所以不需要隔油设施。
3、废水的生化处理
根据食品废水的水质特点,经混凝气浮后的废水中动植物油、SS、能较好的去除,但有机污染浓度仍然较高,需进行生物处理。
生物处理包括厌氧生物法和好氧生物法。
厌氧生物法适宜浓度较高的污水或污泥,能将大分子有机污染物转化为小分子物质,去除率高。
结合本项目生产废水的水质特点,及水量较少的原因,建议采用较为成熟的A2/O污水处理工艺。
4、处理工艺流程
5主要设计参数
1、废水水量
根据建设方提供的数据得知,设计处理废水量:
5m3/d。
2、水质情况
(1)根据以往经验废水水质监测数据。
原水水质情况如表1:
项目
COD
BOD5
动植物油
氨氮
PH
色度(倍)
SS
原水水质
mg/L
8000
6000
50
200
5-6
80
1000
(2)根据《污水综合排放标准》GB8978-1998二级标准,出水达到指标如表2:
项目
COD
BOD5
动植物油
氨氮
PH
色度(倍)
SS
出水水质
mg/L
150
30
15
25
6-9
80
150
3、工艺单元及设计尺寸
1)厌氧池
尺寸:
L×W×H=2×2×2.7m
容积:
10m3
数量:
1座
建筑结构:
钢混结构。
型式:
地下式。
水力停留时间为2天
2)缺氧池
尺寸:
L×W×H=3×2×2.9m
容积:
16m3
数量:
1座
建筑结构:
钢混结构。
型式:
地下式。
水力停留时间为2天
3)好氧池
尺寸:
L×W×H=2×1×1.2m
容积:
2m3
数量:
1座
水力停留时间为6天
4)沉淀池
尺寸:
L×W×H=2×1×4m
容积:
8m3
数量:
1座
建筑结构:
钢混结构。
型式:
地下式。
水力停留时间为2天
5)设备
微孔曝气装置1套,小型曝气泵2台(一用一备);小型污泥回流泵2台(一用一备)
厌氧池与缺氧池内宜设置2台以上的搅拌器。
6烟尘治理对策
烟尘治理对策分为燃烧前控制技术、燃烧中控制技术和燃烧后控制技术。
燃烧前控制技术是治理烟尘污染的先决一步,包括物理的、化学的、生物的方法,以及多种技术联合使用的综合工艺。
燃烧中控制技术主要指清洁燃烧技术,指在减少燃烧过程中污染物的排放,提高燃煤利用效率的所有技术的总称。
燃烧后控制技术是指在锅炉尾部采用物理、化学措施将煤炭挥发物截留或转化,达到减少污染物排放的目的。
燃烧前控制技术和燃烧中控制技术是治理烟尘污染的最根本的途径,通过提高燃料燃烧率和锅炉热效率减少污染物排放量和燃料消耗量,达到节能减排的目的。
该厂锅炉为燃煤锅炉,且无配置相配套的除尘脱硫设施,难以确保各项污染物浓度达到国家排放标准。
根据《锅炉大气污染物排放标准》GB13271-2014中对于自2014年7月1日起新建的锅炉执行的标准如表3所示:
表3新建锅炉污染物排放浓度限值
该厂为小型豆干原料加工厂,若仍使用燃煤锅炉,需花费大量资金进行相应脱硫除尘设施的建设与维护,且很难使烟尘达标排放,仍然不能避免对环境的污染。
由于该厂所处位置人口密集,楼群林立,考虑其未来发展趋势,目前烟尘治理的主要对策(除加高烟囱外)建议:
1、使用气体燃料。
气体燃料主要有天然气、石油液化气、煤气,与固体和液体燃料相比,气体燃料可以在很低的过量空气系数(1.05~1.3)下完全燃烧,CO2排放量可减少26%;SO2减少为零;NOx减少为33%;烟尘排放可以降低到零。
2、使用电锅炉。
电锅炉热效率高,无污染物排放,安装使用简便,可以彻底解决小型锅炉的烟尘污染问题。
目前,电锅炉、燃气锅炉的技术条件已经比较成熟了,能够满足取暖需求和工业生产上的要求,但在解决价格方面一直没有取得突破性的进展,相对于燃煤锅炉而言,价格还是比较高的,大约是3~5倍。
7工程投资概算
7.1污水处理设施概算
1、土建工程
序号
名称
规格L×B×H(m)
材料
数量
总价
(万元)
备注
1
厌氧池
2m×2m×2.7m
钢混
1
1.8
新建
2
缺氧池
3m×2m×2.9m
钢混
1
1.6
新建
3
好氧池
2m×1m×1.2m
钢混
1
1.1
新建
4
二沉池
2m×1m×4m
钢混
1
0.6
新建
5
污泥浓缩池
1.5m×1.2m×1.3m
钢混
1
0.7
新建
土建费5.8万元
2、工艺工程概算:
序号
名 称
规格
单位
单价
数量
价值
(万元)
备注
1
格栅
0.8×0.6×1.0
套
0.05
1
0.05
不锈钢自制
2
磁力泵
Q=2.0m3/h
台
1.5
3
4.5
2用1备
3
微孔曝气器
刚玉
套
0.01
20
0.2
江苏
4
曝气系统
套
3.3
1
3.3
PVC
5
管道、阀门
套
0.45
1
0.45
华亚
6
配电及自控系统
套
0.7
1
0.7
非标件
7
污泥抽吸泵
套
2.1
2
4.2
1用1备
8
电缆、线槽、管
配套
套
0.3
1
0.3
非标件
9
设备、钢构防腐
树脂、防锈漆、面漆
套
0.4
1
0.4
非标件
10
总计(万元)
14.1
(3)设计调试费 14.1×6%=0.85万元
(4)安装费 14.1×6%=0.85万元
(5)税金
(2)+(3)+(4) 15.8×7%=1.106万元
(6)合计 16.91万元
7.1.1处理成本分析
①药剂费
药剂消耗为0.25元/吨。
②电费
设备正常运转每天平均总耗电8.4kw·h,电价按0.6元/kw·h计算,吨水电费1.008元。
③人工费
本污水站需配备1人专职负责污水站正常运行管理,工资另计。
④处理成本
污水处理成本=①+②=1.26元/吨
7.2锅炉运行费用估算
1吨的锅炉,按下列条件计算:
天然气热值:
9300 kcal /Nm3 , 煤炭热值:
5500 kcal/kg
天然气价格:
3.6元/ Nm3(商用),煤炭价格:
1300元/吨 电价:
0.80元/kwh , 燃油、气热效率:
η=90% ,煤锅炉效率:
η=82%; 电锅炉效率:
η=90%。
可得三种方案的运行费用比较如表4,由表4可以看出:
燃煤和燃气锅炉经济性差别不大,但燃煤锅炉需要配套烟尘处理设备才能使烟尘排放达标,这样必然使运行费用上升。
3种方案的其他因素比较如表5。
表4各方案运行费用比较
项目
蒸汽生产设备
安全性
节能
故障率
环保性
产气量(吨)
每小时耗量(油、气、煤)(度、kg、Nm3、kg)
预计每小时费用(元)
方案一
天燃气蒸汽锅炉
安全隐患小
能耗很小
高
环保无烟型
0.5
70Nm3/h
260
方案二
电锅炉
存在安全隐患
耗能很大
高
环保无烟型
0.5
700度
560
方案三
燃煤蒸汽锅炉
存在安全隐患
耗能很小
中
重度污染
0.5
150Kg/h
200
表5各方案其他因素比较
锅炉类型
燃气锅炉
燃电锅炉
燃煤锅炉
能源种类
天然气
电
II类煤种
能源类型
一次能源
二次能源
一次能源
维护指数
维护费用很低
维护费用很低
维护费用高
环保指数
无污染
无污染
重度污染
能效比
90%
90%
82%
配套设施要求
配套燃气管道
配套电线电缆高压变压器
储煤场地、煤渣储存场地、运输车辆及个类人员、专业司炉工
受政府政策
影响
大力提倡和支持
节能减排、拉闸限电
节能减排、减少灰尘、逐渐取缔
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