水处理工程设计方案.docx

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水处理工程设计方案

第一章企业概况

一、企业简介

河北省藁城市化肥总厂位于河北省藁城市工业路，主要产品为合成氨、尿素及甲醇。

现已形成年产总氨10万吨，其中甲醇3万吨，尿素14万吨。

二、污水来源

该公司是一家合成氨生产企业，主要产品为合成氨、尿素及甲醇。

在不同工段产生的废水水质有较大不同，废水的特点如下：

气化工序产生的造气含氰废水、脱硫工序产生的脱硫废水、压缩工段由压缩机等大型机械产生的少量含油废水以及铜洗阶段产生的含氨废水等等，各有其特点，产生量也不相同。

其中冬季造气水偶尔会有涨水现象。

废水水质水量也会随生产情况产生一定波动。

由上述废水汇流形成的综合废水特点是含氨浓度高、成分复杂。

第二章设计原则、标准和规范

一、设计原则

1、全面规划、统一考虑，根据处理工程的水质特点，选用先进高效的工艺技术使处理出水和污泥达到排放标准和要求；

2、选择合适的工程标准、单元、工艺技术和设备，尽量减少工程投资和占地面积；

3、在力求工艺稳妥可靠的基础上，选择先进的节能技术和设备，方便运行管理，并尽量降低运行费用；

4、总体布置以功能区划为主，要求简洁便利，合理布置系统流程，减少废水提升次数，节省动力消耗。

二、设计采用的标准与规范

《建筑给水排水设计规范》（GB50015-2003）；

《室外排水设计规范》（GB50014-2006）；

《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）；

《砌体结构设计规范》（GB50003-2001）；

《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）；

《建筑设计防火规范》（GB50016-2006）；

《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）；

《建筑灭火器配置设计规范》（GBJ140-90，97修订版）；

《工业企业总平面设计规范》（GB50187-93）；

《通用用电设备配电设计规范》（GB50055-93）；

《供配电系统设计规范》（GB50052-95）；

《低压配电设计规范》（GB50054-95）；

《工业建筑防腐蚀设计规范》（GB50046-95）；

《建筑制图标准》（GB50104-2001）；

三、工程建设目标

根据企业的情况，确定本污水处理工程建设目标为:

（1）尽量降低运行费用，减轻企业负担；

（2）精选先进、实用工艺，满足新的排放要求；（3）注重污泥处理措施，避免二次污染；（4）终端出水达标排放，减少污染物的排放总量。

第三章污水处理工艺选择

一、设计进水水量

根据藁城市化肥总厂提供的数据，该厂正常排水时废水排放量约为800～900m3/d，本工程设计处理水量为900m3/d，合37.5m3/h。

二、设计进水水质

根据企业提供的数据并参考同行业企业水质，确定本方案设计进水水质如下：

CODcr：

150mg/L

SS：

150mg/L

NH3-N:

200mg/L

ph:

7～8

根据企业提供的情况，造气水冬季偶尔有涨水现象，该部分水含有氰化物，其它废水也难免有泄漏或事故排放的情况。

这些水的污染物浓度一般较高，需单独进行适当预处理，再与其它废水混合处理，以保证整个系统能正常运行。

三、设计出水水质

根据生产厂家要求，项目实施后污水处理出水参考《合成氨工业水污染物排放标准》GB13458-2001标准，并结合当地环保部门要求。

外排水质达到：

CODcr≤60mg/L

SS：

≤15mg/L

NH3—N≤20mg/L

pH:

6～9

四、污水处理主要工艺分析比选

目前常用的去除污水中氨氮的方法主要分为物化法和生化法两大类。

对于合成氨生产废水，由于其氨氮含量高，目前人们普遍采用物化之后加A/O的处理工艺,即硝化、反硝化的生物处理工艺。

1、物化法

●空气吹脱和蒸汽气提法

由于蒸汽气提一般适用于高浓度废水，在这里只简要介绍空气吹脱法。

废水中的氨氮大多以铵离子（NH4+）和游离氨（NH3）保持平衡的状态而存在。

其平衡关系如下式所示:

NH3+H20—NH4++OH-

当水的pH值升高，呈游离状态的氨容易逸出。

若加以搅拌、曝气等物理作用更可加快氨从水中分离。

在实际工程中大多采用吹脱塔。

优点：

工艺简单，效率高。

缺点：

此法需将废水PH值提高到约11，由此要消耗一定的碱，并对后续处理工序带来影响；在环境温度低于零度时，氨吹脱几乎无法进行，且吹脱塔填料易结垢，影响运行，供气动力消耗也比较大。

氨被吹脱后逸入大气对周围大气环境造成一定的面源污染。

●磷镁沉淀法

此法是20世纪90年代兴起的一种工艺，可以处理浓度不同的氨氮废水，一般脱氨效率在90%以上其反应式如下：

Mg2++NH4++HPO42-+6H2OMgNH4PO4·6H2O+H+

优点：

工艺较简单，除氮效果较好，回收沉淀物经烘干、造粒可做农肥出售。

缺点：

沉淀剂投药量较大，处理费用高。

●折点加氯法

先将氨氮废水的PH值调至8.0---10.5，然后加入摩尔比3:

2的次氯酸盐，使水中氨转化成游离氮而去除，再将pH值调回中性。

优点：

去除率高，设备简单，且不受进水氨浓度的影响；

缺点：

有可能生成氯胺等其他毒物，出水中含有氯和硝酸根离子，水中有机物同时消耗较多的氯。

●离子交换法

离子交换法是选用对铵离子有很强选择性的沸石作为交换树脂，从而达到去除氨氮的目的。

但对于高浓度的氨氮废水，树脂再生频繁，再生液仍为高浓度氨氮废水，仍需要处理。

2、生化法

●传统硝化——反硝化工艺

优点：

在传统硝化——反硝化工艺常用的工艺形式有氧化沟、（A/O法）、SBR及生物转盘等。

这些工艺的优点是：

都能产生较好的脱氮效果，且不造成二次污染，能耗较物理化学法低。

缺点：

工程实施占地面积较大，脱氮效率不高。

而且由于基质NH3等对于生物（尤其硝酸细菌）有较强的抑制效应，因而针对氨浓度较高的废水，传统工艺就显现出其不足。

●短程硝化——反硝化工艺

此工艺是较之传统硝化反硝化工艺而得名的。

该工艺将硝化控制在亚硝酸盐阶段，反硝化则从亚硝酸盐而至氮气，比传统硝化反硝化流程缩短，其反应式分列如下：

NH+4+1.5O2短程硝化NO-2+H2O+H+

（1）

NH+4+2O2传统硝化NO-3+H2O+H+

（2）

6NO-2+3CH3OH+3CO3短程反硝化3N2↑+6HCO-3+3H2O（3）

6NO-3+5CH3OH+CO2传统反硝化3N2↑+6HCO-3+7H2O（4）

优点：

较传统工艺流程短，从式

（1）和式

（2）可以看出氧气节省25%；从式（3）和式（4）看出反硝化阶段甲醇投加量节省40%。

而且系统对基质毒性的耐受力增强，这对系统稳定高效运行产生积极影响，不需回流即可充分利用反硝化产生的碱度。

缺点：

系统运行对温度要求较高，系统运行环境条件要求苛刻，调试技术性较高。

另外目前国内尚无成功工程实例。

●厌氧氨氧化工艺

厌氧氨氧化是20世纪90年代发现的微生物反应。

反应过程中的亚硝酸盐作为氧化剂将氨氧化成氮气。

优点：

与传统生物脱氮相比，此工艺节省大量能源及化工原料，减少了费用支出。

产泥量小，减轻了对剩余污泥处理的负担。

缺点：

由于菌体倍增时间较长，而使生物培养、系统启动需较长时间，优化营养条件和环境条件有利于细菌生长。

目前国内尚无成功工程实例。

综上所述，新型的Sharon（短程硝化）与Anammox工艺以及一些物化工艺虽然从不同方面显示出优越性，但我们从运行的稳定性和是否对环境形成二次污染等方面综合考虑，并针对该厂综合废水在正常情况下污染物浓度较低的特点，拟选硝化反硝化工艺作为主要处理工艺。

常用的硝化反硝化工艺有前置生物脱氮法（A/O工艺）和后置生物脱氮法。

后置生物脱氮法占地比前置生物脱氮法的大，增加了工程的基建投资；并且需要外加碳源，这样将增加废水的处理成本且外加碳源的量不易控制，易造成出水COD上升。

而前置生物脱氮法具有占地少、效果好的优点，因此，本项目的主体工艺采用前置反硝化的生物脱氮方法即A/O工艺。

五、工艺流程

本污水处理方案工艺流程如图：

六、工艺说明

1、事故水处理工艺说明

根据企业提供的情况，造气废水氨氮浓度较高，另外在生产过程中可能会出现设备故障、管道泄露等突发情况，如果让这部分废水直接进入污水处理系统会导致负荷升高过快，微生物不能适应而使系统无法正常运行。

为了防止事故排水对系统的冲击，保证系统正常运行，需在系统外设置事故池作为缓冲。

待该部分废水得到适当处理后再进入污水处理系统进行处理（企业可根据实际生产情况决定是否需要吹脱塔等处理设备）。

针对该部分高浓度氨氮废水的处理，常用的方法是空气吹脱法，其基本原理在前面已经叙述。

事故水自流进入事故池后，通过调节PH值到10.5～11，用泵提升进入吹脱塔，采用空气吹脱，对氨氮的去除效率可以达到70％以上。

2、污水处理工艺说明

由于化肥生产废水水温随季节变化较大，水质水量也有一定波动，因此设置预曝气调节池，调节水质水量以利于后续生物处理。

由于该废水的COD与氨氮比值略为偏低，为保证系统的正常运行，需根据调试情况向系统投加碳源。

该公司生产有甲醇，其残液可以用作碳源补充，还可省去残液的处理。

另外，A/O工艺运行时对PH值要求较高，反硝化过程增加的碱度一般不能补充硝化过程需要的碱度，因此系统的碱度会有所下降，根据情况需适当补充碱度，以保证系统的水质在合适的范围内。

综合考虑企业的实际情况，确定本工程的工艺流程如下：

废水经格栅进入调节池，在调节池中调节水质水量后提升进入初沉池，在其中去除大部分悬浮物。

初沉池出水自流进入反硝化池、硝化池，在微生物作用下去除大部分氨氮及COD等污染物，出水再经二沉池、滤池处理后，实现达标排放。

污泥经压滤脱水后外运处置。

事故水进入事故池经吹脱塔吹脱后用泵提升至系统初沉池一并处理（厂家可根据实际需要决定）。

七、主要构筑物设计

（1）预曝气调节池

数量：

1座

工艺尺寸：

10m×9m×4m

停留时间：

8h

结构：

钢筋砼

布置形式：

地下

配套设备：

污水提升泵2台，1用1备

流量：

40m3/h

扬程：

15m

运行功率：

4kW

控制方式：

采用浮球液位计控制

配套设备：

曝气穿孔管

（2）初沉池

数量：

1座

工艺尺寸：

12m×4m×4.5m

停留时间：

2.5h

结构：

钢筋砼

布置形式：

地上

内设：

泥斗、排泥系统

（3）反硝化池

数量：

1座

工艺尺寸：

10m×7.5m×5.5m

结构：

钢筋砼

布置形式：

半地上

停留时间：

10h

内设：

曝气搅拌系统、组合填料300m3

（4）硝化池

数量：

2座

工艺尺寸：

10m×7.5m×5.5m

结构：

钢筋砼

布置形式：

半地上

停留时间：

20h

内设：

旋切式曝气器、组合填料600m3

配套设备：

混合液回流泵3台（1用2备，回流比100～300％）

流量：

40m3/h

扬程：

15m

运行功率：

4kW

（5）二沉池

数量：

1座

工艺尺寸：

8m×5m×4.5m

结构：

钢筋砼

布置形式：

半地上

内设：

泥斗、排泥系统、斜管填料38m3

（6）滤池

数量：

2座

工艺尺寸：

3m×3m×2.5m

结构：

钢筋砼

布置形式：

半地上

内设：

滤料

（7）污泥浓缩池

数量：

2座

工艺尺寸：

4m×4m×4.5m

结构：

钢筋砼

布置形式：

半地上

内设：

泥斗、排泥系统

配套设备：

污泥提升泵2台，1用1备

流量：

20m3/h

扬程：

7m

运行功率：

0.75kW

（8）鼓风机房

数量：

1间

工艺尺寸：

6m×4.5m×4.5m

结构：

砖混

内设：

鼓风机2台，1用1备

流量：

18.15m3/min

升压：

53.9kPa

运行功率：

30kW

（9）污泥脱水间

数量：

1间

工艺尺寸：

6m×4.5m×4.5m

结构：

砖混

内设：

板框压滤机1台

过滤面积：

60㎡

配套设备：

螺杆泵1台

流量：

12m3/h

扬程：

60m

运行功率：

4kW

（10）配电房

数量：

1间

工艺尺寸：

6m×4.5m×4.5m

结构：

砖混

（11）事故池（事故水水量应根据企业实际情况确定，如设计水量过大会造成处理成本大大增加，本方案设计事故池容积为200m3）

数量：

1座

工艺尺寸：

10m×6m×4m

结构：

地下钢筋砼

有效容积：

200m3

配套设备：

提升泵1台

（12）吹脱塔（备选）

水力负荷：

2.5m3/m2·h

数量：

1套

工艺尺寸：

φ2000×5200mm

配套设备：

鼓风机

数量：

2台（1用1备）

型号：

T35-11

机号：

8

叶片角度：

30°

风量：

25260m3/h

功率：

4KW

全压：

345Pa

八、各工段处理效果分析

指标

COD（mg/L）

氨氮（mg/L）（mg/L）（（（mg/L）（（mg/L）（mg/L）（mg/L）（mg/L）（mg/L）

SS（mg/L）

调节池、初沉池

进水

150

200

150

出水

142.5

200

45

去除率

5％

/

80%

A/O反应池

进水

450

200

45

出水

55

20

45

去除率

87.8％

90%

/

二沉池、滤池

进水

55

20

45

出水

≤50

≤20

9

去除率

9%

/

80%

排放标准

≤60

≤20

≤15

第四章污水处理站工程概算

一、构（建）筑物投资一览表

序号

名称

规格（m）

数量

单位

造价（万元）

备注

1

调节池

10×9×4

1

座

10.2

钢筋砼

2

初沉池

12×4×4.5

1

座

6.2

钢筋砼

3

反硝化池

10×7.5×5.5

1

座

12.6

钢筋砼

4

硝化池

10×7.5×5.5

2

座

24.6

钢筋砼

5

二沉池

8×5×4.5

1

座

5.2

钢筋砼

6

滤池

3×3×2.5

2

座

1.8

钢筋砼

7

污泥浓缩池

4×4×4.5

2

座

2.5

钢筋砼

8

配电房

6×4.5×4.5

1

间

2.2

砖混

9

鼓风机房

6×4.5×4.5

1

间

2.2

砖混

10

污泥脱水间

6×4.5×4.5

1

间

2.2

砖混

11

事故池

10×6×4

1

座

7.2

钢筋砼

12

合计

二、设备材料、安装投资一览表

序号

名称

规格型号

数量

单价

（万元）

总价

（万元）

备注

1

人工格栅

1台

0.2

0.2

2

污水提升泵

80WQ40-15-4

2台

0.35

0.7

1用1备

3

鼓风机

HSR150-150A

2台

3.5

7.0

18.15m3/min，53.9kPa，30KW

4

污泥泵

50GW20-7-0.75

3台

0.4

1.2

2用1备

5

混合液回流泵

80GW40-15-4

3台

0.32

0.96

2用1备

6

螺杆泵

G40-1

1台

0.78

0.78

H=60m，Q=12m3/h

7

斜管填料

38m3

0.08

3.04

8

组合填料

D=150mm

900m3

0.0130

11.7

9

旋切式曝气器

375套

0.012

4.5

10

滤料

27m3

0.01

0.27

炉渣

11

调泥设备

φ=1600mm

2套

1.8

3.6

12

搅拌装置

2套

0.7

1.4

13

加药系统

2套

1.2

2.4

14

填料支架

4套

3.5

15

板框压滤机

60m2

1台

4.2

4.2

3KW

16

曝气穿孔管

2套

0.8

1.6

17

事故池提升泵

65FS25-15-2.2

2台

0.3

0.6

1用1备2.2KW

18

碳源提升泵

35FS10-8-0.75

1台

0.3

0.3

19

碳源投加装置

1套

0.6

0.6

20

管道、阀门

11.2

21

电气仪表

6.6

22

吹脱塔

φ=2200mm

1套

13.3

13.3

鼓风机1用1备4KW

23

事故池碱投加装置

1套

0.8

0.8

24

合计

含吹脱塔及附属设备

三、间接投资一览表

项目

金额（万元）

设计费

12

调试费

13

安装费

1

菌种费

2

税金

12.36

小计

工程总投资为197.71万元

第五章工程经济技术指标及施工进度

一、运行成本

（1）电费

本工程最大装机容量约为104kW，运行功率约为48kw，电费按0.50元/度计，则

E1＝48×24×0.50÷900＝0.64元/吨

（2）人工费

人均工资福利按700元/（月·人）计，定员4人，则

E2=700×4÷900÷30=0.10元/吨

（3）药剂费

药剂1号：

用量以200mg/L计，费用约合0.12元；

药剂2号：

用量以10mg/L计，费用约合0.05元；

若碳源为甲醇残液，则不考虑碳源费用。

酸碱药剂根据水质情况决定用量，以每吨水0.07元计；

则合计运行费用=0.64+0.1+0.17+0.07=0.98元/吨水

二、环境及社会效益分析

污水处理厂的建设是改善生态环境，保障人民身体健康，造福社会的环境保护工程，工程效益主要就是环境效益。

我国保护环境已成为我国一项基本国策，受到全社会的关注和重视。

污水处理工程是保护环境的重要措施之一，对促进国民经济持续稳定发展、改善当地投资环境，吸引投资都是极其重要的。

以年生产300天计：

COD由原来的150mg/l降为60mg/l，年削减CODc24.3吨；

氨氮由原来的200mg/l降为20mg/l，年削减氨氮48.6吨；

从以上分析可以看出，该工程投入运行后减少了对受纳水体污染物排放量,对改善受纳水体水质起到积极的作用，保证了当地控制检测断面水质的稳定达标。

三、工程进度计划

时间项目

一个月

二个月

三个月

四个月

五个月

六个月

图纸设计

—

—

土建施工

—

—

—

—

—

设备安装

—

—

—

—

调试验收

—

—

—

—

—

第六章建筑结构及电气设计

一、建筑设计

1、设计指导思想和设计原则

（1）根据设计任务要求，坚持以人为本的设计思想，充分发挥场地优势，将站区规划建设成为一个风格独特、布局合理的污水处理站。

（2）本项目建设尽可能采用新技术，新材料，新设备，以及先进的管理方法。

2、总平面布置

本设计本着安全、方便的原则对站区进行规划。

根据用地形状，合理布置建筑位置及间距。

3、结构设计

（1）场地工程地质条件：

由于未提供全面的地质详勘资料，构筑物的结构设计将在施工图阶段完成。

本次设计暂按常年地下水位最高考虑，待地质详勘资料提供后，在施工图阶段修改。

（2）主要工程材料

贮水构筑物宜采用C25，抗渗标号S6；

填料砼采用C15；垫层砼采用C1O；

房屋建筑砼采用C20；

水泥采用普通硅酸盐水泥，强度等级32.5；

钢筋采用Ⅰ、Ⅱ级钢筋，钢管采用Q235钢制作。

（3）工程抗震

本次设计按6度设防。

4、工程占地面积

整个工程占地面积约720m2。

二、电气设计

1设计依据

《工业与民用供电系统设计规范》（GBJ52-83）

《低压配电装置及线路设计规范》（GBJ54-83）

《建筑防雷设计规范》（GB50057-94）

《工业与民用电力装置接地设计规范》（GBJ65-50）

2设计总负荷

该方案电压等级为380/220V，总机容量104kw，其中动力负荷为102千瓦，照明为2.0千瓦。

3控制柜

控制柜：

一台

4电缆、电线

动力电缆采用VV22铠装铜芯电缆，室外照明线采用VV22铠装铜芯电缆，室外照明采用bv互套线。

5接地保护

配电柜集中设置接地装置，接地电阻小于4欧姆，低压柜线距离超过60米时，重复设置接地装置，接地电阻不大于10欧姆。

6照明

室外照明设置是为处理设施和构筑物夜间工作服务的，室外照明按照《工业企业照明设计标准》（GB50034-92）。

7电气安全

1.本项目属轻雷区，本设计项目高度在25米以下，依照规范不考虑防雷设置。

2.接地系统采用TN–C–S系统，为保护人身和设备在正常与事故情况下的安全，区域内所有电力设备均设专用接地线，站区室外照明设专用接地线，低压配电室处作重复接地，接地电阻R≤4Ω。

3.低压配电设备均应符合国家设计规范对电气安全的各项规定。

三、机械设计及设计原则

本工程机械设备设计将遵循以下原则：

1、各设备的选用力求先进实用、经济合理，确保工艺的需要，土建设计要满足机械设备的各方面要求。

2、机械设备均按成套装置考虑，包括就地控制箱，控制箱至用电设备的连接电缆等，在安全、可靠性及有效运行等方面需提供必要的附件。

3、控制方式采用就地控制与控制室集中控制两种方式。

4、潜水电机的防护等级为IP68。

除另有规定外，其他配套电机和就地控制箱防护等级不低于IP55。

考虑污水腐蚀的环境，对材料选用的原则为水下部分（含不可分割的延伸段）采用耐腐蚀材料，或碳钢涂环氧树脂，平台以上部分为碳钢（热镀锌或涂刷环氧漆）。

四、通风设计

污泥脱水机房内的污泥会产生异味，为改善工作环境，通风措施采用自然进风和机械排气相结合，主要采用壁式轴流通风机，排气次数不小于8次/小时，通风机的开停均采用现场控制。

第七章环境保护

一、处理设施建成后对水环境的改善

该污水处理工程的建设，其目的是减少污染物排放量，最终达到减少对受纳水体的污染，因而该工程对改善地面水环境质量，做到经济增长与环境保护协调发展，增强企业竞争力有重大意义。

根据完全混合模式法预测，本污水处理工程建成后能很大程度地改善外排污水的水质，各项污染因子浓度值下降幅度均很大，而且出厂排水进入受纳水体后，对受纳水体造成污染程度将大大有所降低。

二、二次污染防治

从环境角度看，污水处理工程建成后对周围环境的不良影响主要是异常臭气和噪声。

1臭气对环境的影响

本污水处理工程采用沉淀+生化处理系统工艺，没有采用厌氧工艺，污泥脱水也采用机械脱水。

因此，只要平时操作管理得当，整个处理过程将很少臭气的产生，从而也不会对周围的环境空气质量造成影响。