混凝土外加剂生产废水深度处理及回用工程可行性实施报告.docx
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混凝土外加剂生产废水深度处理及回用工程可行性实施报告
混凝土外加剂生产废水深度处理及回用工程
可行性研究报告
1概述1
1.1项目概况1
1.1.1项目名称1
1.1.2项目承办单位及建设地址1
1.1.3项目建设规模1
1.1.4主要技术经济指标1
1.2设计依据2
1.2.1有关文件2
1.2.2法律规章2
1.2.3规标准2
1.3项目背景3
1.3.1企业概况3
1.3.2工艺介绍5
1.4企业排水现状7
1.5厂区污水处理现状9
1.5.1现污水处理站简述10
1.5.2现在存在污染问题10
1.6污水执行排放标准11
1.7项目建设的必要性12
1.8研究围14
1.9主要指导思想和防治原则14
1.10可行性研究结论15
2厂址条件及厂址选择17
2.1厂址条件17
2.1.1地理位置与交通17
2.1.2地形、地貌17
2.1.3地质构造19
2.1.4水文地质20
2.1.5气象特征22
2.1.6土壤22
2.1.7植被22
2.1.8野生动物23
2.1.9交通运输状况23
2.1.10社会经济结构特征23
2.2厂址选择24
3处理工艺思路及规模25
3.1处理工艺及思路25
3.1.1厌氧处理工艺的确定27
3.1.2混凝沉淀过滤工艺的确定30
3.1.3超滤系统工艺32
3.1.4消毒工艺确定34
3.1.5污泥处理方案34
3.1.6沼气综合利用35
3.2处理规模的确定36
3.3进出水水质的确定36
3.3.1废水处理站进水水质36
3.3.2废水处理站出水水质36
4工程建设方案38
4.1废水方案设计38
4.1.1工艺简述38
4.1.2主要建设容39
4.1.3各单元污染物去除率及污染物消减量51
4.1.4处理后企业水平衡现状图51
4.1.5沼气利用方案52
5污水处理厂辅助工程设计54
5.1污水厂总平面及高程设计54
5.1.1总平面布置54
5.1.2总体建筑风格55
5.1.3高程设计56
5.2结构设计56
5.2.1设计依据56
5.2.2地震57
5.2.3材料的选择57
5.2.4建构筑物结构选型设计57
5.2.5结构抗震设计58
5.3电气设计58
5.3.1设计围58
5.3.2电源及电压等级58
5.3.3照明58
5.3.4防雷与接地58
5.4仪表、自控设计59
5.4.1仪表59
5.4.2控制59
5.4.3通讯设计60
5.5采暖通风设计60
5.5.1设计依据以下相关国家规60
5.5.2设计地的自然条件61
5.5.3采暖热源61
5.5.4通风工程61
6管理机构定员及工程实施计划62
6.1管理机构及定员62
6.2建设进度62
7法规、条令及节能专篇63
7.1节能63
7.2消防63
7.3环境保护64
7.3.1设计采用的环境保护标准64
7.3.2主要污染源和主要污染物64
7.3.3厂环保措施初步方案65
7.4职业安全卫生66
7.4.1设计依据66
7.4.2职业危害因素分析66
7.4.3职业安全卫生的主要措施66
7.5工程招标68
8投资估算与资金筹措69
8.1投资估算69
8.1.1估算依据和方法69
8.1.2估算结果70
8.1.3资金来源72
9经济分析73
9.1评价依据73
9.2投资回收及污水处理厂运行管理73
9.3财务评价基本数据及依据73
9.4财务评价74
10结论及建议76
10.1结论76
10.2建议76
附表:
1.财务评价表
附图:
1.区域地理位置图
2.某建材有限公司平面示意图
3.污水处理站平面布置图
4.污水处理站流程图
附件:
1.某建材有限公司环保验收会议纪要
2.企业排放污染物许可证
3.企业环境基本达标证
4.可研编制委托书
1概述
1.1项目概况
1.1.1项目名称
混凝土外加剂生产废水深度处理及回用工程
1.1.2项目承办单位及建设地址
业主单位：
某建材有限公司
法人代表：
项目地址：
某县荣河工业园区企业现址
1.1.3项目建设规模
建设规模为1200m3/d废水深度处理及回用。
1.1.4主要技术经济指标
序号
项目
指标
1
处理水量（m3/d）
1200
2
污水减排量（万t/年）
30.0
3
污水回用量（万t/年）
30.0
4
工程总投资（万元）
2476.56
5
建筑工程费用（万元）
374.79
6
设备购置费用（万元）
1499.06
7
安装费用（万元）
244.86
8
其它费用（万元）
167.00
9
基本预备费用（万元）
182.86
10
铺地流动资金（万元）
8.00
11
定员（人）
6
12
总成本（万元/年）
252.48
13
固定成本（万元/年）
214.74
14
可变成本（万元/年）
37.74
15
经营成本（万元/年）
5.77
16
BOD消减量（t/年）
5.9
17
COD消减量（t/年）
29.74
18
氨氮消减量（t/年）
4.5
19
废水排放消减率%
81.3
20
COD消减率%
99
21
新鲜水用量减少率%
64.46
1.2设计依据
1.2.1有关文件
·某省政府办公厅《汾河流域生态环境治理修复和保护工程方案》
·某省发展和改革委员会、某省环境保护局《关于申报汾河流域企业废水深度处理和回用工程项目的通知》。
·某省人民政府晋政发[2006]15号《某省人民政府关于实施蓝天碧水的决定》。
·某建材有限公司提供的有关材料、数据及委托书
1.2.2法律规章
·《中华人民国环境保护法》，1989年12月；
·《中华人民国水污染防治法》，1989年7月；
·《建设项目环境保护管理办法》，1986年3月；
·《污水处理设施环境保护、监督管理办法》，1989年5月；
1.2.3规标准
·《污水综合排放标准》（GB8978-1996）；
·《污水排入城市下水道水质标准》CJ3082-1999；
·《环境空气质量标准》（GB3095－1996，2000年）；
·《城市生活垃圾卫生填埋技术规》（CJJI7－2004）；
·《工业企业厂界噪声标准》（GB12348－90）；
·《室外排水设计规》（GB50014-2006）；
·《室外给水设计规》（GB50013-2006）；
·《给水排水工程构筑物结构设计规》（GB50069-2002）；
·《给水排水工程管道结构设计规》（GB50332-2002）；
·《给水排水工程钢筋混凝土水池结构设计规》（CESC138-2002）；
·《湿陷性黄土地区建筑规》（GB50025-2004）；
·《钢结构设计规》（GB50017-2003）；
·《地下工程防水技术规》（GBJ50108－2001）；
·《建筑结构可靠度设计统一标准》（GB50068－2001）；
·《地表水环境质量标准》GB3838-2002；
·《城市杂用水标准》GB/T18920-2002；
《地面水环境质量标准》GB3838-2002。
1.3项目背景
1.3.1企业概况
某建材有限公司创建于1999年，是国集研发、生产、销售为一体的砼外加剂大型生产厂家之一，中国建材工业混凝土外加剂协会会员单位，ISO9001质量管理体系认证企业，市级龙头企业,省级管理先进民营企业,省级守合同重信用企业。
2005年6月，中华人民国农业部授予本公司“全国中型乡镇企业”称号。
“赞凯”牌荣获某著名商标。
公司地处中华“笑话王国”之乡与“后土祠”之毗邻，座落于荣河化工园区，占地面积66000平方米，建筑面积22000平方米，公司拥有高工8人，工程师、经济师22人，技术人员30人。
近年来本公司以某大学化学化工学院为技术依托，经过专家和技术人员的努力，开发、研制生产KD型砼外加剂产品8个系列，30多个品种。
现拥有聚羧酸盐系、氨基磺酸盐系、萘系高效减水剂及复合生产线共8条，年产聚羧酸盐高性能减水剂10万吨，氨基磺酸盐高性能减水剂6000吨，萘系高效减水剂20000吨，复合外加剂系列产品15000吨，速凝剂5万吨。
其产品以“赞凯”品牌为龙头走在砼外加剂行业的前沿，为全国高速铁路客运专线、公路、桥梁、隧道、水电、民航、国防等施工单位提供了理想而满意的服务。
其中本公司生产的减水剂、速凝剂、养护剂已走出国门、远销国际市场。
特别是公司生产的KDSP聚羧酸盐高性能减水剂已基本应用于全国的所有铁路客运专线的建设。
从最早的京津铁路客运专线到举世瞩目的京沪铁路客运专线，以及施工条件最复杂的兰渝铁路客运专线都使用了本公司的产品，可以说哪里有铁路客运专线建设，哪里就有我们的产品，在中国铁路客运专线史上的第一个水下灌注桩、第一个墩台、第一片大梁均使用了公司生产的KDSP聚羧酸盐高性能减水剂。
公司与某大学化学化工学院密切合作在新产品研发中取得丰硕成果，并得到中国混凝土外加剂协会及某省混凝土外加剂分会的大力支持，现拥有一支实力雄厚的科技研发队伍，正以严谨求实的科学态度，开拓进取的工作作风和务实勤奋的奉献精神致力于新产品的开
-33-
发和应用，更好地为用户服务。
企业经过几年的发展中，对环境保护积极投入，2005年已建成污水处理站一座，2006年投产运行，并于2006年3月30日通过市环保局组织的环保达标验收，企业为环保达标合格单位，达标验收报告附后。
1.3.2工艺介绍
1）萘系减水剂生产工艺介绍
萘系高效减水剂的生产过程主要包括磺化、水解、缩合、中和、干燥五道工序，现将工艺流程进行简要分析。
①磺化反应
将定量的工业萘倒入磺化反应釜，在密闭状态下向反应釜夹套通入194摄氏度的蒸汽，当熔萘温度升至135摄氏度时，停止加热，开始向反应釜滴加硫酸，硫酸滴加完成后，开始供气加热，使物料温度上升至160摄氏度，此时硫酸与萘进行磺化反应，生成α-萘磺酸与β-萘磺酸，磺化反应阶段一般历时2小时。
磺化反应结束后，向反应釜加入蒸汽，通过蒸汽压力将萘磺酸压入水解釜。
②水解反应
在160-165摄氏度的黄花温度下将产生大约15%的α-萘磺酸，由于α-萘磺酸活性较大，它的存在会影响以后的缩合反应,应该将其去除。
α-萘磺酸在120摄氏度时易水解，而β-萘磺酸在此温度下比较稳定，因此可以通过水解反应去除α-萘磺酸。
水解反应结束后，进入蒸汽将β-萘磺酸压入缩合反应釜进行缩合反应。
③缩合反应
开启循环冷却水系统，将反应釜的物料降低到85-100摄氏度之间，然后开始滴加甲醛。
甲醛在物料中酸的作用下，发生转化反应，生成反应性很强的羟离子。
羫化反应结束后，通汽加温，使物料温度上升到110摄氏度，此时甲醛羟基与β-萘磺酸开始进行缩合反应，生成萘系磺酸甲醛缩合物。
缩合反应结束后，将生成物转移到中合罐进行中和反应。
④中和反应
在整个过程中，均保持一定酸性，因此在反应结束后需加入NAOH中和溶液去掉过量的酸，使产物变成易溶于水的钠盐，比便增强减水剂的水溶性。
⑤干燥
通过上诉反应生成的水剂产品，不利于远途运输，且不宜贮存，为方便客户，需将水剂产品通过干燥制成粉剂。
将贮罐的水剂通过雾化器打入风炉干燥塔，与热风炉产生的热空气相接触，其中的水份将以水蒸气的形式挥发出来，得到干燥的粉剂产品。
2）聚羧基酸减水剂工艺
聚羧基酸减水剂生产工艺分为脂类合成反应和醚类合成反应，生产工艺简述如下：
①脂类合成
将聚乙二醇单甲醚在水浴中熔化，计量后加入反应釜，同时按比例加入甲基丙烯酸，在120-140摄氏度的条件下反应7小时，得到聚乙二醇单甲基丙烯酸脂和水。
采用过硫酸铵引发，水溶液聚合法，将酯化好的单体过硫酸铵配置成所需水溶液，分别打入计量槽备用，反应釜加入计量好的甲基丙烯酸钠水溶液，在90摄氏度时同时滴加备用液进行聚合，滴加完后在90-95摄氏度保温1.5小时，得到20%聚合物混合液。
将反应好的物料降温到50摄氏度，加入片碱进行中和，调节PH到6-8即可。
②醚类合成工艺
往反应釜中加入计量好的丙烯酸聚氧乙烯酸、马来酸酐、甲基丙烯磺酸钠、水、过硫酸钾，在80-85摄氏度的条件下反应5小时，得到相对分子量在1000-5000的30%的聚合物混合溶液。
将聚合物混合溶液降温到50摄氏度，边搅拌边加入片碱，调节PH值6-8。
③缩合反应
聚羧酸复配车间配有各种产品的储存罐，两个混配搅拌反应釜，不搞化学合成，只是根据用户使用产品的特殊要求进行复配成产，把某种化工原料加入聚羧酸产品中，进行搅拌均匀，即为产品。
1.4企业排水现状
现对全厂主要废水产生源分述如下：
1）聚羟酸反应釜清洗废水，间断排水，属高浓度有机废水，废水量为：
108m3/d；
2）萘反应釜清洗废水，间断排水，属高浓度有机废水，废水量为：
172.8m3/d；
3）聚羟酸减水剂回收桶清洗废水，间断排水，属高浓度有机废水，废水量为：
148.8m3/d；
4）萘系减水剂回收桶清洗废水，间断排水，属高浓度有机废水，废水量为：
172.8m3/d；
5）生产工段工艺排水，废水产生量约为151.2m3/d；
6）厂区地平冲洗水，废水产生量约为28.8m3/d；
7）循环水系统排污，废水产生量约为201m3/d；
8）锅炉水处理外排水，废水产生量约为60m3/d；
9）生活污水量排水约为124.8m3/d；
序号
排水路径
单位
数量
1
聚羟酸反应釜清洗废水
m3/d
108
2
萘反应釜清洗废水
m3/d
172.8
3
聚羟酸减水剂回收桶清洗废水
m3/d
148.8
4
萘系减水剂回收桶清洗废水
m3/d
172.8
5
生产工段工艺排水
m3/d
151.2
6
厂区地平冲洗水
m3/d
28.8
7
循环水系统排污
m3/d
132
8
锅炉水处理外排水
m3/d
60
9
生活污水量排水
m3/d
124.8
全厂现状水平衡见下图：
由现状可知，全厂最大新鲜水用水量为1412m3/d，全厂废水产生量约为1099.2m3/d；
1.5厂区污水处理现状
1.5.1现污水处理站简述
企业现有污水处理站1座，于2005年建成运行，处理工艺为A2/O工艺，该工艺主要包括格栅、调节池、厌氧池、缺氧池、好氧池、二沉池、回流污泥池等，污水处理后排入百叶沟进入汾河。
现有主要构筑物清单如下：
序号
名称
规格（m）
单位
数量
1
格栅间
7.2×4.2×4.2
座
1
2
进水井
2×2×1.9
座
1
3
格栅井
3.0×0.8×1.8
座
1
4
调节池
10×10×5
座
1
5
A2/O池
30×8.5×5
座
2
6
二沉池
直径9.5
座
2
7
风机房及加药间
10.5×5.7×4.2
座
1
8
回流污泥池
4×4×8
座
1
9
值班控制室
9×6×3.5
座
1
10
潜污泵
台
2
11
潜水搅拌机
N=2.2KW
台
2
12
微孔曝气器
个
1134
根据甲方提供的环保验收资料显示，厂区污水处理站的排放废水已经达到《污水综合排放标排》（GB8978-1996）一级标准。
1.5.2现在存在污染问题
根据对污水处理设施的分析，企业在废水处理方面主要存在以下问题：
1）经过现有污水处理站处理后的废水达到《污水综合排放标排》（GB8978-1996）一级标准后直接排放，年排放量为33万吨，造成水资源浪费。
2）从现有污水处理站进水指标分析，COD为6000mg/L，根据测算每日产生约2500立方米的沼气，但现有的厌氧反应池未设置收集沼气的功能，所产生沼气逸散对环境空气造成影响，另一方面也造成能源浪费。
3）目前污水处理站没有污泥处理设施，污泥抽送至锅炉炉渣场，不符合污水处理站相关要求。
4）污水处理站未建设事故池，若发生故障，污水将外排，对环境造成污染。
5）污水处理站在运行过程中，综合生化池运行不稳定，所以后续为达标排放，加大量的药剂，使运行成本增加。
6）废水处理站没有在线监测和控制设施。
1.6污水执行排放标准
目前污水处理站执行《污水综合排放标排》（GB8978-1996）一级标准，见下表：
序号
污染物
浓度（mg/L）
1
PH
6--9
2
氨氮
15
3
SS
70
4
BOD5
20
5
COD
100
本次可研考虑到厌氧反应池未设置收集沼气的功能，能源浪费。
因此在工艺设计过程中对厌氧池进行改造，涉及到的进水标准为现有污水处理站进水标准，现有污水站进水标准为：
序号
污染物
浓度（mg/L）
1
PH
4--6
2
氨氮
200
3
SS
600
4
BOD5
2200
5
COD
6000
本次可研由于对污水进行深度处理，考虑到处理后的中水回用生产过程的回收桶的冲洗和锅炉脱硫除尘，处理后的水质满足《城市杂用水标准》GB/T18920-2002即可，因此涉及到的排水标准见下：
序号
污染物
浓度（mg/L）
1
PH
6--9
2
氨氮
20
3
SS
10
4
BOD5
10
5
COD
50
6
总大肠菌群
10
根据水平衡还有一部分深度处理水无稳定的回用途径,实施排放，根据当地环保部门的规定,应执行《地面水环境质量标准》GB3838-2002,5类的标准。
序号
污染物
浓度（mg/L）
1
PH
4--6
2
氨氮
2
3
BOD5
10
4
COD
40
1.7项目建设的必要性
1）本项目实施是保护汾河的必要措施。
汾河是某的母亲河，水质的好坏直接影响沿岸人们饮用水源的安全。
抓紧汾河沿岸城市的水污染综合整治，提高城市生活污水和工业废水处理与回用量，保证水质好转，是某省环境保护工作的重点。
该企业位于汾河岸旁，为汾河流域生态环境修复与保护的重点防治企业，所以该企业的废水治理回用关系到汾河流域环境保护非常重要。
本企业目前废水处理虽然达到《污水综合排放标排》（GB8978-1996）一级标准，但处理的水约1070吨/天，直接排放，造成水资源浪费。
处理后的水质无法满足生产用水要求，无法回用，为此提出本项目。
对现有工艺改进，使出水达到企业清洗回收桶及锅炉脱硫除尘用水。
对生产废水深度处理后回用于生产，节约水资源，减少全厂的废水排放量，有效的改善了汾河流域的生态环境。
所以说该项目符合国家和某省的环保规划要求，是保护汾河流生态环境的必要措施，具有重要的环境保护意义。
2）该项目是废水回用，节水降耗、减污、提高污染防治水平的有力措施。
某省是严重缺水的地区，进行废水综合治理回用节约用水，是保护某有限水资源，降低成本的有效措施；同时，也是提高企业经济效益的关键措施。
项目建设是企业污水回用，节水、降耗、减污是提高污染防治水平的污染防治有力措施。
该项目实施可解决以下几个问题：
a）通过治理，其废水排放量和污染物均大幅度减少，能够实现长期稳定的达标回用，大大提高废水重复利用率，节省新鲜水用量。
b）通过治理，将使企业生存发展提供保障。
c）通过治理，控制污染排放量，实现环境和经济效益的二者统一。
1.8研究围
1）针对目前公司污水处理站现状，合理确定废水处理规模及程度，分析本项目处理方式、处理工艺、主要设备选型等。
2）进行投资估算及技术经济分析。
3）对项目建成后的环境、社会和经济效益进行评价，提出结论。
1.9主要指导思想和防治原则
设计指导思想，以国家环保政策为导则，以清洁生产和综合利用资源，节约能源，消除污染为途径，以保护汾河流域饮用水源，强化污染防治，保护人类生存环境为目的。
其基本原则为：
根据《汾河流域生态环境治理修复和保护工程方案》选择先进成熟，运行可靠，投资合理的工程技术，使经过处理后的污水回用厂区，满足厂区清洗回收桶和绿化用水，同时保证厂区污水零排放。
a.节约资源，消除污染隐患，保护汾河水质。
b.从清洁生产入手，节水减污，治理后排放废水。
c.处理工艺运行可靠、操作简单、投资合理、基建投资省及运行成本低，达到国同类处理厂的较高水平。
1.10可行性研究结论
本项目在企业现有污水处理站基础上改造增加深度处理设施，以提高废水的水质，消减废水中的污染物含量，实现处理后废水回用，节约水资源、保护汾河水环境。
通过改造的现有污水处理工艺，同时增加深度处理工艺,将使出水达到《城市杂用水标准》GB/T18920-2002标准要求，进行生产回用，无法回用的另一部分处理水实施排放，排放标准为《地面水环境质量标准》GB3838-2002,5类标准。
同时回收沼气量2500m³/d。
本项目总投资为2476.56万元，其中固定资产2468.56万元，铺底流动资金8万元。
资金来源为企业自筹1450.56万元，银行贷款500万元，申请专项资金526万元。
项目实施前，企业用水量为1412m³/d，经过污水处理站处理后，排放污水为1071.2m³/d；项目实施后，企业用水量为501.7m³/d，废水回用水量为910m³/d，达标废水排放量为170m³/d。
项目实施前，排放水质的污染物指标COD为100mg/L，BOD5为20mg/L，氨氮为15mg/L，通过改进现有废水处理工艺和增加深度处理工艺，污染物指标降低到COD为40mg/L，BOD5为10mg/L，氨氮为2mg/L。
项目实施后企业年减少废水排放量29.74万吨，年COD减排量为29.74吨，BOD5减排量为5.9吨，氨氮减排量为4.5吨。
年废水回用量30万吨，年节约新鲜水30万吨，年达标废水排放量5.61万吨。
项目实施后，企业废水排放消减率81.3%，COD消减率99%，新鲜水用量减少率64.46%。
本项目实施给企业找出了正确路线，消除污染，节约水资源，降低成本，提高经济效益，促进企业技术进步，社会效益显著。
2厂址条件及厂址选择
2.1厂址条件
2.1.1地理位置与交通
某县位于某省西南，市西北部，地理坐标东经110°25´52″～110°59´40″，北纬35°13´45″～35°31´40″。
东有稷王山与闻喜、相连，西隔黄河与韩城相望，南面临猗接壤，北与稷山、河津为邻，东西47km，南北35km，总面积1081.5km2，县城设在县境东北部城关镇，距市48km，距315km，距北京702km。
2.1.2地形、地貌
某县境东西长，南北窄，稍为东南、西北向倾斜。
县域版图，状若蝙蝠，地势东南高，西北低，呈千分之五坡度，境有南、北峨媚岭，二岭横贯东西，将县境自北至南切割为三级台地。
境主要山脉为孤峰山
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