废水处理工程设计方案.docx
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废水处理工程设计方案
废水处理工程
（设计水量2000m3/d）
设
计
方
案
年月
第一章概述
4.1项目背景
该公司拟在新建生产车间，车间投入使用后在产品生产过程中会产生一定量废水，为控制污染、保护环境，拟新建1座处理能力为2000m³/d的废水处理站，生产废水经处理后达到《污水排入城镇下水道水质标准》（GB/T31962-2015）C级排放标准。
受该公司委托，根据该公司废水特性、提供的基础资料及处理要求，编制此废水处理工程设计方案。
4.2设计单位概况
成立于2005年，是一家从事废水、废气和固体废弃物治理新技术新工艺开发、环保工程总承包和环保设施运营管理服务于一体的环保高科技企业。
2015年，公司在全国中小型企业股份转让系统成功挂牌，股票代码832774。
公司是省环保产业协会理事单位，取得ISO9001：
2008环境质量管理体系认证，具备废水、废气、固体废物治理及生态修复等方面的设计和工程总承包资质。
公司下设2个子公司，1个分公司，9个职能部门和1个环保技术研发中心。
公司建立了一支由教授、高级工程师、工程师等各层次专业人员组成的高素质技术队伍，现有在职员工120余名，其中高级技术及管理人员20多名，中级技术人员50多名。
公司十分重视环保技术研发和科技创新，长期以来与理工大学、科技大学、民族大学、工程大学、省环科院等多所高校和科研院所保持良好合作关系。
公司充分利用院校丰富的科研资源，发挥自身环保设备加工制造能力和强大的工程实施能力，实行产、学、研一体、优势互补、互惠互利、共同发展的模式，研究开发了10多项具有国内领先水平并拥有自主知识产权的专利技术成果，并迅速地将科技成果实现了产业化，形成了以“多元催化氧化技术”和“脉冲升流厌氧反应技术”为核心处理高浓度、难降解有机废水的独有的技术优势。
公司以“高浓度、难降解废水处理及工业园环境综合治理服务商”为产业发展方向，致力于成为工业水处理行业的领军企业，可提供环保工程设计、工程施工、设备制造、运营管理、技术咨询服务一揽子的综合解决方案，业务范围涵盖工业园、印染、化纤、化工、制药、制革、造纸、食品、酿造、屠宰、养殖、市政公用等众多行业，为客户提供可靠的环境污染治理解决方案，客户遍及全国各地和东南亚、印度、俄罗斯等地。
公司本着“质量就是生命，客户就是上帝”的经营理念，严密组织，科学施工，贴心服务，树立了200多项各行业废水处理工程成功案例，赢得了客户的广泛赞誉。
森泰环保一直秉承“风范、品质、艺术”的企业文化，以“森泰环保，保护生态”为己任，本着严谨务实的作风、开拓创新的精神、服务至上的理念，为您提供系统的、全方位、全过程的优质环保技术服务。
企业文化
企业愿景：
做全国最好的高浓度、难降解废水及工业园环境综合治理服务商
企业使命：
森泰环保，保护生态
企业价值观：
行大家风范，臻服务品质，创环保艺术
企业荣誉
2011年，我公司获得省环境保护产业协会颁发的“2011年优秀会员单位”荣誉称号；
2011年，我公司与民族大学共同承担的“甲硝唑废水处理与综合利用的新技术”获得省重大科学技术成果三等奖；
2012年，我公司获得市人民政府颁发的“2012年度市和谐企业”荣誉称号；
2012年，应用我公司专利技术并由我公司承建的“川东环保能源开发有限公司汉川新河工业园区污水处理工程”（项目编号：
2012-S-34）获得中国环境保护产业协会颁发的“二0一二年国家重点环境保护实用技术示范工程”荣誉称号；
2013年，公司与民族大学合作的项目“硫酸和制药行业典型难处理废水的处理与综合利用”获得环保部环境保护科学技术二等奖；
2014年，公司获得省高新技术企业认定（鄂认定办[2014]19号）
2015年，公司发明专利“酿酒污泥制备水处理生物活性促进剂”获得市科技成果证书；
2015年，我公司获得火车站经济开发区管委会授予的“园区建设优质服务单位”（污水处理厂运营单位）荣誉称号；
2015年，应用我公司专利技术并由我公司承建的“白云边股份有限公司600t/d酿酒废水处理工程”获得中国环保产业协会“2015年国家重点环境保护实用技术及示范工程”荣誉称号；
2015年，我公司申报的“企业研究开发中心”获得市科技局审核认定；
2015年，我公司和民族大学合作申报的“洪山区校企合作产学研基地建设”获得洪山区科技局审核认定。
2017年，公司发明专利“一种难降解有机废水的处理方法及采用的多元催化剂”获得市科技成果证书；
2017年，公司被省知识产权局认定为第四批“省知识产权示范建设企业”；
2017年，我公司和工程大学合作申报的“洪山区校企合作产学研基地建设”获得洪山区科技局审核认定；
2017年，公司被评为“2016年度市十大科技创新示范企业”；
2017年，应用我公司专利技术并由我公司承建的“火车站开发区污水处理厂10000m3/d化工废水处理工程”获得中国环保产业协会“2017年国家重点环境保护实用技术及示范工程”荣誉称号。
4.3设计依据、原则和内容
1.3.1设计依据
1、提供的污水特性及处理要求
2、水污染防治法及条例
1）《中华人民共和国环境保护法》
2）《中华人民共和国水污染防治法》
3）《中华人民共和国大气污染防治法》（2015年8月修订）
4）《建设项目环境保护管理条例》（1998年11月29日国务院令）
5）《建设项目环境保护条例》（2017年7月）
6）《城市污水处理及污染防治技术政策》（2000年5月）
3、工艺设计现行设计规范及标准
1）《污水排入城镇下水道水质标准》（GB/T31962-2015）
2）《室外排水设计规范》GB50014-2006（2016年修订本）
3）《给排水设计手册》（1-12卷）
4）《发酵类制药工业废水工程技术规范》（HJ2044-2014）
5）《发酵类制药工业废水治理工程技术规范编制说明》
6）《污水混凝与絮凝处理工程技术规范》（HJ2006-2010）
7）《厌氧-缺氧-好氧活性污泥法污水处理工程技术规范》（HJ576-2010）
8）《声环境质量标准》（GB3096-2008）
9）《工业企业厂界环境噪声排放标准》（GB12348-2008）
10）《恶臭污染物排放标准》（GB14554-93）
11）《大气污染物综合排放标准》（GB16297-1996）
12）《污水处理设备安全技术规范》（GB/T28742-2012）
13）《鼓风曝气系统设计规程》（CECS97:
97）
4、结构、电气现行设计规范及标准
1）《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）（2015年版）
2）《砌体结构设计规范》（GB50003-2011）
3）《建筑结构荷载规范》（GB50009-2012）
4）《建筑设计防火规范》（GB50016-2014）
5）《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）
6）《建筑结构可靠性设计统一标准》（GB50068-2001）
7）《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）
8）《建筑照明设计标准》（GB50034-2013）
9）《工业建筑供暖通风与空气调节设计规范》（GB50019-2015）
10）《供配电系统设计规范》（GB50052-95）
11）《低压配电设计规范》（GB50054-2011）
12）《仪表供电设计规定》（HG/T20509-2014）
13）《自动化仪表选型规定》（HG/T20507-2014）
14）《自控专业施工图设计内容深度规定》（HG/T20506）
15）《给排水工程钢筋混凝土水池结构设计规程》（CECS138-2002）
16）《建筑结构制图标准》（GB/T50105-2010）
1.3.2设计原则
（1）符合国家、地方的法律、法规以及业主的要求，采用先进成熟的废水处理工艺，保证经处理后的出水水质达到《污水排入城镇下水道水质标准》（GB/T31962-2015）C级标准；
（2）采用高效节能和简便易行的工艺方法，力求废水处理工程达到能耗低、投资省、占地少、运行管理方便、出水水质好的目的；
（3）设备、器材及电气部分采用名牌厂家产品，质量可靠；
（4）采用切实可行的技术手段，提高装备水平，降低劳动强度；
（5）妥善处理废水处理过程产生的污泥、气味和噪声，避免对环境二次污染。
1.3.3设计内容
（1）废水处理工艺方案的设计说明；
（2）废水处理系统中建、构筑物的参数设计；
（3）工艺设备、电气设备及自控仪表的选型；
（4）工程投资估算及运行成本分析；
（5）平面布置图。
第二章工艺设计
2.1工程设计规模
根据业主提供的相关资料及要求，本工程设计处理规模为2000m3/d，按24h连续运行设计，即83.3m3/h。
2.2设计进水水质
根据业主提供的原水水质数据，以及化验检测数据，设计废水水质见表2-1/2-2：
表2-1离心上清液/除尘废水设计原水水质（单位：
m3/d、mg/L、pH无量纲）
项目
水量
CODCr
SS
NH3-N
TN
TP
色度
pH
离心上清液/除尘废水
250
46000
20000
910
9000
910
2000
3.5~5
表2-2综合废水设计水质（单位：
m3/d、mg/L、pH无量纲）
项目
水量
CODCr
SS
NH3-N
TN
TP
色度
PH
综合废水
2000
<8000
<940
<280
<800
<70
300
5-9
2.3排放标准
废水经处理后出水水质达到《污水排入城镇下水道水质标准》（GB/T31962-2015）C级排放标准，详见下表2-3：
表2-3污染物排放标准（单位：
mg/L、pH无量纲）
项目
CODcr
BOD5
NH3-N
TN
TP
SS
色度
pH
排放标准
300
150
25
45
5
250
64
6.5-9.5
2.4废水来源及特性
本工程生产废水属于发酵制药废水，废水主要来自于井冈吸附废水、离心上清液废水、离子交换树脂活化水、除尘水、设备清洗及地面冲洗水等。
发酵类制药废水中水量最大的是辅助过程排水，COD贡献量最大的是直接工艺排水，冲洗水也是不容忽视的主要废水污染源，其特点可以归纳为以下几点：
（1）排水点多，高、低浓度废水单独排放。
（2）高浓度废水间歇排放，酸碱性和温度变化大，需要较大的收集和调节装置。
（3）污染物浓度高，如废滤液、废母液等高浓度废液的COD浓度一般在10000mg/L以上。
（4）含氮量高，主要以有机氮和氨态氮的形式存在。
（5）发酵制药生产过程中需加入一定量盐酸，废水中氯离子含量较高。
（6）废水色度较高。
（7）废水可生化性较好，有机物浓度、悬浮物含量高，含有抗菌素，同时氮、磷含量较高。
2.5工艺选择
废水处理工艺的选择直接关系到处理出水水质指标能否稳定可靠达到排放要求，运行管理是否简单、灵活，建设费用和运行费用是否节省，以及占地和能耗的高低。
因此慎重选择污水处理工艺方案是污水处理厂成功与否和能效是否能得到充分发挥的关键。
根据我公司多年类似工业废水治理经验，本方案拟采用“物化处理+生化处理”相结合工艺。
2.5.1物化工艺选择
（1）混凝+沉淀
常用的物化处理方法很多，其中应用得最广的是沉淀和气浮方法。
沉淀分离的特点是投资小、占地面积大、处理时间长、污泥含水率高、运行管理简单、故障率低等；气浮分离的特点是分离速度快、污泥含水率低、占地面积小，但是气浮分离一次性投资较大、设备多故障率高、运行管理较为复杂，并且气浮所需药剂耗量大、能耗高，致使运行费用偏高。
基于综合成本和实用性的考虑，根据我公司多年的运行管理经验，本方案采用“混凝+沉淀”法作为废水物化处理工艺。
2.5.2生化工艺的选择
根据本项目废水特点和排放标准，污水处理系统生化处理需采用厌氧+两级A/O相结合工艺。
（1）厌氧处理工艺
目前对发酵类制药废水治理，厌氧生化处理形式上，多采用厌氧污泥床反应器（UASB）、厌氧复合床反应器（UASB+AF）、厌氧颗粒污泥膨胀床反应器（EGSB）等形式，厌氧反应过程分为水解发酵阶段、产氢产乙酸阶段和产甲烷阶段。
废水中有机污染物在产酸菌（厌氧兼性和厌氧菌）的作用下被分解为低分子的中间产物，主要为低分子的有机酸。
第一阶段形成的小分子化合物在发酵细菌即酸化菌的细胞内转化为更简单的化合物并分泌到细胞体外，主要包括挥发性脂肪酸（VFA）、乳酸、醇类等，在甲烷菌的作用下进一步降解为水和CO2、H2、甲烷等气体，大部分污染物在整个厌氧处理中得到去除。
厌氧处理工艺拟采用我公司创新技术——脉冲升流厌氧反应器（PUAR反应器），该反应器一种新型高效厌氧生物反应器，能高效处理各类高浓度有机工业废水。
其操作简单，投资省、运行费用低，去除效率高，是一种比传统厌氧工艺更先进更符合国情的新型厌氧处理技术。
（2）两级A/O工艺
目前常用的生物脱氮除磷工艺有CASS法、反硝化生物滤池法、两级A/O法。
下面将几种常用处理方案作一综合比较：
表2-4生化处理工艺对比
项目
CASS法
反硝化生物滤池
两级A/O法
主要建、构筑物
CASS池、鼓风机房
生物滤池、鼓风机房
两级缺氧/好氧池、二沉池、鼓风机房
主要设备
鼓风机、曝气头、布气管路、滗水器
鼓风机、生物滤料、布水系统
鼓风机、曝气头、布气管路、刮泥机
占地面积
较小
略大
适中
能耗
较低
高
较低
运行管理要求
自控要求高，运行管理复杂
高
运行管理简单
抗冲击负荷
较强
高
强
处理效率
高
低
高
土建费用
较小
较大
较小
设备费用
设备较多，自控要求高
高
设备较少，自控要求低
总投资
较大
高
较小
运行费用
较低
较小
较低
由于本项目废水对总氮排放要求高，故采用两级A/O工艺，此工艺通过控制曝气系统，使曝气池中形成波浪式曝气，从而形成多级A/O生化反应，硝化和反硝化反应交替进行，污水脱氮彻底。
2.6工艺流程
2.6.1工艺流程
针对该类废水的水质特点及排放特性，本项目设计污水处理工艺路线为：
“1#格栅/调节池+高压隔膜压滤机+2#格栅/调节池+混凝初沉池+1#集水池+PUAR池+混凝沉淀池+两级A/O池+二沉池+混凝终沉池+脱色池+标准排放口+清水池”。
工艺流程如下：
2.6.2工艺说明
来自车间的离心上清废水和除尘废水由泵提升至1#格栅/调节池，通过格栅拦截大颗粒杂质后在1#格栅/调节池中均质均量，池内设置空气搅拌系统，利用提升泵将含大量悬浮物的混合废水提升至高压隔膜压滤机，投加絮凝剂，通过压滤机的挤压过滤作用，使废水中大量的悬浮物被分离出来形成泥饼外运处置，滤液自流进入2#格栅/调节池与其他废水进行混合。
车间各股废水应急排放时，排入事故池，并提升至2#格栅/调节池。
来自车间的井岗吸附废水、离交活化废水、洗塔及混合器废水、清洗废水等由泵提升至2#格栅/调节池，通过格栅拦截大颗粒杂质后在2#格栅/调节池中均质均量，池内设置空气搅拌系统，使各股废水充分均质均量，废水由泵提升至混凝初沉池，投加混凝药剂使废水中的悬浮物、有机物形成絮凝物，再通过沉淀池的泥水分离作用，去除大部分的悬浮物和有机物，沉淀出水在1#集水池中收集，由泵提升至PUAR池，在厌氧反应池中将难降解的复杂有机污染物分解为甲烷、水等无机物。
PUAR池设置STCI布水器，底部采用穿孔布水管，布水均匀，可使泥水充分混合，提高去除效率，厌氧反应产生的沼气通过沼气火炬燃烧后高空排放，厌氧出水自流至混凝沉淀池，去除厌氧反应出水中的悬浮物、总磷等，出水自流至两级A/O池，同时，部分进水超越PUAR池，被提升至两级A/O系统补充碳源，在缺氧、好氧条件下，利用细菌的新陈代谢的作用将废水中的有机物分解成二氧化碳和水，并完成生物脱氮作用，两级A/O出水进入二沉池进行泥水分离，出水自流至混凝终沉池，通过投加絮凝药剂，进一步降低废水中悬浮物、COD、总磷等，沉淀后出水自流至脱色池，通过投加次氯酸钠溶液，对出水进行脱色处理，出水水质达标后自流至标准排放口进行计量监测，出水采用泵提升排水方式排放。
沉淀池产生的物化污泥及二沉池剩余生化污泥通过污泥泵进入污泥浓缩池，进行浓缩、初步减容。
浓缩后的污泥由泵提升污泥调理罐，通过投加絮凝剂，进一步降低污泥的含水率，调理罐中的污泥被泵提升至高压隔膜压滤机进行脱水处理，压滤上清液均自流至2#格栅/调节池，泥饼外运处理。
2.7主要污染物去除预测一览表
本工程中主要构筑物对污染物的去除率如表2-4所示：
表2-4主要污染物去除效果一览表（单位：
mg/L，pH无量纲）
项目
处理单元
CODCr
SS
NH3-N
TN
TP
色度
离心上清液/除尘废水
高压隔膜压滤
进水*
46000
20000
910
9000
910
2000
出水
15000
4000
910
4950
865
1000
去除率
67%
80%
/
45%
5%
50%
综合废水（离心上清液/除尘废水+其他废水）
2#格栅/调节池
进水*
8000
940
280
800
70
300
混凝初沉池
进水
8000
940
280
800
70
300
出水
6400
564
280
600
21
240
去除率
20%
40%
/
25%
70%
20%
PUAR池
进水
6400
564
280
600
21
240
出水
960
226
380
600
21
144
去除率
85%
60%
/
/
/
40%
混凝沉淀池
进水
960
226
380
600
21
144
出水
816
158
380
492
13
115
去除率
15%
30%
/
18%
40%
20%
两级A/O池
+二沉池
进水
816
158
380
492
13
115
出水
204
63
19
39
7
104
去除率
75%
60%
95%
92%
55%
10%
混凝终沉池
进水
204
63
19
39
7
104
出水
184
47
19
39
3
83
去除率
10%
25%
/
/
60%
20%
脱色池
进水
184
47
19
39
3
83
出水
184
47
19
39
3
58
去除率
/
/
/
/
/
30%
标准排放口
出水
184
47
19
39
3
58
排放标准
300
250
25
45
5
64
注：
（1）带*表示混合废水水质。
2.8工程设备专利简介
结合理论研究和工程实践经验，本工程的关键设备采用我公司开发的专利技术设备——“可提升式硬连接曝气装置”和“脉冲升流厌氧反应器（PUAR）”，可提高设施的处理效率，节约运行成本。
2.8.1可提升式硬连接曝气装置
在废水处理工程中，好氧曝气系统的能耗是废水处理能耗的最主要组成部分，因此应合理地选择高效节能的曝气器。
一般常用的曝气方式有射流曝气、盘状曝气器和可变微孔管状曝气等，现将几种主要曝气方式的比较列表如下：
表2-5曝气方式的比较
曝气方式
项目
管状微孔曝气
射流曝气
盘状曝气器
动力效率
高
中
高
运行成本
低
中
低
O2利用率
高
中
高
应用范围
应用广泛稳定可靠，适合本工程
适用于中小型污水处理厂
应用广泛稳定可靠，适合本工程
运行稳定性
良好
良好
一般
占地
占地较大
占地小
占地较大
噪音
噪音较大
噪音小
噪音较大
运行状况
运行稳定
由于废水中含有泥沙杂质，喷嘴易磨损，导致充氧效率大大降低
盘片易脱落
维修
安装维修方便
维修不方便
维修极不方便
可变微孔曝气管是一种负压设计的曝气设备，是一种具有微孔曝气、防堵塞、有效服务面积大、气泡直径小和氧气利用率高等特点的高效曝气设备。
其氧气利用率可达20%以上，并已在工程中长期运行使用，取得了良好曝气效果。
目前可变微孔曝气管的膜采用高质量的进口原材料，确保了使用寿命。
在废水处理站的运行中，动力消耗是运行费用主体，而曝气的动力消耗是整个系统动力消耗的主要来源。
在运用管状可变微孔曝气器后，可减少风机的动力消耗，降低整个废水处理系统的运行费用，这种曝气装置是一种先进实用的曝气装置。
可变微孔曝气装置是目前一种理想的溶氧效率高、检修方便、操作可靠的曝气装置。
与其它曝气装置相比，该曝气装置具有以下优点：
1不易被腐蚀，使用寿命长；
2检修方便，维护简单；
3曝气效率高等。
基于以上原因，我公司采用已申请实用新型专利的“可提升式硬连接曝气装置”，该装置将曝气器连接在一根曝气管上，组成一组曝气装置，这样的曝气装置再与曝气主管通过法兰或活性接头连接，检修时，只需将要检修的曝气装置法兰或活性接头松开，把曝气器从水中提上来即可进行检修、更换，无需排掉池中的污水。
根据具体情况，曝气装置安装在水深4～6m处，气泡在其表面逸出时，直径约为50μm。
这种微小的气泡使得氧气接触面积增大和氧气传送效率得到提高。
本曝气系统更能充分发挥好氧段去污功效，同时由于可变微孔曝气管布置在池底部，曝气均匀、曝气效率高，对整个池内的泥水形成很好的搅动，提高了好氧系统的去污功效。
2.8.2脉冲升流厌氧反应器（PUAR）
该工艺是我公司研究开发的一种新型高效厌氧生物反应器，能高效处理各类高浓度有机工业废水，如发酵工业废水、畜禽养殖废水、食品废水、造纸废水、印染废水、制药废水等。
其具有操作简单，投资省、运行费用低，处理效率高等优点，是一种比传统厌氧工艺更先进更符合我国国情的新型厌氧处理技术，可以部分替代国外引进的厌氧反应器，打破引进国外厌氧反应器的技术壁。
厌氧反应器高效运行的前提是：
厌氧池内必须具有足够的厌氧污泥和生物量，同时进入池内污水必须均匀分布，泥水必须充分混合接触，有机物才能很好地被污泥吸附、分解。
若厌氧污泥达不到一定的浓度，或是泥水混合效果不佳，或因搅拌强度过大而引起污泥流失，厌氧处理效果都会大打折扣。
在废水的厌氧生化处理过程中，为了达到均匀布水和混合搅拌目的，通常采用加内循环泵水力搅拌的方式，或采用潜水搅拌器。
潜水搅拌器虽然能解决布水均匀性的问题，但因为安装于水下，维护检修不便；内循环泵水力搅拌为了达到搅拌强度，需要很大的回流量，能耗较大。
上述两种方式均为连续搅拌方式，很容易造成污泥流失，使厌氧池污泥浓度降低，生物量不足，从而影响到厌氧生化处理效率。
脉冲升流厌氧反应器将脉冲虹吸布水与厌氧反应器有机结合，利用布水器中不断上升的水位将钟罩和中央虹吸管中的空气排出，使钟罩和虹吸管顶上部形成一定的真空度，在钟罩内外大气压差的作用下，布水器中的水进入钟罩并通过中央虹吸管道进入反应器底部的穿孔管均匀分配，因采用脉冲虹吸方式，慢进快出，布水能在很短时间内完成，使厌氧池底
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