含硫化钠及硫氢化钠碱性废水处理技术文件.docx
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含硫化钠及硫氢化钠碱性废水处理技术文件
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含硫化钠及硫氢化钠碱性废水处理技术文件
一、概述
xxxx化工厂产生大量高浓度废水。
受该企业的委托,我们开发了高浓度碱性废水处理技术。
随着企业生产规模的扩大,企业提出在处理废水时,要有效回收利用废弃物,达到清洁生产的目的。
以使处理后的废水既能达标排放,又能有效回收其中的副产物。
二、设计依据、原则及范围
2.1设计依据
1)《中华人民共和国水法》
2)《中华人民共和国水污染防治法》
3)《中华人民共和国水污染防治细则》
4)《中华人民共和国清洁生产促进法》
5)《城市节约用水管理办法》
6)《污水排入城镇下水道水质标准》CJ343-2010
7)《室外排水设计规范》GBJ14-87
8)《污水综合排放标准》GB8978-1996
9)《建筑给水排水设计规范》GB50015-2003
10)《泵站设计规范》GB/T50265-97
11)《厂矿道路设计规范》GBJ22-87
12)《建筑结构载荷设计规范》GB50009-2001
13)《给水排水工程结构设计规范》GBJ69-84
14)《混凝土结构设计规范》GB50010-2002
15)《建筑抗震设计规范》GB50011―2001
16)《建筑地基基础设计规范》GB50007―2002
17)《建筑设计防火规范》GBJ16-87
18)《工业企业噪声控制设计规范》GBJ87-85
19)《工业与民用供配电系统设计规范》GB50052-95
20)《低压配电装置及线路设计规范》GB50054-95
21)《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》GB50060-92
22)《建筑防雷设计规范》GB50057-94
23)《恶臭污染物排放标准》GB14554-93
24)《城市污水再生利用城市杂用水水质标准》GB/T18920-2002
25)业主提供的相关资料
2.2设计原则
1)严格执行国家现行的环保技术标准、规范,遵守国家和地方环保的有关法律、法规;
2)选用先进、合理、可靠的处理工艺,在确保处理排放达标的前提下,做到操作简单、管理方便、占地小、投资省、运行费用低;
3)本工程系环境工程,尤其要注意环境保护,避免和减少二次污染。
要求改善劳动卫生条件,贯彻安全生产和清洁文明生产的方针;
4)为了提高污水处理站管理水平,设计采用的自动化程度要较高,减轻操作人员的劳动强度低;
5)在确保达到排放水质标准的同时,做到提高运行效率,降低运行成本。
工艺选择上在确保可靠性好、稳定性好,充分考虑节约运行费用,降低企业污水运营成本;
6)工艺设计强调工艺技术的先进性、成熟性和可靠性,充分考虑本厂废水水质的实际情况,选择耐冲击负荷强,通用性好和稳定的污水处理流程,确保出水稳定达标排放;
7)设备设计和选型尽可能简单实用,关键设备采用国产名牌或合资产品,所选设备品质优、能耗低、维修率低、保养简单和管理方便,确保污水处理站能长期稳定运行;
8)高程设计综合考虑提升所需的动力费用和构筑物结构处理的费用,尽可能利用水泵提升的水头,造重力自流经各处理设施;
9)平面布置紧凑合理、外观协调,尽量节省占地面积;
10)做好污泥回流处理工作,防止二次污染的产生。
2.3设计范围
1)本工程设计分两个阶段进行,即方案设计阶段和施工图设计阶段;
2)本设计范围为污水处理站进水口至厂区处理站排放出水口;
3)本工程设计内容包括:
污水站内的污水处理工艺设计、污泥处理工艺设计、总体设计、构建物设计、设备设计及选型、电气控制设计等内容;
4)包括污水站内道路、供电和排水系统设计,但不包括污水站外污水输送管道的设计。
三、废水水量、水质及处理的排放标准、设计规模
3.1水质水量
根据业主提供水质水量如下表:
表污水水质指标
原水水质
水量
CODcr
Na2S
NaHS
NaOH
TOC
(m3/d)
(mg/L)
(mg/L)
(mg/L)
(mg/L)
(mg/L)
高浓度废水
200
61040
38000
38000
29000
327
排放标准
达到《污水排入城镇下水道水质标准-CJ343-2010》排放。
城镇下水道水质标准:
排放水质
水量
CODcr
Na2S
NaHS
PH
TOC
(m3/d)
(mg/L)
(mg/L)
(mg/L)
(mg/L)
200
500
400
400
6-9
308
3.3设计规模
生产废水处理工程规模按200m3/d进行设计运行,以20小时计,按10m³/h设计。
四、设计处理工艺及说明
.1处理工艺选择思路
废水专门收集进行加药沉淀之后,进入催化氧化池进行深度氧化处理,其余的清洗废水经过沉淀过滤,然后全部生产废水合并进入中和反应池调整PH值后进入调节池,出水进入三效蒸发器。
4.2工艺流程图
加药装置
生产废水综合收集池PH调节沉淀池PH调节池微电解芬顿氧化池
PH调节沉淀池三效蒸发器冷凝水池排放
三效蒸发器系统
蒸汽
调节池一效加热器一效蒸发器二效加热器二效蒸发器
冷凝储罐
三效加热器三效蒸发器浓缩液槽浓缩液交有资质单位处理
蒸汽
(5)污泥处理
滤液回流到废水收集池
沉淀池污泥浓缩池压滤机污泥外运处置
4.3工艺简述
污水收集综合后进行加药调整PH值到8-9之后进行沉淀,沉淀池的出水进入到PH调节池中进行调整PH值到3以后进行微电解处理,微电解出水进入芬顿氧化池进行芬顿氧化,出水进入到PH调节池中进行加药沉淀;上清液废水则经过加药沉淀过滤后进行强制蒸发除盐,冷凝水进入调节池中达标排放。
三效蒸发器浓缩液中浓缩结晶的硫化钠可以回用或出售。
沉淀池的污泥进入污泥浓缩池进行重力压缩,然后经由泵入压滤机压榨,压榨后的污泥外运填埋。
4.4运行效果分析
污水处理各阶段的处理效果表
预处理单元
指标
CODcr(mg/l)
Na2S
NaHS
PH调节沉淀池
进水
61040
38000
38000
出水
42728
36100
19000
去除率(%)
30
5
50
微电解
出水
29910
34300
11400
去除率(%)
30
5
40
芬顿氧化池
出水
20940
27440
1140
去除率(%)
30
20
90
强制蒸发器
出水
210
137
114
去除率(%)
99
99.5
90
设计值
500
200
200
5.工艺特点
1)采用预处理+蒸发处理;
2)采用集中控制,主体设备自动化运行,易于管理维修,提高系统可靠性、稳定性。
五、工艺设备特点及技术参数
5.1收集池
收集池主要是用来贮存间歇排放的废水,为保证水质水量的充分均衡,使后续系统运行稳定。
收集池土建设计尺寸:
6.0×5.0×4.5,停留时间:
12小时,总体积:
120m³,钢砼结构,根据实际开挖情况可再做调整。
主要设备:
(1)污水提升泵
名称:
氟塑泵
数量:
2台(一用一备)
流量:
10m³/h
扬程:
10m
功率:
0.75KW;
(2)液位计
数量:
一套;
(3)PH仪数量:
一套
5.2微电解池、PH调节沉淀池
微电解池主要是为去除进水中的有机物。
原水经过综合后由水泵压力泵入水质调节箱中,保持PH值在3~4之间在管路中经过搅拌进行混合后调节PH值,调节PH处于3~4之间后的废水送入微电解槽中,在槽体内进行加药反应,铁碳微电解是当将铁屑和碳颗粒浸没在酸性废水中时,由于铁和碳之间的电极电位差,废水中会形成无数个微原电池。
这些细微电池是以电位低的铁成为阴极,电位高的碳做阳极,在含有酸性电解质的水溶液中发生电化学反应的。
反应的结果是铁受到腐蚀变成二价的铁离子进入溶液。
由于铁离子有混凝作用,它与污染物中带微弱负电荷的微粒异性相吸,形成比较稳定的絮凝物(也叫铁泥)而去除,为了增加电位差,促进铁离子的释放,在铁-碳床中加入一定比例铜粉或铅粉。
其中电位低的铁成为阳极,电位高的碳成为阴极,在酸性充氧条件下发生电化学反应。
微电解池设计尺寸:
Φ2.2×4.5m2套总体积:
24m³,钢构玻璃钢防腐。
主要设备:
(1)风机
名称:
风机
数量:
2台
型号:
HC-40S
风量:
0.71m³/min
风压:
0.4kgf/cm2
功率:
0.75KW;
(2)加药装置
数量:
3套;
型号:
PT-1500L
(3)PH调节沉淀池1套
规格型号:
4000x2500x4500mm碳钢防腐
配套搅拌机:
5台功率:
0.75kw
斜板:
8㎡;
PH仪:
2套
(4)微电解填料
铁碳填料填充高度:
1500-2000mm18吨(山东万鸿)
电解时间:
120-160min
(5)增压泵:
2台流量:
10m3/h扬程:
10m功率:
0.75kw
(6)排泥泵:
2台流量:
10m3/h扬程:
10m功率:
0.75kw
5.3催化氧化装置
由于废水中存在硫氢化钠,所以必须把有机物的环链打开还原成硫化钠。
本工艺处理采用芬顿法进行催化氧化反应处理。
催化氧化时间60-90min。
并在反应池上安装PH仪,测定控制PH值。
污水经过微电解后进入反应池,反应池中加入硫酸亚铁和过氧化氢进行反应,过氧化氢(H2O2)与二价铁离子Fe^2+的混合溶液具有强氧化性,可以将当时很多已知的有机化合物如羧酸、醇、酯类氧化为无机态,氧化效果十分明显。
芬顿反应是以亚铁离子为催化剂的一系列自由基反应。
主要反应大致如下:
Fe2++H2O2==Fe3++OH-+HO·
Fe3++H2O2+OH-==Fe2++H2O+HO·
Fe3++H2O2==Fe2++H++HO2
HO2+H2O2==H2O+O2↑+HO·
芬顿试剂通过以上反应,不断产生HO·(羟基自由基,电极电势2.80EV,仅次于F2),使得整个体系具有强氧化性。
芬顿反应后的污水进入PH调节沉淀池,因为泥性增加,所以必须要进行污泥沉淀;PH值调节池加入Ca(OH)2后沉淀,并同时加入PAC及PAM进行搅拌沉淀,并同时加入粉末活性炭,沉淀后的上清液进入气浮池,在原有基础上继续去除色度、部分有机物。
预处理后的废水进入原有调节池进行后续反应。
催化氧化池设计尺寸:
3.5×2.25×4.5,总体积:
16m³,钢构,FRP防腐。
主要设备:
(1)加药装置
数量:
3台
型号:
JY-1500
(2)PH计
数量:
2套;
(3)搅拌机:
数量:
4台功率:
0.75-1.5kw
(4)空气搅拌:
一台与微电解池共用风机
5.4中和反应沉淀池
在中和反应池中调整PH。
中和反应池设计尺寸:
3.5×2.25×4.5,总体积:
12m³,钢构防腐。
主要设备:
(1)加药装置
数量:
3套
型号:
PT-1500L
(2)PH计
数量:
一套;
(3)PH仪一套
(4)搅拌机:
0.75kw3台
5.5中间水池
本工艺设置中间调节池1个,废水经过中和反应池调整PH值后调节水量。
土建设计尺寸:
5.0×4.0×4.5m,总体积:
80m³,钢砼结构。
主要设备:
(1)污水提升泵:
数量:
2台
型号:
32ZW10-20-2.2
功率:
0.75KW。
(1)液位计
数量:
2套;
5.6三效蒸发器系统
1、三效蒸发器
物料流程为:
废水由上料泵输送至冷凝水预热器预热,然后进入一效蒸发器蒸发,在一效分离室进行汽液分离后,料液经一效出料泵输送至二效蒸发器蒸发,在二效分离室进行汽液分离后进入三效蒸发,蒸发到一定浓度后经过出料泵到旋流器增浓,增浓液直接排到离心机后者下一步骤。
三效蒸发器的优点:
(1)整套系统充分地利用了热量,以节约导热油(蒸汽)消耗量。
(2)技术特点是将具有强化传热、防垢性能优良的沸腾蒸发和强制循环蒸发的优势相结合,形成优势互补的浓缩方式。
(3)本装置设有高效除沫器,除沫效率可高达99.8%~99.9%。
保证有效的防止了泡沫夹带料液的现象,同时也大大降低了蒸发出冷凝水中含低沸点有机物(COD)的量,以延长了设备的使用寿命,确保设备正常运行。
15000×8000×15000(长×宽×高)(参考尺寸,实际尺寸按现场的位置确定)(如有蒸汽,可以采用蒸汽)
2、设计原则
2.1、贯彻执行国家现行的经济建设方针、政策,严格执行国家环境保护的有关要求,确保出料各项指标达到设计要求标准。
2.2、结合业主的实际情况,充分利用现有条件,合理选定设计方案,降低工程造价,减少建设投资,降低运行费用。
2.3、本着切合实际、技术先进、经济合理、安全适用的原则,积极采用经过实践考验的先进成熟的工艺技术,选用国内外先进,可靠,高效,成熟的设备,提高设备技术含量,完善节能措施。
2.4、采用性能稳定可靠的控制系统,采用先进的控制技术,减轻工人劳动强度,使浓缩工艺易操作,易管理,易维护;实现自动化控制,必要时可进行手动控制,同时考虑各种应急措施及在事故突发状态下的各类自动保护装置。
2.5、在工艺设计时,有较大的灵活性、可调性,以适应进料浓度的瞬间变化冲击。
同时整体布局考虑到远期扩建要求。
2.6、设计时充分考虑浓缩系统配套的减振,降噪措施,从而防止对环境的污染。
2.7、三效蒸发器简介
三效蒸发属于多效蒸发中的一种,多效蒸发是将第一个蒸发器产生的二次蒸汽再次当作加热源,引入另一个蒸发器,只要控制蒸发器内的压力和溶液沸点,使其适当降低,则可利用第一个蒸发器产生的二次蒸汽进行加热。
此时,第一个蒸发器的冷凝处就是第二个蒸发器的加热处。
这就是多效蒸发原理。
每个蒸发器称为一效,通入生蒸汽的蒸发器为第一效,并由二次蒸汽通入方向依次为第二效、第三效等。
3、设计要求
1、进水水质蒸发系统物料衡算及主要性能表
序号
项目
参数
1
处理量(m3/h)
10
2
额定水分蒸发量(t/h)
8.0
3
生蒸汽消耗量(kg/h)
3080
4
生蒸汽压力(MPaA)
0.3
5
二次蒸汽压力(MPaA)
0.273/0.147/0.02
6
二次蒸汽温度(℃)
130±2/111±2/60±2
7
料液温度(℃)
132±2/113±2/62±2
8
换热器热损失(%)
3%
9
蒸发器循环类型
虹吸循环/强制循环
10
设计加热面积(m2)
285/230/280
11
装机总功率(kW)
60
12
出料温度(℃)
~40
13
设备主要材质
316L/304/Q235B
4、电气控制
三效蒸发浓缩系统设一套独立的电气控制系统,通过西门子PLC编制程序,协调控制各单元设备的自动运行。
同时设置手动操作按钮,方便设备的调试和维护。
控制系统的PLC带Profibus通讯功能,可以和业主的DCS进行通讯,采集相关报警和控制信号。
6、污泥池
污泥池内通过空气对污泥好氧消化,剩余污泥由污泥泵提升到污泥压滤机进行干化处理,定期由环卫部门外运处理。
污泥提升泵:
50WQ10-10-0.752台
中心筒:
DN200-300一套钢制防腐
7、污泥浓缩池
主要功能:
用于放置剩余污泥并进行污泥的浓缩,多余污泥打进压滤机进行处理。
土建设计尺寸:
3.0×3.0×4.5,总体积20m³,钢砼结构。
主要设备:
(1)厢式压滤机
数量:
1套
型号:
XMY50/800UK
过滤面积:
50㎡
滤板数量:
50块
电机功率:
1.5KW
(2)污泥螺杆泵
数量:
2台
型号:
G35-1
流量:
8m³/h
扬程60m
功率:
3.0KW。
(3)液位仪一套
8、消毒排放
消毒装置:
SOY-50G一套
9、操作室
主要功能:
用于操作、休息、加药房等。
设计尺寸:
16.0×8.0×3.0,钢砼结构。
10、电气负荷及供配电
污水处理站的动力电源由厂内配电室引入;照明电源为220V专用照明电源,由厂内配电室引入。
电源线均为电缆直进线。
按照处理工艺污水处理系统用电负荷:
装机容量61.5kW。
电气设备额定电压为380V/220V,功率因数:
0.85。
用电负荷清单
序号
设备名称
电机
安装
安装
工作
工作
工作
功率
台数
容量
台数
时间
容量
(kW)
(台)
(kW)
(台)
(h)
(kW)
污水处理系统
1
污水提升泵
0.75
4
3.0
2
20
15
2
微电解风机
0.75
2
1.5
1
20
15
3
加药装置
1.87
6
5.61
6
20
224.4
4
搅拌机
0.75
9
4.5
6
20
135
5
厢式压滤机
1.5
1
1.5
1
10
15
6
污泥螺杆泵
3
2
6
1
10
30
7
污水提升泵
0.75
2
1.5
1
20
7.5
8
消毒装置
1
1
1
1
20
20
9
有好处搅拌机
2.2
1
2.2
1
20
440
10
蒸发器
110
1
110
1
20
2200
合计
11、厂区给排水
1、给水:
本处理站生活水及冲洗用水来自厂内给水管。
2、排水:
本处理站自成系统,雨水地面流至河道排水渠
3、室内给水管道均采用PPR管。
12、厂区道路
厂内道路宽度均按污水处理厂总图中布置的宽度设计,各构筑物均应有道路通行。
厂区道路干道宽度为4m,步行道路1.5m。
道路横坡均设计为两面坡,坡度1.5%。
厂区道路采用混凝土路面。
13、厂区绿化
本处理站内除建筑物及道路占地外,所有空地均充分绿化。
各个构筑物周边可种植各种草皮、树木等人造景观,绿化系数30%以上。
充分起到美化环境,调节小气候,净化空气,降噪隔臭等作用。
14厂区消防
根据《建筑设计防火规范》GBJ16-87的规定,室内不设消火栓给水系统,仅在配电室和走道等位置设置干粉灭火器和泡沫灭火器。
15、安全防护措施
1.所有构筑物均设便于操作和行走的走道板和平台,并在其四周均设置护栏、扶手。
2.供电系统按电力部门制定的各项设计规范要求的供电防护设施,各种用电设备采取有效的接地保护。
3.电气设备和机械设备的布置,留有足够的安全操作距离及空间。
16、二次污染防治
.1臭气防治
各可能产生异味的池体分别密封,从而尽减少异味外逸。
.2噪声控制
a、水泵部分选用潜水泵,其它泵选用国优名牌产品。
b、确保周围环境噪声。
c、污水处理站设置在厂区的边围,尽可能减少噪声对外界的影响。
5.19.3污泥处理
a、污泥池内剩余污泥进行重力浓缩,提高污泥稳定性。
然后使用厢式压滤机压滤,污泥外运填埋,从而有效地解决污泥出路避免二次污染的产生。
六、电气与自控
根据废水处理站工艺需要,本设计采用一台自动电气控制柜控制。
设备运行状况显示在控制柜面板上;同时通过手动改变电器控制可改变废水站设备的运行状态。
各动力设备均设电源短路和过载保护。
动力电线管预埋采用镀锌钢管,照明电线管采用UPVC管。
6.1污水处理系统
电控装置为集中控制,采用PLC可编程序控制器,主要自动控制调节池内污水泵提升、水下推进器、风机启动及互相切换、加药系统及三效蒸发器系统等。
控制系统采用自动、手动二档,可互相切换,需要时(如维修状态下)可切换到手动工作状态。
1、污水提升泵:
污水提升泵分工作泵和备泵,水泵的启动受调节池液位控制,分为停泵水位(低液位)、开泵水位(中液位)、报警水位(高液位)。
2、机械回转式细格栅:
实行间隙运行。
3、加药系统:
加药系统与提升泵联动,自动运行。
4、全系统工作程序:
(1)污水调节池内污水泵(设二台)符合以下工作,水泵的启动受液位控制。
a、高液位:
报警,同时启动备用泵;
b、中液位:
一台水泵工作,关闭备用泵;
c、低液位:
报警,关闭所有的水泵;
d、污水泵一台水泵出现故障,发出指示信号,另一台备用泵自动工作;
(2)、系统配药采用人工配制,自动投加。
6.2三效蒸发器系统
三效蒸发器系统采用PLC对水处理系统进行全自动控制。
并可实现现场就地和控制室集中控制两种方式,可进行自动与手动运行方式的切换,同时可显示工艺过程中的主要监测指标以及系统运行状态。
电气控制系统执行标准及规范:
1
JB/T7638-94《电力系统二次回路控制及机电保护屏(柜/台)技术要求》
2
JB/T7267-87《电力系统二次回路控制、保护屏及柜基本尺寸系列》
3
JB/T7261-87《继电器及机电保护装置基本实验》
4
方法GB/T49492.293《低压电器外壳防护等级》
5
GB998《低压电器基本实验方法》
6
JB4374《低压电器电控设备》
7
GB2681-81《电工成套装置中的导线颜色》
8
GB4025《电工成套装置中的指示灯的按钮颜色》
9
GB/T13384-92《机电产品包装通用技术条件》
10
GB6988.1-B6988.7《电气制图》和《电气图用图形符号》
七、材料统计
7.1土建部分
序号
构筑物名称
规格(m)
数量
结构
1
收集池
5.0×5.0×4.5
1
钢砼
2
中间调节池
5.0×4.0×4.5
2
钢砼
3
设备基础
24.0×18.0×0.5
1
钢砼
4
污泥池
3.0×3.0×4.5
1
钢砼
5
污泥浓缩池
3.0×3.0×4.5
1
钢砼
6
消毒排放池
3.0×3.0×4.5
1
钢砼
7
操作室
12.0×6.0×3.0
1
钢砼
注:
1、土建实施均由甲方负责完成。
7.2设备部分:
序号
名称
规格
单
位
数
量
价格(万元)
备注
单价
金额
1
污水提升泵
台
4
2
液位计
台
2
3
PH仪
台
6
4
微电解池
Φ2.2×4.5m
套
2
5
微电解填料
吨
18
6
加药装置
JY-1500L
套
6
7
PH调节池
套
1
8
微电解风机
HC-40S
台
2
9
PH调节沉淀池
4000x2500x4500
套
1
10
中间泵
台
4
11
斜板
Ø50×1000
㎡
16
12
催化氧化装置
3.5×2.25×4.5
套
1
13
搅拌机
台
10
14
提升泵
32ZW10-20-2.2
台
2
15
厢