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油墨废水处理方案

廊坊市XXXX印刷有限公司

废水处理工程

设计方案

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环境科技有限公司

二〇一六年三月

1总论

1.1项目概况

廊坊市XXXX印刷有限公司隶属于厦门XXXX包装科技股份有限公司，是专业从事生活用纸，液态奶、奶粉、日化产品等快消品综合包装的企业。

厦门XXXX包装科技股份有限公司于2006年在廊坊开发区注册成立了廊坊分公司，由于目前公司位于廊坊开发区的厂房属于租赁性质，无论从使用面积、附属功能及配套设施等方面都大大限制了公司在华北地区业务的发展。

因此2013年1月成立了廊坊市XXXX印刷有限公司，根据对市场供需情况的分析和预测，结合项目单位自身的资源占有量、技术设备条件、配套条件落实情况，确定在广阳产业聚集区建设年产1.1亿平方米包装盒（箱）及8000吨纸塑基多层复合软包装项目，项目占地面积61431平方米，总建筑面积78772.69平方米。

根据《环境保护法》“三同时”的要求，廊坊市XXXX印刷有限公司拟对厂区车间冲洗产生的废水进行处理，废水主要成分包括：

水性油墨及玉米淀粉粘合剂。

要求处理后废水达到《污水综合排放标准》GB8978—1996中的三级排放标准。

我公司根据廊坊市XXXX印刷有限公司提供的废水处理资料，结合工程实际经验，充分考虑企业实际需求，编制了该项目的污水处理设计方案，供廊坊市XXXX印刷有限公司、有关管理部门和专家决策、审查。

1.2设计依据

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、《污水综合排放标准》（GB8978-1996）

4、《污水综合排放标准》（GB8978-1996）

5、《水处理设备制造技术条件》（JB2932-1986）

6、《污水排入城市下水道水质标准》（CJ3082-1999）

7、《室外排水设计规范》（GB50014-2006）

8、《给水排水工程结构设计规范》（GB50069-2002）

10、《建筑给水排水设计规范》（GB50015-2003）

11、《给水排水工程构筑物结构设计规范》（GB50069-2002）

12、《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）

13、《建筑地面设计规范》（GBJ50037-1996）

14、《机械设备安装工程施工及验收规范》（GBJ231-1975）

15、《现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范》（GBJ236-1982）

16、《电力建设施工及验收设计规范》（DLJ58-1981）

17、《电气装置施工及验收规范》（GBJ232-1982）

1.3设计原则

1、综合考虑废水的处理要求，依照污染治理与资源回收相结合的原则，确定合理的废水处理工艺，确保系统长期稳定运行并且使排放水达标。

2、严格执行国家及地方现行的有关环保法规及经济技术政策，依照环评批复要求，结合实际情况，因地制宜优化设计方案。

3、考虑水量大小，合理设置设备运行周期，确保设施正常运行。

4、根据技术先进性与可靠性相结合原则。

选用技术先进、工艺成熟稳妥、处理效率高、运行成本低、操作管理方便的处理工艺，确保出水水质稳定。

5、采用较为先进的自动化控制系统，减轻劳动强度，降低处理成本，保证污水处理系统连续稳定运行。

在满足出水水质长期稳定的前提下，选用先进的节能设备，降低废水处理成本。

6、各废水处理设施布置紧凑，工艺流程顺畅，节约用地面积。

1.4设计范围

本方案设计范围包括以下内容：

1、从污水处理站调节池开始到沉淀池出口为止，不包括污水收集管网及污水排出污水站界区的外排水管网及标准排放口。

2、污水工程的工艺流程图，工艺设备选型，工艺设备的结构布置，电气控制说明等设计工作。

3、设备的施工、安装、调试等工作。

4、污水工程的动力配线及土建基础，由业主将主电引至污水站的配电控制柜。

2工艺设计

2.1进水水质水量

根据廊坊市XXXX印刷有限公司提供的项目环评资料及我单位技术人员的现场调研结果，该项目主要生产废水来源为车间设备冲洗过程，主要产生以下两种废水：

水性油墨废水：

3m³/月，平均0.1m³/d；淀粉粘合剂废水：

30m³/月，平均1m³/d。

根据我司现场取样分析，该项目废水具体水质情况如下：

表2-1污水进水水质水量

废水名称

水量（m3/月）

pH

CODcr（mg/L）

NH3-N

水性油墨

3

8.37

32400

384

淀粉粘合剂

30

5.24

2440

0.15

混合废水1:

10

33

5.87

5470

35.1

2.2出水水质标准

根据廊坊市XXXX印刷有限公司要求，车间设备冲洗废水经处理后需达到《污水综合排放标准》GB8978—1996中的三级标准，具体指标如下：

表2-2污水站出水水质标准

废水名称

水量（m3/月）

pH

CODcr（mg/L）

NH3-N

含油废水

33

6-9

500

25

2.3废水水质分析

该项目废水主要产生于设备冲洗工艺，包括2种废水：

水性油墨废水和玉米淀粉粘合剂废水。

水性油墨废水：

水性油墨是由连结料、颜料、助剂等物质组成的均匀浆状物质。

根据环评资料得知，所用的水性油墨配方各物质含量分别为：

水溶性丙烯酸树脂25％～35％、水15％～25％、乙醇5％～15％、颜料10％～30％、助剂1％～3％。

水性油墨由水溶性高分子树脂、颜料和表面活性剂组成，不含乙酸乙酯以及苯系物等挥发性有机溶剂，颜料不含重金属，对人体无害。

以上分析，生产排出的水性油墨废水是一种高浓度、高色度、难生物降解的工业废水，污水处理难度较大。

玉米淀粉粘合剂废水：

玉米淀粉无异味、呈白色，是一种变性淀粉。

它是利用氧化剂将淀粉氧化，把原来淀粉链葡萄糖单元6位碳上的羟甲基氧化成为醛基和羧基，从而提高了淀粉与纸张的粘结力，同时提高了防腐、防霉能力，流动性好，是瓦楞纸箱裱糊的粘合剂，属于天然无污染的环保型粘合剂。

淀粉粘合剂废水主要成分为淀粉，处理难度不大。

综上所述，废水中主要污染物成分为：

水溶性丙烯酸树脂、乙醇、颜料、淀粉，其中丙烯酸树脂是废水中CODcr的主要组成部分。

2.4废水处理工艺选择

2.4.1油墨废水的一般处理方法

目前，水性油墨废水的一般处理方法有：

物理方法：

气浮法、混凝法、沉淀法；

化学方法：

光催化、氧化还原、铁碳微电解法；

生物方法：

序列间歇式活性污泥法（SBR）、A/O法、UASB（上流式厌氧污泥床反应器）等、MBR（膜生物反应器）。

2.4.2废水工艺选择

气浮法：

气浮法也称浮选法，其原理是设法使水中产生大量的微气泡，以形成水、气及被去除物质的三相混合体，在界面张力、气泡上浮力合静水压力差等多种力的共同作用下促进微细气泡粘附在被去除的微小油滴上后，因粘合体密度小于水而上浮到水面，从而使水中油粒被分离去除。

A/O法：

混合废水经物化处理后其COD已经大大降低，但废水中仍含有大量的高分子有机物质，可生化性较差，为了降低运行成本，提高生化效率，生化处理系统采用A/O工艺，即水解酸化+好氧处理工艺。

经预处理的废水首先进入水解酸化池（A池），在池内兼氧菌作用下对废水中难降解的大分子有机污染物进行开链，降解成小分子类有机物，提高废水的可生化性。

为保持池内废水处于水解阶段和后续回流污泥与废水的充分混合，池内设有搅拌系统，池内装有填料，大量微生物附着其上形成生物膜，为提高系统的处理效率创造了良好的条件。

水解酸化池出水自流进入好氧池（O池）进行好氧生物处理。

好氧生物处理根据挂填料与否可分为活性污泥法和生物膜法。

本段好氧处理工艺采用活性污泥法，活性污泥法是一种好氧生物处理法，主要由曝气池、沉淀池和污泥回流系统组成，它能从污水中除去溶解性的和胶体状态的可生化有机物以及能被活性污泥吸附的悬浮固体和其他一些物质，同时也能除去一部分的磷和氮。

2.5气浮池小试实验

2.5.1气浮试验过程

根据以上分析，我司现场采样进行分析，通过实验室小试的方法对所选工艺进行论证，以下为实验室小试结果：

表2-3气浮实验分组

编号

投加药剂

实验组

原水（ml）

10%PAC（ml）

1%PAM（ml）

溶气水（ml）

备注

1

油墨原水

70

过量

大量阳

70

6、7是油墨废水和玉米淀粉粘合剂废水根据1:

5和1:

10混合后再进行实验的。

PAC为聚合氯化铝，PAM为聚丙烯酰胺，加药顺序为先加PAC再加PAM最后加入溶气水。

溶气水量为约数，溶气水为自来水对出水色度有一些影响。

2

油墨原水1:

1

50

过量

大量阳

70

3

油墨原水1:

3

50

2.4

1.0阳

70

4

油墨原水1:

7

50

1.2

1.0阴

70

5

油墨原水1:

8

50

1.2

1.0阳

70

6

混合液1:

5

250

1.0

8.0阳

250

7

混合液1:

10

250

0.3

4.0阳

250

图2-1加药反应后

图2-2气浮后（加阳离子PAM后产生的絮体上浮更快）

图2-3混合液（未加药剂）

经过两种废水按1:

10混合后，水中出现絮体，经一段时间的静置后絮体自行上浮，但浮渣易下沉。

图2-4混合液加药反应后

图2-5混合液气浮后

气浮小试水质情况如下表：

表2-4气浮小试水质情况

名称

油墨原水

玉米淀粉粘合剂

1:

5混合液进水

1:

5混合液出水

1:

10混合液进水

1:

10混合液出水

COD（mg/L）

32400

2440

7540

2020

5470

1530

2.5.2气浮试验结论分析

原水分析：

1、油墨废水呈绿色，PH为10左右；

2、在不经稀释的条件下加入药剂后会有絮体产生，但加入溶气水后不能上浮，经过不同比例的稀释后，原水变稀，絮体总质量变少，再加入溶气水，絮体能顺利上浮，溶气水量较大。

3、废水试验中阳离子PAM效果优于阴离子PAM。

混合废水分析：

根据项目排水水量比例，把油墨废水和玉米淀粉废水经过1:

5和1:

10的比例混合后进行实验：

1、实验中发现经过1:

10稀释的废水因PH的改变会自行产生絮体，静置约1小时后絮体可自行上浮，但浮渣不稳定。

2、加药反应后都可顺利上浮，混合废水因气浮后出水为黄绿色半透明液体；

3、混合废水经气浮去除大部分油墨后，COD有明显的降低。

2.6工艺流程确定

根据以上分析及实验室小试论证结果，确定该项目处理工艺流程如下图：

图2-6废水处理工艺流程图

2.7工艺流程说明

调节池1：

主要作为废水储存设施，因日产生水量过小，须设置调节池，车间设备冲洗废水自流至收集至调节池1，储存至一定水量后处理。

气浮池：

调节池出水经提升泵进入气浮池，气浮池能使憎水悬浮颗粒与气泡相吸附结合，使其整体密度变小，上浮，再通过刮渣机除去。

调节池2：

收集来自气浮池的出水，受液位控制。

水解酸化池：

气浮池出水自流至水解酸化池，在水解酸化池中，兼氧性微生物将某些大分子的难降解有机物转化为易微生物降解的小分子有机物，从而改善废水的可生化性，为后续好氧处理创造有利条件。

好氧池：

水解酸化池出水自流至好氧池，经好氧微生物的生化降解去除有机污染物，将有机物降解成二氧化碳和水，从而达到降低废水中的CODcr的目的

沉淀池:

好氧池出水自留至沉淀池，污水经生化处理后，水中悬浮物SS较高，为保证出水水质，须经过沉淀池沉淀后方能使出水达标。

污泥收集池：

气浮池及沉淀池运行产生的污泥经污泥泵进入污泥收集池，到达一定量后外运处置。

其中，调节池1、调节池2、水解酸化池、氧化池、沉淀池为一体化设备，气浮池、污泥收集池为一体化设备。

系统运行说明：

废水经调节池1收集至一定水量（7天）后，用泵提升进入气浮池，气浮处理后，污水自流进入调节池2，调节池2受液位控制，待液位高时，水泵自动开启，每日固定打入一定水量（1.1m3）至水解酸化池，依次进入好氧池、沉淀池后达标排放。

2.8设计处理工艺特点

1、采用气浮法+A/O处理工艺，处理效率高；

2、物化阶段采用气浮法，大大提高了COD的去除效率。

3、生化阶段采用A/O即水解酸化+好氧处理工艺，保证了生化处理工艺能有较高处理效率及出水达标可靠性，具备经济性、安全性；

4、采用模块化结构及自动化控制，易于管理。

2.9工艺预期处理效果

表2-5混合废水预期处理效果（单位：

mg/L）

模块

处理单元

主要

主要处理

进水浓度

出水浓度

去除率（%）

处理功能

污染因子

（mg/L）

（mg/L）

污水处理设施

混凝气浮系统

气浮池

混凝气浮

COD

≤5470

≤1640

70%

NH3-N

≤35

≤35

--

组合生化系统

调节池1

收集污水，均质调匀

COD

≤5470

≤5470

--

NH3-N

≤35

≤35

--

调节池2

收集污水，均质调匀

COD

≤1640

≤1640

--

NH3-N

≤35

≤35

--

水解酸

化池

大分子有机物降解为小分子有机物

COD

≤1640

≤1310

20%

NH3-N

≤35

≤31.5

10%

好氧池

降解小分子有机物

COD

≤1310

≤500

62%

NH3-N

≤31.5

≤25

20%

沉淀池

去除残留颗粒物

COD

≤500

≤500

--

NH3-N

≤25

≤25

--

3废水处理设施清单

3.1废水处理主要设备清单

根据以上工艺流程，该项目处理设施主要由气浮反应设备+一体化生化处理系统组成，系统处理主要设备清单如下：

表3-1废水处理主要设备清单

序号

设备名称

规格型号

单位

数量

备注

一

GF-1T高效混凝气浮系统（一体化设备）

1

组合钢体池

GF-1T配套

套

1

含二级搅拌反应区（PAC+PAM）、接触池、浮选池、清水集水回用池、污泥储池；池体和管路采用碳钢材质防腐处理。

2

溶气系统

GFA-1

套

1

含卧式无填料不堵塞全自动溶气罐（内核心件304不锈钢）、304不锈钢液位控制系统、安全系统、不锈钢溶气水泵（南方）、空气压缩机（复盛）。

含自动预泄压安全防护系统。

3

链板式刮

沫机

GF-1T配套

套

1

含驱动装置、耐腐链轮链条、轴、304不锈钢刮板、耐腐橡胶板、电缆。

4

释放器及释放系统

TJ型

套

1

含释放器（内芯件304，不锈钢），释放管路采用池上接入方式，当需要检修或者更换释放器，设备不需要将池体放空。

5

液位调节控制系统

GF-1T配套

套

1

含304不锈钢丝杆升降机构，喷塑防腐调节手轮，304不锈钢闸板等。

6

搅拌机

GF-1T絮凝反应区配套

台

2

含主机、支架、304不锈钢搅拌轴及搅拌桨叶。

一级为混凝搅拌，二级为絮凝搅拌，采用ABB电机。

7

电控系统

GF-1T配套

套

1

整机电气控制系统，控制柜采用304不锈钢材质，室外防雨控制柜，含手动/自动控制系统。

包含气浮与加药装置的控制。

8

加药装置

配套

套

2

含PAC储药和PAM储药PE桶共2只、搅拌机共2台、加药计量泵共2台。

控制与气浮一体。

二

组合生化池系统（一体化设备）

1

搅拌机

BLD110-290-3-TJA2，转速50rpm，N=3kw

1

台

碳钢

2

提升泵

50WQ5-10

-1.5

3

台

国产优质

3

一体化设备

FRP

Ф3m×7m

1

台

4

A级池水解填料

φ150×1900mm

5

m3

弹性填料

5

A级池填料支架

1

套

6

O级池填料

φ150×1900mm

12

m3

弹性填料

7

O级池填料支架

2

套

8

微孔曝气器

φ215

30

套

9

布气装置

φ63

2

套

10

罗茨鼓风机

HZ-50S

2

台

国产优质

11

回流泵

50WQ7-10-

1.5

1

台

国产优质

12

液位浮球

2

台

13

PC控制柜

自动/手动

1

台

14

中心筒

1

只

15

斜管填料

φ50mm

3

m3

三

管阀件及安装

1

管路及阀门

套

1

各类

2

安装工程

套

1

4土建设计

4.1土建工程

4.1.1地基处理

土建地基处理主要包括2部分：

组合气浮池地基、组合生化系统深埋所需地基，具体情况待施工图设计时考虑。

4.1.2建筑设计

1、建（构）筑物设计在满足工艺生产要求条件下，本着合理、节约的原则，力求实用、美观。

2、建（构）筑物与厂区其他建筑物外墙风格保持一致。

4.2总图布置

总图布置需遵循以下原则：

（1）拟建构筑物集中布置，充分利用有效空间，节省占地；

（2）充分考虑各种管道布置、施工和维修方便，确定构筑物的位置和空间；

（3）考虑消防安全要求，设置必要的消防设施；

5电气自控设计

5.1电气工程

5.1.1设计范围

本工程包括污水处理站内各装置的动力配线、电气控制、接地等。

5.1.2电气负荷

污水处理站为三级负荷，为交流380/220V低压供电，由甲方负责将低压进线电缆引至污水处理站配电箱。

电气负荷表如下：

表5-1污水站电气负荷统计表

序号

名称

功率（kW）

装机数量

使用数量

装机功率（kW）

使用功率（kW）

运行时间（h）

能耗kW·h

一

组合气浮系统

1

曝气机

0.37

1

1

0.37

0.37

7

2.59

2

溶气水泵

0.55

1

1

0.55

0.55

7

3.85

3

空压机

0.55

1

1

0.55

0.55

7

3.85

4

撇渣机

0.18

1

1

0.18

0.18

7

1.26

5

搅拌机

0.37

2

2

0.74

0.74

7

5.18

6

减速机

0.18

1

1

0.18

0.18

7

1.26

二

组合生化系统

1

搅拌机

0.75

1

1

0.75

0.75

3

2.25

2

提升泵

0.55

3

3

1.65

1.65

3

4.95

3

罗茨鼓风机

0.75

2

1

1.50

0.75

3

2.25

4

回流泵

0.55

1

1

0.55

0.55

3

1.65

5

合计

7.02

6.27

29.09

本工程废水处理系统装机容量为：

总装机功率7.02kW，使用功率6.27kW，运行一个流程（7天）的成本为29.09kw·h。

所有用电设备的电压等级均为380/220V低压用电设备，就近引入380V电源，接入配电箱，由配电箱通过电缆接至各污水站设备。

5.1.3设备选型

设备选型应以先进、可靠、适用为原则，同时也应注意经济上的合理性。

5.1.4电缆线路敷设

电缆采用电缆直接埋地或穿管敷设。

5.1.5防雷接地

污水处理站的建筑物一般属于三类防雷，为了防止直接雷击，在需要防雷的综合楼的屋顶装设避雷带保护。

接地体的埋设位置应距建筑物3.0m以外，垂直接地体镀锌角钢间距不小于5.0m，接地体埋入深度应小于0.7m。

所有电气设备、非带电金属外壳均设可靠接地，进出建筑物金属管线在入口处与本接地系统连接。

6废水处理投资概算及运行经济分析

6.1污水站建设投资概算

表6-1项目投资概算表

编号

费用名称

万元

设备

安装、运费

合计

第一部分费用（直接费）

25.00

1

设备工程

22.00

22.00

2

安装工程

3

3.00

第二部分费用（间接费）

6.50

1

设计费

1.50

2

技术调试费

2.00

3

管理费

1.00

4

税金

2.00

总投资概算

31.50

6.2污水站运行费用分析

6.2.1电费

按电费1.0元/度计算，工程的使用功率及吨水电费见表8-3。

表6-2电费表

序号

名称

装机功率

使用功率

月费用

处理费用

备注

（kW）

（kW）

（元/月）

（元/m3）

（m3/月）

1

污水站

7.02

6.27

124.67

3.78

33

6.2.2药剂费

本项目所用药剂基本为：

PAM、PAC，其基本用量及价格成本如下：

表6-3运行药剂费用表

序号

药剂名称

单价（元/Kg）

投加浓度（%）

投加量（PPM）

单位费用

（元/m3）

1

PAM

20.00

0.1

5

0.10

2

PAC

0.80

10

400

0.32

3

合计

E=1+2

0.42

6.2.3运行成本估算

该项目建成后日常运行处理费用=电费+药剂费=3.78+0.42=4.20元/m3废水。

6.3主要技术经济指标

设计处理能力：

1m3/h；

占地面积：

6m×7.00m；

装机功率：

7.02kW；

运行功率：

6.27kW；

运行费用估算：

4.20元/m3废水；

出水指标：

《污水综合排放标准》GB8978—1996，三级排放标准。

7工程施工进度计划

7.1工程建设工期

污水处理工程图纸设计20天，土建建设工期为20天，设备制造、安装及单机试运行45天，系统调试需10天。

7.2工程进度保证措施

合同签订后15天内拿出土建条件图纸交由业主方开展土建准备工作，确保合同签订后土建工作尽早开工。

土建进行的同时进行非标设备的制作和定型设备的采购。

土建工作计划在20天内完成。

土建建设完毕，现场符合设备进场条件，进行设备、电气安装及单机调试运行，计划20天内完成。

整个系统的调试在10天内完成。

7.3施工进度计划表

施工进度计划如下表：

天数

工程阶段

30

60

90

工程设计

土建施工

设备制造及安装

系统调试

8工程承包承诺

我公司将周密准备，合理设计，规范施工，精心调试，确保工程保质保量如期竣工。

8.1设计阶段

组建专项设计组充分发挥技术和质量优势，严格把关、精心设计、保证优质，高效地完成本工程设计。

（1）质量控制

严格按照质量标准的要求，制定和实施质量计划。

（2）投资控制

精心设计合理编制工程概算，以达到工程造价的设计控制。

严格执行设计变更审批制度，控制工程实施过程中的设计变更，达到工程造价设计控制的目的。

（3）进度控制

把好各阶段的设计进度，以保证工程的顺利实施。

8.2施工阶段

负责整个工程的制作、安装，严格抓好施工质量。

积