江苏化工园污水厂芬顿流化床设计方案.docx
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江苏化工园污水厂芬顿流化床设计方案
江苏化工园污水厂芬顿流化床设计方案
某化工园区污水厂
芬顿流化床
设计方案
编制单位:
上海天茄环境科技有限公司
编制日期:
8月
联系人:
孟鸿愿/
1、项目概况
1.1.概述
***
1.2.设计依据
（1）<中华人民共和国环境保护法>
（2）<给水排水设计手册>
（3）<水污染排物放限值>（DB44/26-）
（4）<工业企业设计卫生标准>gbz1-
（5）<给水排水管道工程施工及验收规范>GB50268-
（6）<给水排水工程构筑物结构设计规范>（GB50069-）
（7）<室外排水设计规范>（GB50014-）
（8）<供配电系统设计规范>GB50052－
（9）<低压配电设计依据>GB50054-
（10）<建筑给水排水制图标准>GB/T50106-
（11）<通用用电设备配电设计规范>GB50055-
（12）<建筑排水硬聚碌乙烯管道工程技术规范>CJJ/T29-
（13）<混凝土结构设计规范>（GB50010-）
（14）<建筑抗震设计规范>（GB50011-）
（15）<建筑地基基础设计规范>（GB50007-）
（16）<钢结构工程施工及验收规范>GB50205-
（17）<低压配电设计规范>（GB50054-）
（18）<电力装置的电气测量仪表装置设计规范>GB50063－
（19）<电力装置的继电保护和自动装置设计规范>GBT50062-
（20）业主提供的水质、水量、建设要求等相关资料
（21）相关的设计手册和标准
1.3.设计原则
（1）严格执行国家有关环境保护的各项规定、要求。
（2）结合业主的用水要求,采用成熟可靠的处理工艺,确保出水指标达到
要求。
（3）工艺流程简便,灵活性好,设备布置合理,结构紧凑,投资和运行费
用省。
（4）设备选型中选用质量稳定可靠的机电设备和仪表仪器,最大可能地减少维修费用,设备选型兼顾通用性和先进性,运行稳定可靠、效率高、管理方便、维修维护工作量少、价格适中。
（5）整体布置合理,便于操作。
（6）优化设计方案,在工程造价合理的原则下,尽可能节省投资。
（7）合理的高程布置,紧凑的平面布局,做到整齐和美观。
（8）长期运行的稳定性。
充分考虑气候、季节、生产变化对水质水量的影
响,采用可靠的设计措施,使系统长期、稳定运行。
1.4.水质水量
1.4.1.设计水量
总水量0吨/天;
1.4.2.废水水质:
表11设计进出水水质
编号
项目
单位
进水指标
出水指标
1
pH
6~9
6~9
2
化学需氧量（COD）
mg/L
≤160
≤80
3
生化需氧量（BOD5）
mg/L
--
--
4
悬浮物（SS）
mg/L
--
--
5
总氮（以N计）
mg/L
--
--
6
氨氮（以N计）
mg/L
--
--
7
总磷（以P计）
mg/L
--
--
8
TDS（含盐量）
mg/L
--
--
1.5.工程范围
承包方负责工程范围:
污水深度处理工程的土建设计、工艺设计,工艺设备的采购、安装,芬顿流化床的电控系统,系统调试以及项目验收前的运行和维护。
业主负责内容:
包括现有污水处理工程出水至深度处理工程的污水来水管线、深度处理单元出水口至总排口的污水外排管线;变压器至配电柜的供电设施;基建、给排水、道路、绿化、消防等公用工程。
2、工艺设计
2.1.工艺流程框图
2.2.工艺单元说明
2.2.1.流化床芬顿
芬顿反应机理:
Fenton试剂是亚铁离子和过氧化氢的组合,该试剂作为强氧化剂的应用已有100多年的历史,在精细化工、医药化工、医药卫生、环境污染治理等方面得到广泛的应用。
其原理如下:
Fe2+与H2O2间反应很快,生成OH自由基,OH的氧化能力很强,仅次于F2,有三价铁共存时,由Fe3+与H2O2缓慢生成Fe2+,Fe2+再与H2O2迅速反应生成OH,OH与有机物RH反应,使其发生碳链裂变,最终氧化为CO和H2O,从而使废水的CODcr
大大降低。
同时Fe2+作为催化剂,最终可被O2氧化为Fe3+,在一定PH值下,可有Fe（OH）3胶体出现,它有絮凝作用,可大量降低水中的悬浮物。
常见氧化剂氧化电位见下表:
Fenton法是一种高级化学氧化法,常见于废水高级处理,以去除CODcr色度和泡沫等。
Fenton试剂氧化一般在PH<3.5下进行,在该PH值时其自由基
生成速率最大。
当前二沉池出水由于不可生化的有机物含量比较高,须增设高级废水处理单元才能达到达标排放标准,至今已发展的高级废水处理技术包括臭氧氧化法、活性碳吸附法、薄膜分离法、湿式氧化法及流体化床Fenton氧化法等,而在所有的高级处理法中,Fenton化学氧化法或其它改良型的Fenton化学氧化法,具有投资成本低、对水质变化的忍受程度大、操作维护容易及操作成本低,其它方法则因初设成本或操作成本过高或根本无法达到要求而较难被业者接受。
流体化床Fenton氧化法既有高效率、低操作费的优点,且因同时会产生铁污泥,可对污水处理场的硫化氢异味有明显的抑制的作用。
由于要处理的废水是废水经过生物处理后的出水,BOD/COD比值已经相当低,若要进一步降低COD值,则必须利用高级处理法,而本公司针对此种废水规划使用的方法是一种改良型的Fenton化学氧化技术---流体化床Fenton氧化法,而Fenton化学氧化技术的主要原理是外加的H2O2氧化剂与Fe2+催化剂,即所谓的Fenton药剂,两者在适当的pH下会反应产生氢氧自由基（OH．）,而氢氧自由基的高氧化能力与废水中的有机物反应,可分解氧化有机物,进而降低废水中生物难分解的COD。
流体化床-Fenton系利用流体化床的方式使Fenton法所产生之三价铁大部份得以结晶或沈淀披覆在流体化床之担体表面上,是一项结合了同相化学氧化（Fenton法）、异相化学氧化（H2O2/FeOOH）、流体化床结晶及FeOOH的还原溶解等功能的新技术,此方法的示意图如图1所示。
这项技术将传统的Fenton氧化法作了大幅度的改良,如此可减少传统Fenton法大量的化学污泥产量,同时在担体表面形成的铁氧化物具有异相催化的效果,而流体化床的方式亦促进了化学氧化反应及质传效率,使COD去除率提升。
流体化床-Fenton法的示意图
本公司推荐采用FBR-Fenton（流体化床Fenton）氧化法,在台湾与中国已建立70座以上实绩、日处理量达550000m3/d。
经多年验证结果,证实本公司推展之流体化床Fenton氧化技术具有投资成本低、对水质变异的忍受程度大、操作维护容易、及操作成本低等相对于其它高级处理法的优点。
流化床现场运行案例:
流体化床芬顿催化剂产物图示:
流体化床Fenton技术与其它高级处理技术的比较:
项目
比较基准:
COD＝200mg/L处理至COD＝100mg/L
薄膜分离法
活性碳吸附法
臭氧氧化法
流体化床-Fenton法
特点
提浓污染物
吸附有机物
氧化有机物
氧化有机物
COD去除率（％）
80-95
20-75
5-60
50-90
操作成本（元/m3）
3.75-8.75
6-10
6.25-8.75
1-1.8
操作成本（元/kgCOD）
37.5-87.5
25-100
62.5-87.5
10-15
技术差异性
需处理提浓液
需再生活性碳
需处理O3废气
污泥量较传统Fenton少70％
含化工类废水适用性
失败
不适用
不适用
适用
流体化床Fenton技术与传统芬顿的比较:
项目
类别
传统芬顿法
Fenton流体化床芬顿
1
工艺特点
主要应用工业废水的COD高级氧化处理,特别是近几年来应用迅速,针对不同工业废水COD都有较好的去除效果。
因传统芬顿的反应效率较低,药剂成本相对较大,以及污泥量较大的弊端,研制出的流体化床芬顿,当前应用范围主要集中在造纸、印染、化工、石油炼化等废水的高级氧化,污泥量少,运行成本低、出水效果好等优势凸显。
2
对COD去除效率
30%-60%
40%-80%
3
污泥产量
较大
是传统芬顿的1/3
4
催化剂特点
无催化剂
经过诱导自身形成触媒晶体,在催化剂的作用下,反应效率大大加强。
5
药剂利用效率
40%-70%,药剂反应不完全
80%-96%,反应完全,效率高。
6
药剂投加
较大
以传统芬顿比较,一般节省1/3以上。
7
工程占地
占地较大,土建成本高
直径3.6米,高度13米的流图化床芬顿氧化塔,每天处理的废水高达10000吨,占地极少。
8
劳动量
劳动量较大
自动化程度高,反应效率高,劳动量较少。
9
适应水质水量
适应水量小、易处理的工业废水,适应范围有限,对石油炼化、染料及医药中间体废水去除效率不高。
使用范围广,在医药中间体、农药中间体、印染、石油炼化、皮革、染料和化工行业废水处理中大量使用,效率较高,污泥量少。
10
对设备要求
所有设备池体都要做防腐
反应主体一般采用316L材质,耐腐蚀程度高,配套设备需要一般防腐材质。
11
反应PH值
2至3
3至5
12
液碱回调成本
较高
比传统芬顿低1/3左右
13
投资成本
一般
较高,是传统芬顿投资的2-3倍
14
运行成本
较高
较传统芬顿低1/3以上,按处理同等水质算,约两至三年可收回成本。
2.4.工艺单元设计
2.4.1中间水池
Ø池体:
设计参数:
设计流量Q=834m3/h
平面尺寸:
10m（L）×18（W）×5（H）
有效停留时间:
60min
类型:
钢混结构
座数:
1座
2.4.2流体化床FENTON氧化塔
Ø池体:
设计参数:
设计流量Q=834m3/h
平面尺寸:
Φ3.85m×12.9m（H）
有效停留时间:
20.9min
类型:
SUS316L
座数:
2座
Ø设备:
1、废水提升泵
流量:
417m3/h数量:
3台,2用1备
扬程:
20m功率:
37kw
过流部分材质:
铸铁
形式:
卧室离心泵
2、电磁流量计
测量范围0~450m3/h数量:
2个
输出电流:
0-20mA
3、低液位开关
形式:
超声波数量:
1个
水深:
5m
4、高效催化氧化塔2套
平面尺寸:
3.85m∮×12.9m
型式:
圆型
材质:
SUS316L
附属配件:
Ø流体化床Fenton化学氧化处理槽分配板及分配板支撑架（3.85m∮x10mmtxSUS316Lx721个分配孔/块x2块/槽）。
Ø流体化床Fenton化学氧化处理槽分配头（721个/槽xPOM材质（含Teflon垫片））。
Ø流体化床Fenton化学氧化处理槽倾斜管固/液分离装置及其固定装置（3.85m∮x0.5mHxABS倾斜管模块x1组/槽+SUS316L支撑架及固定装置）。
Ø流体化床Fenton化学氧化处理槽楼梯/栏杆/走道（SUS304+PP格栅板）（1座/槽）。
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