化工厂区500m3d污水处理工程设计方案.docx
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化工厂区500m3d污水处理工程设计方案
化工厂区500m3/d污水处理工程
设计方案
第一章总论
§1.1项目概述
一、项目名称
****化工500m3/d污水处理工程
二、项目建设单位
**化工
三、项目建设地点
**化工厂区内
四、项目简介
****化工科技有限公司为股份制民营企业，成立于2004年，主要从事丙二醇（12000吨/年）、碳酸二甲酯（10000吨/年）、碳酸丙烯酯（20000吨/年）、D—异抗坏血酸钠（3000吨/年）等精细化工产品的生产和销售，是国内目前该产品单套生产能力较大的专业化工生产企业之一。
公司日常生产过程中涉及纯水制备应用、原料发酵、物料浓缩分离等工序。
其中在纯水制备过程会产生反渗透浓水，离子交换过程中反洗、正洗、再生等产生高浓度盐水，该部分日产水量在420m3左右；在色谱单元每天排放废水为45m3左右；另外在原料发酵、物料浓缩分离阶段会产生发酵废水、超滤及板框废水以及部分生活污水共计20m3左右，废水总排放量为485m3/d。
根据以上情况信息，该污水站设计日处理量500m3。
经了解分析企业生产废水中不存在重金属及其它有毒有害物质，且该地区地下铺设城市污水管网，设计处理后出水到《污水排入城镇下水道标准》（CJ343-2010）B级排放标准，排入城市管网集中处理。
§1.2方案编制单位
1、编制单位名称：
**净水源膜科技有限公司
2、编制单位简介：
**净水源膜科技有限公司前身为建大环保工程有限公司，主要从事生活污水、生产废水处理工程系统设计、工程安装，特别是在高浓度有机废水处理方面具有丰富的工程施工经验。
近几年与多位具备高校背景的专家学者发起成立了专业研制水处理工程用膜的高新技术企业—**净水源膜科技有限公司，专业从事中空纤维膜产品的研发、生产、销售以及技术服务，公司拥有多项，是新近发展起来的行业才俊。
公司生产基地位于**泰安泰山之阳科技产业城，占地面积60余亩，建有标准化厂房10000余平方米，配有所需的各类先进实验设备和生产线。
公司自主研发了第三代膜产品，具有强度高、通量大、抗污染性强、性价比高等优点。
广泛应用于自来水膜法净化、市政污水处理及中水回用、工业废水的提标改造及中水回用、物料浓缩分离、海水淡化等领域。
公司拥有专业化的研发、生产及售后服务队伍，可设计承接各类水质的大中型水处理工程。
“恒信如山、至诚服务”是我们的立身之本；“创新致远、追求卓越”是我们的发展理念；我们将以自己的努力和全方位的服务使各界朋友体会到技术革新所带来的便捷和享受。
§1.3编制依据
1.3.1标准、规范与相关资料
✧《建筑污水设计规范》，GB50336-2002；
✧《污水排入城镇下水道水质标准》（CJ343-2010）
✧《城镇污水处理厂附属建筑和附属设备标准》，CJJ-30-89；
✧《室外排水设计规范》，GB50014-2006版；
✧《泵站设计规范》，GB/T50265-97；
✧《给排水管道工程施工及验收规范》，GB50268-97；
✧《给水排水工程结构设计规范》，GBJ69-84；
✧《机械设备安装工程施工及验收通用规范》，GB50268-97;
✧《工业金属管道工程施工及验收规范》，GB50268-97；
✧《工业金属管道工程质量检验评定标准》，GB50184-97；
✧《构筑物抗震设计规范》，GB50191-93；
✧《建筑地面设计规范》，GB50037-96；
✧《建筑地面工程施工及验收规范》，GB50209-95；
✧《给水排水构筑物施工及验收规范》，GBJ141-90；
✧《钢筋混凝土工程施工及验收规范》，GB50268-97；
✧《工业防腐设计规范》，GBJ46-82；
✧《建筑设计防火规范》，GBJ16-87；
✧《地下工程防水技术规范》，GBJ140-79；
✧《供配电系统设计规范》，GB50052-95；
✧《低压配电设计规范》，GB50054-95；
✧《通用用电设备配电设计规范》，GB50055-93；
✧《电力工程电缆设计规范》，GB50053-95;
✧《供配电系统设计规范》，GB50217-94；
✧《建筑电气设计技术规范》，JGJ16-83；
✧《电气装置安装工程接地装置施工及验收规范》，GB50169-92；
1.3.2法律法规
✧《中华人民共和国环境保护法》，1989年12月26日颁布；
✧《中华人民共和国水污染防治法》，1996年5月15日修改；
✧《建设项目环境保护管理条例》，国务院令第253号；
✧（87）国环字第002号“建设项目环境保护设计规定”；
1.3.3编制原则
✧在力求出水达到处理要求的前提下，尽量选择经济可靠的工艺，充分发挥污水站工程的社会、经济效益和环境效益；
✧在污水站高程设计及平面布置中，按功能分区，在保证处理效果的前提下力求紧凑，减少占地和投资费用；
✧工艺选择和设备布置尽量选择维护施工和运营工作量最小的工艺。
✧污水站工程作为环保工程，设计中尽量减少污水站本身对环境的负面影响，如气味、噪音、固体废弃物等；
✧相关土建工程的建筑风格、色彩等与周围环境相协调，外观设计力求新颖、美观。
✧贯彻国家关于环境保护的基本国策，执行国家和菏泽市的相关政策、法规、规范和标准；
§1.4编制范围
本工程方案设计范围：
（1）污水站处理工艺流程设计；
（2）污水站总平面设计及效果图的设计；
（3）土建构（建）筑物方案设计；
（4）设备工艺、管道等方案设计；
（5）电气及自控系统方案设计；
（6）其它配套设施方案设计（暖通、绿化美化等）；
污水及给水进、出口从污水站厂界区边线开始计算。
第二章项目建设规模及进出水水质
§2.1污水站建设规模
根据建设方要求，设计该污水站处理规模为500m3/d，即工程规模为：
Qd=500m3/d；Qh=20.8m3/h；
§2.2进水水质及处理目标
2.2.1污水站进水水质
本项目废水主要来自离子交换及色谱单元，主要成分为盐酸、氯化钠、部分硫酸钠以及生产过程中产生的有机物。
根据企业提供的水质数据，经计算，原水废水含盐量约为4990mg/L，主要盐分为氯化钠和少量硫酸钠，废水呈现酸性，经中和后含盐量有所提高。
根据建设方提供的污水水质，结合我公司在其他同类污水处理工程中的实际经验，确定原水的设计水质如下：
设计水质指标
序号
项目
数值
1
CODCr
≤5000mg/L
2
BOD5
≤2000mg/L
3
SS
≤400mg/L
4
pH
3～5
5
NH3-N
≤50mg/L
经计算该废水BOD5/CODCr=0.4，可生化性较好，且不含有毒有害物质，可直接采用生化处理方法。
2.2.2处理出水水质
根据业主提供的水质情况和我方在此类工程上的经验，确定出水水质达到《污水排入城镇下水道水质标准》（CJ343-2010）B级排放标准指标如下：
出水水质指标
项 目
指标mg/L
CODcr
≤400mg/L
BOD5
≤240mg/L
SS
≤300mg/L
氨氮
≤25mg/L
pH
6-9
第三章污水处理工艺的选择及说明
§3.1工艺选择的原则
1、所选工艺能保证污水站工程出水水质达到《污水排入城镇下水道水质标准》（CJ343-2010）B级标准。
2、污水站工程布局合理，外观设计新颖、美观，能够与周围环境及建筑风格和谐统一；保证污水站的运行不对周围环境产生不利影响。
3、处理工艺应当保证先进并且成熟可靠，操作简便，自控程度较高，以便运营维护。
4、在保证以上各条原则的基础上，最大程度地降低工程投资和运行成本，减少整个设施的占地面积。
投资适中，运行费用低，以符合技术要求及相关技术规范和标准的要求。
5、充分考虑到节约能源消耗、人力资源，尽量降低加药量、运行耗电等，以降低运行成本。
6、注重污水站的环保、安全措施的设计。
§3.2处理工艺的选择论证
3.2.1工艺组合的选择
该工程处理原水污染物浓度较高且生化性较好。
通过对进出水水质的对比分析可以看出，本工程去除的污染物主要有以下几类：
有机物指标（CODcr、BOD5）；
营养物指标（NH3-N）；
悬浮物指标（SS）；
考察工艺的先进性、可靠性和经济性，综合各种实际条件，本工程污水站选取生物法组合工艺“厌氧+好氧”，对污水利用厌氧生物处理去除大部分有机污染物和营养盐，大大降低有机负荷，同时产生再生能源--沼气，可考虑回用，再利用好氧生物处理方法进一步去除污水中有机污染物及营养盐，保证出水水质的达标排放。
3.2.2预处理工艺的选择
（1）格栅的选择
采用机械格栅能自动、连续、有效地去除废水中较大的悬浮物和漂浮物，防止管道和水泵等设备的堵塞，保证后续处理的正常运行。
（2）调节池的选择
工艺设置调节池进行污水水量的调节和水质的均一，以调和污水水量和水质在不同时间内的较大的差异和变化，使管道和后续构筑物正常工作，不受污水的高峰流量和浓度的影响，保证污水进入后续构筑物水质和水量相对稳定，便于生物处理的稳定进行。
该废水PH为3～5，呈酸性，为保证后续工艺处理设备不被腐蚀，确保废水PH达到生化处理的要求（6～9），必须先对废水进行中和处理。
设置加药系统及PH在线监测系统、搅拌系统，有效的调控废水PH，同时可以防止污水中的污泥淤积现象。
3.2.3生物处理工艺的选择
贵公司生产过程中产生的废水主要是反渗透浓水、离子交换系统废水（冲洗、再生）、色谱单元反洗废水、发酵废水、超滤浓水、板框压滤水清洗场地用水、生活用水等，由水质分析可以看出，此类废水属于较高浓度有机废水，且可生化性较好，易采用生物处理技术。
厌氧工艺处理高浓度有机废水，不仅可以降低废水的处理能耗，还能产生新的能源，大幅度减轻污染，因此，厌氧生物技术在处理浓度较高的有机废水中得到广泛应用。
目前国内外较为成熟的厌氧反应器形式大致有三种类型：
厌氧接触池、升流式厌氧污泥床反应器（UASB）和厌氧颗粒污泥膨胀床反应器（EGSB）。
高效厌氧反应器需要满足的一个重要条件就是获得进水和污泥之间的良好接触，为了在厌氧反应器内满足这一条件，应该确保反应器布水的均匀性，这样才可以最大程度地避免短流。
厌氧接触池内污泥处于悬浮状态，难以实现高效厌氧发酵。
EGSB容积负荷高，节省占地，但运行相对复杂，投资高，本工程废水量较少，而且污染物浓度不是太高，不考虑选用EGSB工艺。
UASB反应器作为处理高浓度有机废水的理想工艺，经过开发和实践，它的启动、均匀进料布水、颗粒污泥形成、回流等系统方面取得了较大成功。
但通常厌氧工艺的净化出水（消化液）达不到很高的水平，其排出消化液COD的经济控制值为800-1000mg/l左右。
另外，由于厌氧反应无法去除氨氮，甚至可能由于厌氧发酵的分解作用使污水中的氨氮有一定的升高。
因此厌氧出水一般达不到排放标准，仍需进行后续处理。
如上所述，UASB能去除大部分的污染物，但是不能达到很高的水平，距离达标排放还有一定差距。
为解决这一问题，在厌氧出水后增加好氧工艺。
在好氧方面，目前好氧生物处理工艺主要有活性污泥工艺、生物接触氧化工艺、曝气生物滤池工艺、SBR工艺和土地处理法等。
结合工程实际情况，土地处理法的土地占用面积太大，应首先排除。
下面对活性污泥工艺、曝气生物滤池工艺及SBR工艺生物接触氧化工艺作一下具体比较：
（1）活性污泥处理工艺
活性污泥法为传统的生物处理方法，是目前各种生物处理工艺的基础。
该工艺具有如下：
Ø土建结构简单，施工较为简便。
Ø设备较少，操作简单。
但是由于活性污泥法同时具有如下缺陷：
Ø生物量少（3-4g/L）；
Ø处理负荷低，需要进行污泥回流；
Ø所以占用地面积大、氧转移率低、能耗高；
Ø容易产生污泥膨胀、跑泥等现象，对于运行管理人员的要求较高。
所以处理生活污水目前已基本不采用。
（2）曝气生物滤池（BAF）
曝气生物滤池工艺由缺氧生物反应池与好氧的曝气生物滤池组成，利用缺氧和好氧环境中不同的微生物菌群的生物代谢过程，实现脱氮。
曝气生物滤池工艺的核心技术是采用缺氧生物反应池与好氧生物滤池结合。
其主要工艺特点如下：
Ø采用生物填料，系统内污泥浓度高，水力停留时间短，占地小；
Ø好氧段装填滤料，增加了对氧的切割，使充氧气泡更细小，氧与污水的接触面积增大，提高了氧的利用率，强化处理效果，因而出水水质更佳。
曝气生物滤池系统存在不足：
Ø由于BAF采用的填料粒径一般比较小，所以对进水的SS要求较高；
ØBAF工艺产泥量较大，污泥稳定性较差；
Ø自控系统较繁锁，操作较复杂，对操作人员专业水平要求较高；
Ø滤池配备气水反冲洗设备，设备较多，检修、更换比较困难；
Ø滤料长时间使用会有一定的磨损和流失，若长时间不反冲，还会造成滤料的板结，影响处理效率。
滤料的堵塞问题还有待解决；
Ø土建、安装工程要求均很高，施工周期较长。
（3）SBR工艺
SBR（序批式活性污泥）工艺是通过时间上的交替实现传统活性污泥法整个过程的水处理一种工艺。
它利用推流反应器理论和理想沉淀理论，使得工艺具有如下优点：
Ø具有理想推流和理想沉淀性能，池体容积要比传统活性污泥法小，同时具有生化反应容器和沉淀池的功能；
Ø生物选择性强，可以有效抑制污泥膨胀等现象；
Ø微生物环境的多样性提供了多样的生态环境，可以去除氨氮和磷。
然而，实际工程中SBR工艺还具有如下不足：
Ø理想沉淀和理想推流使反应器连续操作受到限制，操作过程较为复杂；
Ø难以实现连续进水、出水，如需后处理或排放，则需增加较大调节池于SBR反应器之后；
Ø设备闲置率较高；
Ø污水提升水头损失较大；
Ø氧转移率较低；
Ø对于多个SBR池进出水等的阀门切换频繁，实现自动控制费用昂贵；
Ø运行期间对操作人员技术要求较高。
（4）生物接触氧化法
生物接触氧化工艺具有活性污泥法与生物膜法二者的优点：
Ø生物量高（附着生物膜量可达8000~40000mgMLVSS/L），有机物的去除能力强；
Ø对冲击负荷的适应能力强；
Ø产生污泥量少，污泥颗粒大，易沉淀，不产生污泥膨胀；
Ø操作简单、运行方便、易于管理；
Ø通过回流达到“硝化-反硝化”效果氨氮去除率高；
Ø组合填料分割气泡，氧转移率高；
Ø土建及安装工程量小且简单，可大大缩短建设工期；
综上所述，工程选择生物接触氧化池工艺，该工艺具有活性污泥法与生物膜法二者的优点，生物量高，有机物的去除能力强，对冲击负荷的适应能力强，产生的污泥量少，污泥颗粒大，易于沉淀，再不需要污泥回流的情况下实现生物量的控制，不会产生污泥膨胀，占地面积小，操作简单，运行稳定。
3.2.4曝气方式的选择
曝气器的种类繁多，按气泡大小分为微孔、中孔、大孔曝气器，上述曝气器中以微孔曝气器的充氧效率最高，经降低能耗角度考虑，应选用充氧效率高的曝气器，故本方案选用罗茨风机。
罗茨风机比其他曝气设备具有如下优点：
充氧效率高，曝气效果好；安装简单，检修方便。
3.2.5沉淀处理工艺的选择
生化处理后的混合液需要进行固液分离，根据本工程的实际情况，选择斜管沉淀池对生化反应的出水进行泥水分离，实现出水SS达标排放。
3.2.6污泥处理工艺的选择
由于该工程处理原水污染程度较高，虽然选用了产泥量小的污水处理工艺，但是系统正常运行时，仍然有部分污泥产生。
系统采用一台厢式压滤机对剩余污泥进行压滤处理，泥饼外运。
厢式压滤机是由滤板排列组成滤室（滤板两侧凹进，每两块滤板组合成一厢形滤室）。
滤板的表面有麻点和凸台，用以支撑滤布。
滤板的中心和边角上有通孔，组装后构成完整的通道，能通入悬浮液、洗涤水和引出滤液。
滤板两侧各有把手支托在横梁上，由压紧装置压紧滤板。
滤板之间的滤布起密封作用。
在输料泵的压力作用下，将需要过滤的物料液体送进各滤室，通过过滤介质（根据不同行业选择合适的滤布），将固体和液体分离。
在滤布上形成滤渣，直至充满滤室形成滤饼。
滤液穿过滤布并沿滤板沟槽流至下方出液孔通道，集中排出。
过滤完毕，可通入清洗涤水洗涤滤渣。
过滤结束后打开压滤机卸除滤饼（滤饼储存在于相邻两个滤板间），清洗滤布，重新压紧板滤开始下一工作循环。
§3.3工艺流程简图
工艺流程图
§3.4主要工艺流程说明
（1）UASB厌氧反应器
UASB反应器具有一个外加动力循环系统，提高了反应器内的液相流速，从而加大了反应器的容积负荷，提高了去除效率。
三相分离器是UASB反应器最具特色和最重要的装置,它们同时具有以下功能：
能收集从分离器下的反应室产生的沼气；
使得在分离器之上的悬浮物沉淀下来。
能够适应UASB反应器高的上升流速，不影响气、液、固分离效果。
抗冲击负荷增强，保证良好的运行稳定性能。
布水系统是厌氧反应器的关键配置，它对于形成污泥与进水间充分的接触、最大限度地利用反应器的污泥是十分重要的。
布水系统兼有配水和水力搅动作用，为了保证这两个作用的实现，需要满足如下原则：
进水装置的设计使分配到各点的流量相同；
进水管不易堵塞；
尽可能满足污泥床水力搅拌的需要，保证进水有机物与污泥迅速混合，防止局部产生酸化现象
⑵生物选择池
生物选择池作为本工艺中的除氨氮单元，由池体、搅拌系统、布水系统三部分组成。
由UASB厌氧反应器酸化池溢流出的污水自流生物选择池和由回流泵回流的生物接触氧化出水混合，自下向上流动，池中创造一个缺氧的环境，氨氮在接触氧化池中被转化为硝态氮，回流后在选择池内的转化成氮气，而UASB为脱氮微生物提供营养，从而达到去除氨氮的效果。
⑶生物接触氧化池
生物接触氧化池作为本工艺的主体操作单元，由池体、填料、布水系统和布气系统四部分组成。
由UASB厌氧反应器酸化池溢流出的污水自流入生物接触氧化池，自下向上流动，运行中污水与填料接触，微生物附着在填料上，水中的有机物被微生物吸附、氧化分解并部分转化为新的生物膜，污水得到净化。
该工艺在填料下直接布气，生物膜直接受到气流的搅动，加速了生物膜的更新，使其经常保持较高的活性，而且能够克服堵塞现象。
本工艺处理能力大，处理时间短。
COD容积负荷最高可达1.5～3.5kgCOD/（m3.d），COD去除率为70～90%，污泥生成量少，污泥产率0.2～0.4kg干污泥/（1kgCOD去除），运行中不会产生污泥膨胀，无需污泥回流，能够保证出水水质的稳定。
⑷斜管沉淀池：
斜管沉淀池可进行好氧生化出水的固液分离，高效除去生物接触氧化池中老化的生物膜等固体物质，属于生化处理的一个重要组成部分。
斜管沉淀池占地面积小，处理效果较好，比较适合于本处理站。
第四章工艺流程特点
本工艺有如下特点：
1、采用“PH调节池+UASB+生物接解氧化+斜管沉淀”主体工艺，工艺路线成熟，处理效果好，且运行安全、可靠。
2、生物接触氧化法工艺容积负荷较高，兼有活性污泥法和生物膜法的优点，且有处理效果好，耐冲击能力强等特点，在不需要污泥回流的情况下容易实现生物量的控制，不会产生污泥膨胀，管理简单方便。
3、工艺流程有较大的稳定性和可操作性。
4、本工艺流程采用了污水深度处理，使处理后的水能排放，节约了水资源。
5、工艺设计全面、保险。
污水处理站污水管与市政污水管相接，以便污水站调试、检修时污水的短期排放；自来水管接污水排放管，以便两种水源的替换，保证各排放系统内水源不间断供应。
第五章工艺单元设计及去除率
§5.1工艺设计
通过多方面研究论证，本着投资省、费用低、工艺先进、管理方便的原则，本工程决定采用PH调节池+UASB厌氧反应器＋生物接触氧化＋斜管沉淀的处理工艺，本工艺工艺先进，运行可靠。
首先污水先经机械格栅除去污水中的较大悬浮物质后至调节池，通过投加NaOH调节废水PH至6-9，满足后续生化单元对进水PH的要求，通过搅拌使废水充分混合均匀；经水质水量调节后污水由提升泵提升到UASB厌氧反应器，在UASB厌氧反应器内实现有机物的大量消解，同时产生可再生资源--沼气；而后废水进入依次进入选择池、生物接触氧化池实现进一步去除COD、氨氮等物质；最后废水进入斜管沉淀池，絮凝沉淀，最终实现出水达标排放。
5.1.1格栅渠
✧功能
格栅去除废水中的大部分漂浮物，保护水泵，减少对后续工艺单元及设备的影响。
✧格栅渠
尺寸：
4.0m×0.35m×2.5m
数量：
1座
结构：
钢砼结构
Ø机械格栅
型号：
SHHG-300
栅隙：
3mm
数量：
1台
功率：
0.37kW
Ø栅渣柜
型号：
SZCC-I
数量：
1台
5.1.2调节池
✧功能
通过投加NaOH调节废水的PH，并通过机械搅拌，实现污水水质的均一，同时具有污水水量的调节的作用，保证污水进入后续处理的水质和水量相对稳定，便于生物处理的稳定进行。
✧设置
设计采用NaOH加药装置、PH在线检测装置，同时设有机械搅拌装置，使调节池内废水充分混合，也避免了池内固体污染物的沉积。
采用污水提升泵，将污水提升至UASB厌氧反应器酸化池。
另外为设置机械搅拌设备。
✧构筑物
单池尺寸：
9.2m×4.0m×5.5m
数量：
1座
停留时间：
8.0h
结构：
钢砼结构
✧设备
1）PH加药调控系统：
1.1液碱储罐
材质：
玻璃钢
数量：
1台
规格：
50L
1.2加碱泵
参数：
Q=3L/h，P=0.7Mpa，N=30w
数量：
2台
1.3PH自动监测仪
数量：
1套，
控制范围：
0～14pH
2）搅拌装置
潜水搅拌机
功率：
1.5kW
数量：
2台
3）污水提升泵
型号：
65KWFB25-12.5
数量：
2台（1用1备）
流量：
25m3/h
扬程：
12.5m
功率：
3.0kW
4）加热系统
材质：
碳钢防腐
数量：
1套
5）液位控制器
数量：
1套
5.1.4生化处理单元
✧功能
生化处理单元是污水处理的主体工艺，本工程的主体工艺为厌氧UASB+生物接触氧化。
✧UASB厌氧反应器
单池尺寸：
Φ8m×H7.0m
数量：
1座
厌氧负荷：
6.0kgCOD/（m3·d）
结构：
钢砼结构
Ø水封器
型号：
JSYYY-Ⅰ
数量：
1套
Ø三相分离器
型号：
YYFL-Ⅰ
数量：
1套
Ø布水系统
型号：
YYBS-Ⅰ
数量：
1套
Ø出水系统
型号：
YYCS-Ⅰ
数量：
1套
Ø排泥系统
型号：
YYPN-Ι
数量：
1套
Ø回流系统
型号：
YYJSY-1
数量：
1套
✧生物选择池
尺寸：
7.0m×2.5m×4.5m
数量：
1座
Ø潜水搅拌机
数量：
2台
功率：
0.75kW
✧生物接触氧化池
尺寸：
7.0m×8.0m×4.5m
数量：
1座
停留时间：
10h
COD负荷：
2.0kgCOD/（m3·d）
结构：
钢砼结构
Ø罗茨风机
型号：
NSR-125
数量：
2台
气量：
10m3/min
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