铁矿深加工项目污水处理工程初步设计定稿大学毕业设计论文.docx
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铁矿深加工项目污水处理工程初步设计定稿大学毕业设计论文
1概述
1.1工程概况
霍邱铁矿深加工项目按年产300万t规模设计，以生产建筑用线材为主，主体工艺配置2台240m2烧结机、2×65孔5.5m捣固焦炉、2×1780m3高炉、2×120t转炉、3台6流方坯连铸机、2条线材生产线及2条棒材生产线，年生产铁水305万t、钢水325万t、钢坯315万t、钢材300万t。
本次配套设计的主要公辅设施：
全厂工业新水制备系统、生活水稳压供水系统、除盐水制备系统、生产废水处理系统、生活污水处理系统、污泥处理系统、雨水收集回用系统及站区内所需给排水、运行技术方案等所有系统的设计、依照工程界面实施工厂建设、制造（或采购）、施工、达产交工（EPC）。
1.2工程范围
新建水处理站工程范围含红线范围内所有工程，主要包括：
系统工艺设备、电气仪表、建（构）筑物、道路、照明、厂区给排水、通风、热力、消防、通讯等。
1.3工程内容
（1）工业新水处理系统（A系统）：
处理能力2500m3/h；
（2）生产废水处理系统（B系统）：
处理能力600m3/h；
（3）生活污水处理系统（C系统）：
处理能力80m3/h；
（4）雨水收集沉砂系统（D系统）：
储水能力12000m3；；
（5）生活水稳压供水系统（E系统）：
100m3/h稳压供水能力；
（6）脱盐水处理系统（F系统）:
产水能力500m3/h；
（7）污泥处理系统（G系统）；
（8）配套公辅设施
上述内容的设计、设备采购、施工安装、系统调试、试运行、竣工验收、人员培训、达产及交工等全过程。
1.4建设条件
1.4.1区域气象条件
1）风速
年平均风速：
2.5m/s
冬季最多风向平均风速：
3.8m/s
全年风向及其频率：
C17ESE11
2）气温
年平均气温：
15.4℃
极端最高温度：
41.2℃
极端最低温度：
-16.6℃
3）湿度
年平均相对湿度：
75%
4）降水量
年平均降水量：
1000mm
最大年降水量：
1740mm（1954年）
最小年降水量：
450mm（1978年）
多年平均蒸发量：
1557.6mm
最大蒸发量：
2078.5mm（1959年）
最小蒸发量：
1229.8mm（1985年）
5）冻土深度
最大冻土深度：
110mm
6）日照
日照：
1855～2565h/a
无霜期：
222d
1.4.2地址条件
本工程位于淮河中上游，属于淮河II级阶地，阶地面平坦，大多数地区海拔标高在40～57m之间。
拟建项目东侧为西山-长山剥蚀构造丘陵区，大致呈东南向西北延展，地势北高南低，海拔标高70～150m。
本项目所在区域海拔标高55～75m。
目前本工程所在场地已进行粗平土。
拟建场地位于安徽省六安市霍邱县城关的西北部－霍邱经济开发区内，根据区域地质资料及场地勘探情况，本场地范围内未发现断裂通过和其它构造活动迹象，场区内及附近亦无采空区、滑坡等不良地质作用，本厂区为灰岩区，存在岩溶发育现象，通过钻探揭示情况，多为小溶孔、小溶蚀裂隙，无较大岩溶洞隙发育和分布，因此，本场地为稳定场地，适宜进行工程建设。
按照GB50011-2010附录A第A.0.10条，霍邱县抗震设防烈度为6度，设计地震分组为第一组，设计基本地震加速度值为0.05g。
1.4.3公辅条件
（1）电源
频率：
50Hz；额定电压：
10kV；
（2）外围条件
压缩空气：
0.4-0.6MPa，一般动力气；设备用气点自带三联件。
蒸汽：
0.1-0.5MPa，饱和蒸汽；
1.5设计原则
（1）严格遵守国家与安徽省现行的法令、标准、规程和规范等有关规定，根据环评报告要求完善设计和实施；
（2）采用国际、国内先进工艺，适于现代工厂管理，方便操作，提高劳动生产率，确保系统连续安全、经济、稳定运行。
选用设备达到国内先进水平；
（3）保护环境，全部回收处理生活和生产等污、废水，地面雨水按统一规划处理达到全部回用标准；
（4）站区内水处理设施按总图设计合理布置、利用规划面积。
采用有效的节水、节能措施，实现水资源合理地配置及用水的科学化
1.6主要设计规范
《钢铁企业综合污水处理厂工艺设计规范》（征求意见稿）
《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）
《工业用水软化除盐设计规范》（GB/T50109-2006）
《污水再生利用工程设计规范》（GB/T50335-2002）
《城市污水再生利用》（GB/T18920-2002）
《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）
《生活饮用水卫生标准》（GB5749-2006）
《城市供水水质标准》（CJ／T206—2005）
《工业循环冷却水处理设计规范》（GB50050-2007）
《工业锅炉水质标准》（GB/T1576-2008）
《火力发电机组及蒸汽动力设备水汽质量》（GB/T12145-2008）
《高层民用建筑设计防火规范》（GB50045-952005年版）
《建筑设计防火规范》（GB50016-2006）
《给水排水工程构筑物结构设计规范》（GB50069-2002）
《给水排水工程管道结构设计规范》（GB50332-2002）
《给水排水工程埋地矩形管管道设计规程》（CECS145:
2002）
《建筑给水排水设计规范》（GB50015-2003，2009版）
《室外给水设计规范》（GB50013-2003）
《室外排水设计规范》（GB50014-2006）
《城市污水再生利用城市杂用水水质》（GB/T18920-2002）
《建筑结构荷载设计规范》（GB50009-2012）；
《给水排水工程构筑物结构设计规范》（GB50069-2002）
《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）；
《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2009）；
《低压配电装置及线路设计规范》（GB50054-95）；
《泵站设计规范》（GB50265-2010）；
《工业建筑防腐蚀设计规范》（GB50046-2008）；
《工业企业设计卫生标准》（GBZ1-2010）；
《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2011）；
《水工混凝土结构设计规范》（DL/T5057-2009）；
《采暖通风与空气调节设计规范》（GB50019-2003）；
《工业企业噪声控制设计规范》（GBJ87-85）；
《供配电系统设计规范》（GB50052-2009）；
《低压配电设计规范》（GB50054-95）；
《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》（GB/T50062-2008）；
《3~110kV高压配电装置设计规范》（GB50060-2008）；
《通用用电设备配电设计规范》（GB50055-2011）；
《水处理设备制造技术条件》（JB/T2932-1999）；
《钢制焊接常压容器技术条件》（JB2880-81）；
《橡胶衬里化工设备》（HGJ320-91）；
《橡胶衬里设备技术条件》（DC130A16）；
《整体钢制管法兰》（GB/T9113-2010）；
《压力容器油漆、包装技术条件》（ZBJ98003-87）；
《平焊法兰》（HG5010-58）；
《低压成套开关设备和控制设备》（GB7251.1-2005）；
《衬胶钢管和管件》（HG21501-1993）；
《衬塑（PP、钢制衬胶、PVC）钢管和管件》（HG20538-1992）；
合同附件13《统一技术规定》
2系统划分与设计条件
根据水质特点及用水要求，将水处理站划分为工业新水处理系统（A系统）、生产废水处理系统（B系统）、生活废水处理系统（C系统）、雨水收集沉砂系统（D系统）、生活水稳压供水系统（E系统）、脱盐水处理及浓盐水处理系统（F系统）、污泥处理系统（G系统）。
2.1工业新水处理系统（A系统）
工业新水水源主要来自城西湖和岩岗河，经过处理后主要作为全厂敞开式净循环冷却水系统的补充水及消防系统补充水。
设计处理及供水规模：
2500m3/h
供水交接点压力：
0.60Mpa
原水水质表：
序号
项目
单位
数值
1
K++Na＋
毫克/升
34.4
2
Na+
毫克/升
25.85
3
Ca2+
毫克/升
25.94
4
Mg2+
毫克/升
6.76
5
Fe2+
毫克/升
0.58
6
Fe3+
毫克/升
0.40
7
Al3+
毫克/升
0.019
8
Cl-
毫克/升
13.47
9
SO42-
毫克/升
41.03
10
NO3-
毫克/升
<0.08
11
NO2-
毫克/升
<0.003
12
OH-
毫克/升
0
13
HCO3-
毫克/升
49.9
14
PO43-
毫克/升
<0.01
15
全硬度
毫克/升
89.6
16
碳酸盐硬度
毫克/升
89.6
17
非碳酸盐硬度
毫克当量/升
0
18
甲基橙碱度
毫克当量/升
83.1
19
酚酞碱度
毫克当量/升
0
20
pH值
7.6
21
耗氧量
毫克/升
1.90
22
SiO2
毫克/升
6.98
23
Re2O3（铁铝氧化物）
毫克/升
0.61
24
全固形物
毫克/升
124
25
溶解固形物
毫克/升
112
26
悬浮物
毫克/升
10.5（丰水期约50-80，且含菌藻）
27
电导率
μs/cm
275
处理后水质：
序号
项目
单位
数值
1
K++Na＋
毫克/升
34.4
2
Na+
毫克/升
25.85
3
Ca2+
毫克/升
25.94
4
Mg2+
毫克/升
6.76
5
Fe2+
毫克/升
0.58
6
Fe3+
毫克/升
0.40
7
Al3+
毫克/升
0.019
8
Cl-
毫克/升
13.47
9
SO42-
毫克/升
41.03
10
NO3-
毫克/升
<0.08
11
NO2-
毫克/升
<0.003
12
OH-
毫克/升
0
13
HCO3-
毫克/升
0
14
PO43-
毫克/升
<0.01
15
全硬度
毫克/升
89.6
16
碳酸盐硬度
毫克/升
89.6
17
非碳酸盐硬度
毫克当量/升
0
18
甲基橙碱度
毫克当量/升
83.1
19
酚酞碱度
毫克当量/升
0
20
pH值
7.6
21
耗氧量
毫克/升
1.90
22
SiO2
毫克/升
6.98
23
Re2O3（铁铝氧化物）
毫克/升
0.61
24
全固形物
毫克/升
124
25
溶解固形物
毫克/升
112
26
悬浮物
毫克/升
5
27
电导率
μs/cm
275
2.2生产废水处理系统（B系统）
为保证本项目污废水实现“零”排放，根据各主体工艺车间对生产过程中排出的生产废水、生产污水和生活污水经过处理达标后作为脱盐系统的原水而全部回用。
设计处理及供水规模：
600m3/h
废水来水水质：
序号
污水指标项目
单位
指标
备注
1
pH
6.0～9.0
2
色度
80
2
SS
mg/L
≤100
3
CODCr
mg/L
≤100
4
BOD5
mg/L
≤50
5
石油类
mg/L
≤15
6
总硬度
mg/L
450
以CaCO3计
7
暂时硬度
mg/L
200
以CaCO3计
8
总碱度
mg/L
415
以CaCO3计
9
含盐量
mg/L
≤560
10
总铁
mg/L
≤0.4
11
Cl-
mg/L
≤68
12
SO42-
mg/L
≤200
13
温度
℃
≤40
14
氨氮
mg/L
≤25
处理后水质：
序号
出水指标项目
单位
指标
备注
1
pH
6.5～9.0
2
SS
mg/L
≤5
3
CODCr
mg/L
≤20
4
BOD5
mg/L
≤10
5
油
mg/L
≤1
通常为下限
6
总硬度
mg/L
≤125
以CaCO3计
7
暂时硬度
mg/L
≤50
以CaCO3计
8
总碱度
mg/L
≤50
以CaCO3计
9
含盐量
mg/L
≤235
10
总铁
mg/L
≤0.1
11
Cl-
mg/L
≤33
12
SO42-
mg/L
≤75
13
温度
℃
≤33
14
粪大肠菌群
个/L
3
2.3生活污水处理系统（C系统）
生活污水经过处理后进入生产废水处理系统进一步处理后作为脱盐水原水，生活污水出水达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级A标准。
设计处理规模：
80m3/h（平均处理量）
100m3/h（最大处理量）
设计进水水质：
序号
分析项目
单位
指标
备注
1.
化学需氧量（CODcr）
mg/L
≤200
2.
生物需氧量（BOD5）
mg/L
≤150
3.
悬浮物（SS）
mg/L
≤100
4.
氨氮（NH3-N）
mg/L
≤25
5.
pH
6～9
6.
石油类
mg/L
≤15
出水水质：
序号
分析项目
单位
指标
备注
1.
化学需氧量（CODcr）
mg/L
≤50
2.
生物需氧量（BOD5）
mg/L
≤10
3.
悬浮物（SS）
mg/L
≤10
4.
氨氮（NH3-N）
mg/L
≤5
5.
pH
6～9
6.
石油类
mg/L
≤1
2.4雨水收集沉砂系统（D系统）
设计规模为每次最大可收集雨水量1.2×104m3。
雨水收集池为半地下式，有效容积12000m3，雨水池前设置旁路集水井提升泵、插板阀、2台格栅除污机，提升收集初期雨水，经沉淀后自流进入污水系统集水井；与生产废水一起处理，多余雨水经截流井溢流排至厂外的沣西干渠。
2.5生活水稳压供水系统（E系统）
设计规模为100m3/h，由霍邱市政生活水管网接管至集中水处理厂稳压系统，后接至全厂生活给水管网，全天候稳压供水，供水压力≥0.5MPa。
2.6脱盐水处理系统（F系统）
考虑全厂烧结、干熄焦、高炉、炼钢、连铸、轧钢及发电等设施需用高品质的低硬、低盐水，设置厂区集中除盐水制备站。
除盐水站以工业新水及污水处理站中水为水源，采用超滤+反渗透双膜法工艺制备除盐水，反渗透产生的浓水经过进一步脱盐处理，最终浓水送至高炉冲渣用。
除盐水制备能力为：
500m3/h.
外送能力：
600m3/h.
交接点压力：
0.6Mpa。
浓水输出：
小于80m3/h.
除盐水水质：
序号
项目
单位
数值
1
K++Na＋
毫克/升
0.68
2
Na+
毫克/升
0.52
3
Ca2+
毫克/升
0.52
4
Mg2+
毫克/升
0.1352
5
Fe2+
毫克/升
0.0116
6
Fe3+
毫克/升
0.008
7
Al3+
毫克/升
0
8
Cl-
毫克/升
0.27
9
SO42-
毫克/升
0.82
10
NO3-
毫克/升
0
11
NO2-
毫克/升
0
12
OH-
毫克/升
0
13
HCO3-
毫克/升
0.99
14
PO43-
毫克/升
0
15
全硬度
毫克/升
0.5
16
碳酸盐硬度
毫克/升
0.5
17
非碳酸盐硬度
毫克当量/升
0
18
甲基橙碱度
毫克当量/升
1.662
19
酚酞碱度
毫克当量/升
0
20
pH值
7-9
21
耗氧量
毫克/升
0.038
22
SiO2
毫克/升
0.1276
23
Re2O3（铁铝氧化物）
毫克/升
0.0122
24
全固形物
毫克/升
2.48
25
溶解固形物
毫克/升
2.24
26
悬浮物
毫克/升
0.1
27
电导率
μs/cm
30
2.7污泥处理系统（G系统）
工业新水和生产废水处理系统产生的浓缩污泥经过离心脱水后外送；沉砂池产生的砂石及格栅拦截的杂质均直接外送。
设计污泥处理能力为：
38t/d（干污泥）
3工艺设计
3.1工业新水处理系统（A系统）
3.1.1工艺流程
●由原水泵站取水送至配水池，配水池平均分配进入2座高密沉淀池；
●高密沉淀池将混凝、絮凝、沉淀和污泥浓缩功能集合于一体的处理设施，通过加药达到去除悬浮物、金属离子、降低出水硬度的目的；
●高密池出水进入V型滤池，滤池是将前面池淀池不能沉淀去除的更微小的污泥颗粒利用过滤去除，保证出水水质，滤池出水进入生产水储水池，部分外送，部分进入回用水池作为脱盐系统原水。
滤池出水亦作为自身反洗用水，反洗排水进入收集水池后，提升进入配水池，再次进入处理系统。
●沉淀池产生污泥部分回流至絮凝反应段，以提高絮凝沉淀效果，部分作为剩余污泥排放进入浓缩池，送入离心脱水机进行脱水处理后外送，滤液进入废水管网后进入生产废水处理系统。
工艺流程图见下图。
3.1.2工艺设计
3.1.2.1高密度沉淀池
高密度沉淀池含有配水、混合、絮凝反应、软化、沉淀、降低碱度、除油、pH调节、污泥浓缩、污泥回流、剩余污泥排放等过程或装置。
为了保证2条处理线正常操作，在混合区与絮凝区之间设计有进水闸门，通过调节进水闸板控制进水平均地分布在2条处理线中。
即使在1条处理线（高密度沉淀池）检修或事故时，另外1条处理线（高密度沉淀池）通过调整运行工况，也同样能够保证高密度沉淀池出水水质达到设计要求。
●工艺描述
•混合
利用机械搅拌器的快速旋转，使混凝剂迅速、有效均匀地扩散于整个水池之中。
在混合池内投加絮凝剂（聚合硫酸铁），与进水充分接触混合。
混合所输入的能量对于胶体及悬浮粒子的失稳及凝聚效果有很大的影响。
搅拌器配有变频装置。
取水泵站
高密沉淀池
配水池
原水储池
清水池
V型滤池
污泥泵房
回流污泥
反洗废水
各用水点
回用水池
剩余活性污泥
上清液
浓缩池
脱水残液
污泥脱水车间
泥饼外运
废水管网
絮凝剂的投加是由计量泵控制，并与进水量成正比。
此比例系数可通过出水在线浊度计和自学习控制系统自动优化，保证出水水质并能节省药剂消耗。
污水经混凝后进入絮凝阶段。
•絮凝
本处理单元是将已聚凝的胶体经絮凝反应而形成较大及容易沉淀的絮体，为达到此效果，本单元池内须投加助凝剂（PAM）并由慢速搅拌器与水充分反应。
慢速搅拌（不会破坏已形成的絮体）用的搅拌器为特殊设计，并配有变频装置，保证提供充足搅拌能量并适合本工艺要求。
絮凝剂的投加是由流量计控制并依进水量而自动调节并不断优化。
污水经絮凝反应后进入沉淀池。
•除硬度
在絮凝过程中投加石灰，水中的暂时硬度（Ca（HCO3）2）被转化成不溶于水的碳酸钙（CaCO3），从而降低了水中的总硬度。
去除Ca（HCO3）2需要一个碱性环境，从进水pH值的范围来看，虽超出出水要求范围，但对去除进水中暂时硬度的要求来说是个有利条件。
在后续处理过程中如滤池出水，可以投加酸液进行中和调节pH值以及碱度。
•污泥回流
高浓度的活性污泥在软化及絮凝处理中是绝对需要的。
这些高浓度活性污泥可由沉淀池回流的新鲜污泥中获得。
回流的污泥需符合2个条件：
（1）刚沉淀的污泥，其化学性非常活跃；
（2）高浓度，以保证含大量的活性污泥，从而可进行快速而完整的化学反应。
因此，污泥浓缩池亦被整合在沉淀池中，以使从污泥浓缩池出来的高浓度活性污泥得以及时回流到絮凝池中。
•除浮渣
在混凝过程以及过滤过程中，可去除浮渣。
这样确保成品水中指标达到规定的要求。
•沉淀
沉淀，即利用重力将颗粒、絮体沉淀，这取决于颗粒、絮体的大小及比重，因此，前述的混合及絮凝作用对于沉淀的效果起着一个很重要的作用及影响。
此外，为进一步优化以应付各种不同的运行情况，更快形成更大更易沉淀的胶体，如前所述，在絮凝池内须经常维持高浓度的新鲜回流污泥。
为此，污泥浓缩池与沉淀池必须合二为一，如此便可保证有足够的新鲜浓缩污泥及时回流至絮凝池内。
此技术容许比传统沉淀池高出很多的沉淀速度（或表面负荷），因此可以大大减少所须的表面积。
含有要沉淀颗粒的污水进入沉淀池的下部并从上游流过圆形的沉淀池，在此污泥发生沉淀。
在池底沉淀及积聚的污泥由中心驱动圆形刮泥机刮集到池底中央的污泥坑内，回流污泥由污泥泵泵送回絮凝池。
剩余污泥泵送至污泥浓缩池，并在此均质后由污泥泵直接泵至污泥脱水机进行脱水。
在沉淀池上方是斜管组件，含污泥的污水从斜管的底部向上流至上部出口，因此能将很微小的污泥颗粒沉淀并沿斜管往下流，已澄清的水向上流出并经集水槽流至砂滤池进行下一步的处理。
高密度沉淀池的集水槽采用不锈钢结构。
•后混凝
通过高密度沉淀池后的出水，为保证出水的水质的达标回用，此时考虑在高密度沉淀池出水渠至滤池配水渠间设置后混合池投加聚合硫酸铁，采用机械搅拌，形成后混凝，经砂滤池确保出水水质。
•pH及碱度矫正
通过投加石灰可以降低硬度，碳酸氢盐碱度亦得到部分降低，但同时会导致水中pH值升高。
设计在沉淀池出水渠道上投加硫酸，降低pH值和碱度，使之符合出水要求。
利用水力混合，能迅速使硫酸扩散到出水中，在较短时间内完成pH值和碱度的矫正。
此渠道内设玻璃鳞片防腐，防止硫酸腐蚀。
●设计参数
（1）混合
设计流量：
3000m3/h
池子数量：
1座
停留时间：
5.1min
池子容积：
256m3
有效水深：
7.1m
池子尺寸：
6.0×6.0m
混合能量密度：
140W/m3
搅拌器数量：
1台，功率37kW，变频调速
（2）絮凝
池子数量：
2座
停留时间：
13.7min
单池子容积：
343m3
有效水深：
7.0m
单池子尺寸：
7.0×7.0m
混合能量密度：
32W/m3
搅拌器数量：
2台（每台功率11kW，变频调速）
（3）沉淀及浓缩
池子数量：
2座
停留时间：
0.8h
池子总容积：
2020m3
有效水深：
6.9m
单池沉淀面积：
125m2
沉淀上升流速：
12m/h
单池浓缩面积：
174.24m2
单池平面尺寸：
13.2×13.2m
浓缩表面负荷：
8.61m/h
浓缩类型：
机械浓缩
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