废水处理装置设计方案.docx
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废水处理装置设计方案
合肥四方磷复肥有限责任公司
废水处理装置
设
计
方
案
安徽省正大环境工程公司
二〇〇三年十月
合肥四方磷复肥有限责任公司
废水处理装置设计方案
副总经理：
汪大庆
设计部：
沈建军
市场部：
凤炜
工程部：
金友苗
技术开发部：
陈延
项目负责人：
王松林
编制人员：
工艺：
王松林
土建：
程习红
电气：
牛毅
仪表：
陆昊
设备：
汪峰
概算：
李红兵
1概况
2设计指导思想
3水质、水量及排放标准
3.1废水来源
3.2设计进水水质、水量
3.3排放标准
4废水处理工艺
4.1处理工艺选择
4.2废水处理工艺流程及主要工艺设计参数
4.3主要吃力构筑物设计及设备选型
4.4配管设计
4.5常用药剂设计
4.6污泥处置
4.7废水处理平面布置
5土建工程
5.1工程地质概况
5.2耐火等级、地震烈度
5.3主要建筑物、构筑物
5.4建筑材料
5.5工程施工
6电气及仪表
6.1电气
6.2仪表及自控
7人员编制及项目建设进度计划
8投资估算
8.1投资估算编制说明
8.2工程总投资估算
9处理成本及主要经技术指标
9.1处理成本分析
9.2主要技术、经济指标
附图
合肥四方磷复肥有限责任公司废水处理装置平面布置图
1概况
合肥四方磷复肥有限责任公司位于合肥市桥头集镇。
经过三十年的发展，公司现已形成10万吨高中低浓度复合肥、8万吨磷氨、15万吨普通过磷酸钙、3万吨颗粒磷肥、6万吨硫酸、1000吨氟硅酸钠装置的生产能力，2001年实现收入1.02亿元。
因其在硫酸、磷氨、磷肥及复合肥的生产工程中均有一定的废水排出，尽管部分车间配套有废水处理设施，但由于出水未达到排放要求，直接排放仍会对周围环境造成一定污染。
为保护环境，消除污染，该公司决定对各车间进行清洁生产改造、完善废水处理设施和对废水收集管（沟）系统进行改造的同时，对总排废水进行综合治理以实现达标排放。
受其委托，安徽省正大环境工程公司对其总排废水的处理进行方案设计。
安徽省正大环境工程公司系集咨询设计、设备制造、安装调试、售后服务为一体的环保高新技术企业。
公司拥有国家发展计划委员会颁发的乙级环境工程咨询证书、国家环保局颁发的乙级环境工程专项设计资质证书及环境保护设施运营资质证书，并拥有安徽省环境工程施工证书，其业务领域涉及环境工程、采暖及中央空调工程、给排水工程等，近几年先后完成各种规模工程逾百项。
2设计指导思想
①根据废水特点选择合理的工艺路线，做到技术可靠，结构简单，操作方便，易于维护。
②在保证处理效果的前提下，尽量减少占地面积，降低基建投资及日常运行费用。
③废水处理配套设备选用节能优质产品，确保工程质量及投资效益。
3废水的水质、水量及排放标准
3.1废水来源
根据合肥四方磷复肥有限责任公司提供的资料，该公司废水来源如下：
（1）硫酸生产工段排水量为150m3/d，排水水质为：
PH:
6.5，F:
4.0mg/L，COD:
100mg/L,SS：
130mg/L。
（2）磷氨生产工段外排水主要是锅炉冷却水及渗漏水等，排水量为200m3/d，排水水质为：
PH:
5.0，P:
400.0mg/L，F:
100.0mg/L，COD:
120mg/L,SS：
150mg/L。
（3）磷肥工段外排水主要是冷却水及渗漏水等，排水量为20m3/d，排水水质为：
PH:
5.0，P:
200.0mg/L，F:
150.0mg/L，COD:
110mg/L,SS：
150mg/L。
（4）复合肥工段外排水主要是冷却水、少量生活污水及渗漏水等，排水量为430m3/d，车间排水水质为：
PH:
7.5,P、F、COD、SS基本达标。
3.2设计进水水质、水量
根据上述资料，该公司总排废水量约为800m3/d，排水水质实测数据为：
PH：
5.0～7.0，P：
166.0mg/L，F:
70.0mg/L，COD:
115mg/L,SS：
150mg/L。
经统计，厂区附近居民区的生活污水排放量为800m3/d，考虑到公司的经济承受能力及生活区改造等原因，该部分污水处理拟在二期工程时进行考虑，但本次工程设计时应预留场地。
由此，确定合肥四方磷复肥有限责任公司总排废水处理工程的设计水量为800m3/d。
设计进水水质为：
PH：
5.0～7.0
P：
180.0mg/L
F:
70.0mg/L
COD:
115mg/L
SS：
150mg/L
3.3排放标准
外排废水执行磷肥工业水污染物排放标准GB15580-95的一级标准。
即：
PH:
6.0～9.0
磷酸盐（以P计）：
180.0mg/L
氟化物（以F计）:
70.0mg/L
COD:
100mg/L
SS：
80mg/L
4废水处理工艺
4.1处理工艺选择
4.1.1主要污染物的去除方法
4.1.1.1去除磷化合物
a投加石灰
磷化废水中的含磷化合物主要是磷酸盐，去除磷酸盐最经济有效的方法是向废水中投加石灰，石灰与磷酸根反应生成羟基磷石灰。
当PH值在10.5左右时，绝大部分磷酸盐均生成羟基磷石灰沉淀下来。
该反应的方程式如下：
5Ca2++4OH-+3HPO42-→Ca5（OH）（PO4）3↓+3H2O
b投加铁盐
铁盐与磷酸盐反应生成磷酸铁产生沉淀，常用的铁盐有FeCl3，其与磷酸盐反应的方程式如下：
FeCl3+PO43-→FePO4+3Cl-
C投加聚丙烯酰胺（PAM）
投加PAM的目的是增大增强羟基磷石灰和磷酸铁的絮状物，便于在斜管沉淀池中进行固液分离，提高去除效率。
4.1.1.2去除氟化物
当废水中含有氟离子时，投加石灰，调PH值至10-12，可生成CaF2沉淀，氟浓度即可降至10-20mg/L。
若水中还有其它金属离子，由于吸附沉淀作用，可使氟浓度降至8mg/L。
如果投加石灰的同时，水中有磷酸盐，则与氟形成难溶的磷灰石沉淀，可使氟浓度降至2mg/L.
4.1.1.3去除溶解性有机物
废水中非溶解性有机物和少量溶解性有机物在除磷的同时也得到了去除。
残留的溶解性有机物，可通过生物碳罐去除。
溶解性有机物经过生物碳罐中颗粒活性碳表面附着的生物膜的吸附及生化处理后，出水得以净化。
4.1.1.4调整出水的PH值
废水除磷、除氟时PH值会上升至10.5以上，为达到排放标准，需进行PH调整，通过加入酸性中和剂将出水PH值控制在6-9之间。
4.1.2处理工艺确定
根据上述分析，结合现有同行业废水处理现状，本磷化废水处理工艺仍采用国内外普遍推广且行之有效的化学剂处理法，其废水处理工艺流程为混凝沉淀--PH调整--过滤--生物碳处理。
沉淀污泥经浓缩后进行压滤脱水，干泥随煤渣外运。
4.2废水处理工艺流程及主要工艺设计参数
4.2.1工艺流程
旋转格栅
子沉淀
化学反应槽
调节池
斜管沉淀器
PH调整槽
中间水箱
泵
泵
自动反冲洗滤器
生物碳罐
调节池
总排废水
达标排放
反冲洗
回流
污泥浓缩罐
泵
箱式压滤机
污泥外运
泵
滤液
推荐的废水处理工艺流程见图1。
图1总排废水处理工艺流程框图
流程说明：
来自管（沟）的生产废水流经格栅去除大颗粒杂物后入予沉池沉砂后入调节池，废水在调节池中经均质后，用泵提升进入化学反应槽中。
加碱、FeCl3及PAM混合反应后，在斜管沉淀器中实现固液分离，出水在PH调整槽中经中和调节后进入中间水箱，泵提升经压力滤器、生物碳罐进一步处理后到清水池，达标外排（或根据厂方要求回用）。
斜管沉淀器中污泥定期排至污泥浓缩槽，浓缩后的污泥用污泥泵送至箱式压滤机脱水，干泥随煤渣外运，滤液回流至调节池。
4.2.2主要工艺设计参数
Q=800m3/d=33.3m3/h
HRT（h）：
2.08.01/41/61.0
4.3主要处理构筑物及设备选型
4.3.1调节池
功能：
调节水质、水量
类型：
钢筋混凝土结构
池数：
1座
尺寸：
6500×12000×4200（H）mm327.6m3
4.3.2固液分离机
选用HF-500型旋转固液分离机，栅隙5mm，安装高度1.5m，功率0.55KW。
4.3.3予沉池
功能：
沉砂
类型：
钢筋混凝土结构
池数：
1座
尺寸：
6500×3200×4200（H）mm87.36m3
4.3.4废水提升泵
型号：
80WGF
数量：
2台（1用1备）
流量：
Q=20.0-53.0m3/h
扬程：
H=10.2-11.6m
功率：
N=3.0KW
附属设备：
真空引水罐
4.3.5化学反应槽+斜管沉淀器
a.化学反应槽
功能：
化学反应
数量：
1组（4格）
尺寸：
1000×8000×1500（H）mm12.0m3
材质：
Q235A（防腐）
备注：
第一、二格为化学反应槽，第三格为絮凝反应器。
均为置N=0.75KW搅拌器各1台。
B.斜管沉淀器
功能：
固液分离
数量：
2台
单台尺寸：
3600×4400×3800（H）mm
参数：
表面负荷q=1.25m3/m2·h
材质：
Q235A（防腐），内置φ35玻璃钢蜂窝斜管
4.3.6加药装置
型号：
AHJ-I
数量：
4套，分别投加FeCl3、HCL、PAM及Ca（OH）2
备注：
加药装置新建加药平台，一层为溶解层，二层为投加层。
FeCl3、PAM各配溶药装置1套，Ca（OH）2配溶药装置2套，置于溶药层，FeCl3、HCL、PAM及Ca（OH）2各配药剂贮槽1套，置于投加层。
FeCl3、PAM及Ca（OH）2溶药箱和Ca（OH）2药剂贮槽共配N=0.55KW搅拌器5套。
FeCl3、、PAM及Ca（OH）2溶液提升采用氟塑料磁力泵提升至药剂贮槽。
FeCl3、PAM及Ca（OH）2均采用手工投加。
HCl因挥发性大，对设备的腐蚀性强，本次设计HCl贮槽采用玻璃钢密闭式结构，防止挥发，投加采用计量泵投加。
4.3.7PH调整槽
功能：
调整PH
数量：
1台（2格）
单台尺寸：
1500×3000×2200（H）mm9.9m3
参数：
HRT=10min
材质：
Q235A
备注：
内置N=0.75kw搅拌机2台。
4.3.8中间水箱
功能：
贮水
数量：
1台
单台尺寸：
6500×3000×2200（H）mm42.9m3
材质：
Q235A
4.3.9二次提升泵
型号：
IH65-100（I）
数量：
2台
流量：
Q=35m3/h
扬程：
H=13.8m
功率：
N=3.0KW
4.3.10自动反冲洗过滤器
数量：
2台
单台尺寸：
φ1600×3900（H）mm
参数：
设计滤速V=10m/h，反冲洗强度16L/m2·s
滤料：
无烟煤、石英砂组成的双层滤料
材质：
Q235A（防腐）
4.3.11生物碳罐
数量：
4台
单台尺寸：
φ2000×5000（H）mm
参数：
设计滤速V=3m/h
滤料：
颗粒活性炭
材质：
Q235A（防腐）
4.3.12清水池
类型：
钢筋混凝土结构
池数：
1座
尺寸：
300×6500×4200（H）mm81.9m3
4.3.13污泥泵
型号：
G40-1
数量：
2台
流量：
Q=7.9m3/h
扬程：
P=0.3Mpa
功率：
N=1.5KW
4.3.14污泥浓缩罐
数量：
2台
单台尺寸：
φ2000×4500（H）mm
材质：
Q235A
4.3.15螺杆泵
型号：
1-1B2单螺杆浓浆泵
数量：
2台
流量：
Q=5.4m3/h
扬程：
H=80.0m
功率：
N=3.0KW
4.3.16箱式压滤机
型号：
XAG30/800
数量：
1台
单台尺寸：
4185×1320×1205（H）mm42.9m3
参数：
过滤面积：
30m3
最大过滤压力：
0.7MPa
滤室总容积：
0.106m3
每次操作周期：
＜2hr
脱水后污泥含水率：
70~75%
4.4配管设计
车间至污水处理站的废水收集管（沟）因建设时间较长，部分已经损坏。
本次工程拟将废水收集系统进行清淤改造，同时对生产废水进行截流，和生活污水分开。
污水处理站界区内的配管采用无缝钢管，防腐后针对输送介质的不同涂以相应的颜色以示区别。
4.5常用药剂消耗
本工程工艺的主体采用的是石灰除磷、除氟，主要药剂消耗有FeCl3、HCl、PAM及Ca（OH）2由CaO溶于水配制，经计算，CaO、PAM、FeCl3药耗分别为220kg/d、2.4kg/d、80kg/d。
4.6污泥处置
本工程物化污泥主要是石灰除磷、除氟工段产生的羟基磷灰石、磷酸铁、CaF2等，经估算，每天产生的污泥量约350KgDS/d。
污泥处置采用厢式压滤机脱水。
4.7废水处理平面布置
废水处理平面布置详见平面布置图。
5土建工程
5.1工程地质状况
本工程方案设计时参照新建厂房地质报告，若开挖后，发现与实际情况不符，再作适当调整。
5.2耐火等级、地震烈度
本废水处理工程耐火等级为二类，抗震列度七度。
5.3蛀牙建筑物、构筑物
5.3.1调节池为全地下式钢筋砼结构，一座，尺寸为：
6.5×12.0×4.2（H）m3；
5.3.2予沉池为全地下式钢筋砼结构，一座，尺寸为：
6.5×3.2×4.2（H）m3；
5.3.3清水池为全地下式钢筋砼结构，一座，尺寸为：
3.0×6.5×4.2（H）m3；
5.3.4废水处理间为全地上式钢架结构，一座，平面尺寸为：
36.0×12.0m，层高为4.8m。
5.4建筑材料
5.4.1混凝土：
构筑物部分均采用C25砼，垫层采用C10砼，其余砼均为C20。
5.4.2钢材：
钢筋选用Ⅰ、Ⅱ级钢，预埋件部分用A3钢。
5.5工程施工
5.5.1本工程所有钢筋混凝土构筑物和附属建筑的梁板柱均采用现浇。
5.5.2构筑物地下部分的施工办法为大开挖施工，设基坑表面排水。
6电气及仪表
6.1电气
6.1.1供电电源及运行方式
本工程供电按三级负荷设计，单回路供电，电源电压为380/220V，总电缆采用架空或埋地方式从厂总变配电室引入废水处理站配电室。
6.1.2用电负荷分布
本工程电气设备总装机容量为34.30KW，常用运行容量为16.29kw，其中
固液分离机0.55KW1台
废水提升泵3.0KW2台（一用一备）
搅拌机（反应槽）0.75KW3台
搅拌器0.55KW5台
氟塑料磁力泵O.55KW3台
计量泵O.55KW2台（一用一备）
搅拌机（调整槽）O.75KW2台
二次提升泵3.0KW2台（一用一备）
污泥泵1.5KW2台
螺杆泵3.0KW2台
箱式压滤机1.5KW1台
照明2.0KW
6.1.3计量方式与保护方式
A本工程电能计量在总进线处采用有功电能计量。
动力和照明均为生产用电，不设置照明计量。
B低压配电母线采用空气断路器作短路保护，馈线采用空气断路器和热继电器作短路和过载保护。
6.1.4供配电设备选型
动力配电箱]XF—11008（改）。
6.1.5电力输送方式
配电为380/220V三相囚线，电力输送全部采用电缆直接埋地。
由配电室送至用电、配电设备。
6.1.6电气设备的控制方式及装置水平
整个废水处理装置均设置自动和手动相结合的控制方式。
电机全部采用全压起动。
6.1.7接地保护
所有不带电用电设备的金属外壳均采用接零保护并做重复接地，所有埋地电缆金属外皮及金属管网均与接地极焊接连接。
6.2仪表及自控
•
6.2.1概述
设计范围
现场检测仪表的布置:
信号控制电缆的敷设:
提升泵设置液位控制系统。
（2）设计原则
①本工程仪表选用立足于国内，选用经济、安全、可靠产品。
②现场电缆的敷设采用直接埋地的方式。
6.2.2装备水平及控制方式
（1）调节池、反应池、PH调整槽分别设PH计各1台，共4台。
（2）提升泵及二次提升泵出水设电磁流量计各1台。
（3）泵出口设压力显示。
6.2.3控制柜
各检测与控制项目的仪表盘与电气专业共用电控柜箱。
6.2.4仪表供电
仪表电源为:
220V，50HZ，由配电柜引来。
7人员编制及项目建设进度计划
本废水处理工程新增生产操作、化验及运行管理人员6人。
采用4班3运转。
本工程建设进度计划周期约为120天，其中:
设计25天
土建施工50天
设备安装30天
调试15天
8投资估算
8.1投资估算编制说明
8.1.1工程规模及总投资额
本工程建设日处理废水量为800m3旷的废水处理装置，工程总投资额为人民币192.79万元。
投资范围包括:
废水处理装置界区范围内的各项土建工程费用:
设备、电气、仪表的采购、制作与安装:
各种管道（线）安装工程费用及其它相配的费用。
8.1.2编制依据和计算原则
（1）《给水排水工程概予算与经济评价手册》，国家城市给排水工程技术研究中心，1993.12。
（2）土建工程
①各建（构）筑物均按天然地基考虑，没有计算地基特殊处理费。
②根据我公司类似工程造价概算指标估算。
（3）设备及安装工程
①主要通用设备均按现行出厂价或询价计算，采保费按3%计取。
②非标设备、配管、安装费按我公司类似工程造价概算指标估算。
（4）其它费用:
本项目为新建工程，故需将建设期内发生的各项费用均计算在内。
8.2工程总投资估算
祥见工程总投资估算表。
9运行费用与主要技术经济指标
9.1运行费用分析
A电耗（电费按0.401元/度电计）
E1=0.489*0.401=0.196元/m3（废水）
B人工费（人工工资按每月680元、福利95元计）
E2=6*775/30*800=O.194元/m3（废水）
C维修费（维修费率取1%）
E3=89.70*104*1%/330*800=0.034m3废水）
D药剂费
估算药剂费用
E4=0.20元/m3（废水）
3
运行费用:
E=E1+E2+E3+E4=0.196+0.194+0.034+0.20=0.624元/m3（废水）
9.2主要技术、经济指标
主要技术、经济指标详见下表。
主要技术、经济指标表
序号项目
名称
计算单位
设计指标
备注
1
建设规模
水量m3/d
800
2
工程总投资
万元
192.79
3
年工作日
日
330
4
定员
人
6
5
运行费用
元/m3（废水）
0.624
6
总装机容量
KW
34.3
7
常用容量
KW
16.29
8
电力消耗
KWh/m3
0.489
设备明细及概算表
项目名称：
合肥四方磷复肥有限责任公司废水处理工程工艺设备安装工程
NO
设备名称
设备规格、型号
数量（台）
设备单价（万元）
设备总价（万元）
备注
1
固液分离机
HF-500
1
3.5
3.5
2
提升泵
80WFG
2
1.3
2.6
含引水罐
3
化学反应槽
1.0×8.0×1.5
1
3
3
含搅拌机
4
斜管沉淀器
3.6×4.4×3.8
2
8.5
17
含填料
5
加药装置
AHJ-I
4
2.5
10
6
PH调整槽
1.5×3.0×2.2
1
2.4
2.4
含搅拌机
7
中间水箱
3.0×6.5×2.2
1
3.5
3.5
8
二次提升泵
IH65-100（I）
2
0.4
0.8
9
压力滤器
1.6×3.9
2
2.5
5
10
生物碳罐
2.0×5.0
4
5
20
11
污泥泵
G40-1
2
0.45
0.9
12
污泥浓缩罐
2.0×4.5
2
1.8
3.6
13
螺杆泵
1-1B2
2
0.4
0.4
14
箱式压滤机
XAG30/800
1
4.5
4.5
1
小计
77.2
2
3
运输、安装
×8%
6.18
4
配管及阀门
×15%
11.58
5
6
合计
94.96
7
8
设备明细及概算表
项目名称：
合肥四方磷复肥有限责任公司废水处理工程电气、仪表安装工程
序号
设备名称
设备规格、型号
数量（台、套）
设备单价（万元）
设备总价（万元）
备注
1
动力配电箱
JXF-11008
3
1
3
2
PH酸度计
PHG-93
4
0.8
3.2
3
液位控制系统
2
0.1
0.2
4
电磁流量计
2
1.3
2.6
5
电力、控制、测量电缆及照明管线等
3.5
6
小计
12.5
运输、安装
×20%
2.5
合计
15
建筑工程概算书
项目名称：
合肥四方磷复肥有限责任公司废水处理工程土建工程
序号
名称
尺寸（m）
数量（m3）
单价（元）
总价（元）
1
处理车间
12.0×36.0m
432
500
216000
2
予沉池
6.5×3.2×4.2（H）
87.36
400
34944
3
调节池
6.5×12.0×4.2（H）
327.6
400
13
升级会员 