工业废水污水处理厂初步设计方案.docx
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工业废水污水处理厂初步设计方案
工业废水污水处理厂初步设计方案
1概况
xxxx公司生产过程中,产生的废水主要来自工艺水、水膜除尘排放水、初期
雨水、车间地面冲洗水和生活污水,统称为综合废水。
设计排放废水总量840t/d。
本工程采用以物化/生物处理技术为核心工艺,废水处理后达到城镇污水排放
标准(GB18918-2002)一级A标准。
该套处理工艺具有抗冲击负荷能力强,处理效果好,出水稳定,容易控制,
运行管理方便等特点。
2设计依据
1、《污水综合排放标准》(GB8978—1996);
2、《城镇污水排放标准》(GB18918-2002);
3、《管道仪表流程图设计规定》(HG20571-95);
4、《化工装置管道布置设计规定》(HG20549-1998);
5、《化工管道设计规》(GB/T20801-2006);
6、《化工建设项目噪声控制设计规定》(HG20503-92);
7、《化工设备管道外防腐设计规定》(HG/T20679-1990);
8、《石油化工企业设计防火规》(GB50160-2008);
9、《工艺系统设计管理规定》(HG20559-93);
10、《工艺系统设计文件容的规定》(HG20549-1998);
11、《钢结构工程施工质量及验收规》(GB50205-2001);
12、《机械设备安装工程施工及验收通用规》(GB50231-98);
13、《电气施工工程质量验收规》(GB50303-2002);
14、《电器装置安全工程低压电器施工与验收》(GB50254-96);
15、国家建筑标准设计《给水排水标准图集》(合订本S1、S2、S3);
16、国家建筑标准设计《矩形钢筋混凝土清水池》(96S824);
17、有关的土建及工程施工安装定额等;
18、有关设备厂商的设备、仪表及控制设备的报价等;
19、用户提供的设计基础资料。
3设计原则
1、全面规划,合理布局,充分利用现有地形条件,尽量减少占地面积,使处
理工程流程布局合理通畅;
2、管线合理布置充分利用现有的设置及现有的地形条件;
3、控制总体投资,同时污水处理装置尽可能选用先进、节能技术与环保设备;
4、污水处理工艺采用成熟、先进,易管理、易操作的处理工艺,保证长期安
全、稳定、可靠的运行;
5、处理设施整体工程施工周期短,安装、检修方便,投运后装置易于管理,
自动化程度高,抗冲击能力高;
6、污水处理设施布局与周边环境协调,不会对周边环境造成二次污染;
7、处理工艺流程合理,处理后达标回用,日常运行安全可靠。
4水质指标
4.1处理水量
废水排放总量为
3
,设计放大系数
3
580m/d
K=1.5,设计水量为840m/d。
设计
3
处理规模为:
Q=35m/hr,按24小时连续运行。
4.2设计进水水质指标
综合废水水质见表1。
表1
废水水质指标
水量
CODcr
BOD5
SS
氨氮
石油类
温度
废水来源
(m3/d
pH
)
(mg/L)
(mg/L)
(mg/L)
(mg/L)
(mg/L)
(℃)
工艺废水
440
12
1000
340
200
4.2
195
45
非正常工艺
4
13
3000
-
350
10
50
45
废水
水膜除尘飞
30
3
-
-
1000
2
40
水
循环冷却水
80
-
10
-
100
-
-
-
初期雨水
40
-
300
-
300
-
100
-
生活污水
30
-
300
150
200
-30
-
-
车间冲洗水
20
-
300
-
300
-
170
-
4.3处理后出水水质标准
综合废水处理后达到《城镇污水排放标准》(GB18918-2002)一级A标准
,具体指标见表2。
表2
处理后出水水质标准
CODcr
BOD5
SS
石油类
氨氮
动植物油
PH
(mg/L)
(mg/L)
(mg/L)
(mg/L)
(mg/L)
(mg/L)
6.0~9.0≤50
≤10
≤10
≤1
≤5
≤1
5生化法处理介绍
生化法主要是利用好氧、兼氧及厌氧等微生物在各自生长的条件下,通过自
身新代来降解有机物的过程。
一般来说,生化法处理工艺分为有氧处理工艺及厌
氧处理工艺两大类,在这两类中均有兼氧性微生物的存在。
有氧处理主要是利用好氧微生物及兼氧微生物有氧繁殖与代活动,将有机物
合成自身的物质或分解转化成CO2和H2O的过程。
过程中需要有适当的氧及水体中
各种营养物;厌氧处理是利用厌氧微生物及部分兼氧微生物无氧(或绝氧)繁殖
与代活动,将有机物合成自身的物质或分解转化成甲烷及CO2等,这过程中不需供
氧,对水体中各种营养物比例要求不高。
5.1厌氧处理
废水厌氧生物处理是指在无分子氧条件下通过厌氧微生物(包括兼氧微生物)
的繁殖与代活动,将废水中的各种复杂有机物分解转化为甲烷和二氧化碳等物质
的过程。
厌氧生物反应可分为水解酸化、产氢及产乙酸和产甲烷等三个阶段。
在水解酸化阶段,复杂的大分子、不溶性有机物先在水解产酸菌细胞外酶的
作用下水解为小分子、溶解性有机物,再在细胞分解产生挥发性有机酸、醇类、
醛类等。
在产氢产乙酸阶段,前一阶段产生的各种有机酸被产氢产乙酸菌分解转
化为乙酸和H2。
在产甲烷阶段,产甲烷菌将乙酸、乙酸盐、CO2和H2等转化为甲烷。
从微生物和化学角度来看,厌氧处理虽仅提供一种预处理,但它能耗低,且
去除污染物量大,又能改善可生化性,故而在高浓度有机废水的生化处理中,厌
氧工序必不可少。
当然,它还需要好氧后处理以去除出水中残余的有机物才能达
标。
5.2好氧处理
好氧反应是指兼氧和好氧微生物在分子态氧存在的条件下,以废水中的有机
物为反应底物,将其分解为CO2和H2O的过程。
好氧生物处理是去除污水中有机物的常规的、经济的、有效的方法,分为活
性污泥法和生物膜法。
一般来说,活性污泥法适用于规模较大的处理厂,对管理要求较高的场合。
生物膜法适用于规模较小,水质水量变化较大,对管理要求较低的场合。
活性污泥法的典型工艺有:
传统活性污泥法、氧化沟、SBR(包括CASS、MSBR、
UNITANK)等。
生物膜法的典型工艺有:
流化床、生物滤池、生物转盘、生物接触氧化法等。
6处理工艺选择
6.1工艺设计考虑要点
6.1.1工艺废水温度高
工艺废水温度与二甲醚生产装置换热效果有关,结合以往经验,废水可能在40~70℃之间。
对于生物厌氧可分为常温消化、中温消化、高温消化三种类型,
常温适宜温度10~30℃,中温消化适宜温度33~38℃,高温消化适宜温度50~
55℃。
考虑好氧温度不宜过高,随意最佳控制温度在33~38℃之间,此时厌氧消化效率较高。
当温度超出适宜温度围时,厌氧消化反应速率则急剧下降。
厌氧消
化的允许温度波动围为±1.5-2.0℃。
当波动围为±3℃时,就会严重抑制消化速率。
当波动围超过±5℃时,就会使有机酸大量积累而破坏厌氧消化过程的正常运
行。
所以设计时考虑夏季工艺水降温问题,使工艺水降到40℃。
6.1.2冬季废水温度低
由于厂址位于市,冬季温度比较低,可能造成废水温度低,对厌氧好氧工艺
造成波动影响,所以在工艺设计时,考虑设施保温、加热问题。
固在设计时考虑
构筑物修建尽量采用地下式、半地下式,上面加盖的方式保温。
特别是后续好氧
工艺,适宜温度在20-35℃,在每个阶段考虑加热措施。
6.1.3开车工艺水COD高
开停车及异常事故造成废水COD高,一般可达3000~4000mg/L,如果这部分
水排入污水处理系统,将是致命的破坏,造成污水处理系统瘫痪,所以这部分工
艺水必须排入事故池,采用循环冷却水或其他废水混合,将COD降到正常工艺水
水平,再进入生化处理系统。
这样能保证系统的稳定运行。
6.1.4水质波动造成COD不合格
生化处理系统是一个微妙的生态处理系统,受影响因素很多,偶尔可能造成
出水COD波动,甚至出水不合格,如果出现这种情况,可考虑将废水排入调节池
池或者活性炭吸附保护装置,保证二甲醚生产不受影响。
6.2工艺选择
综合废水中有来自水膜除尘水、车间地面冲洗水、生活污水、初期雨水,这
些水悬浮物、大颗粒杂志存在,所以首先采用机械格栅去除。
又由于生产工艺废水中含有油和蜡,冬季凝固浮在水面,夏季液态浮油,这
些物质属难生物降解物质,必须采用隔油池去除,否则蜡会挂在生物载体上,影
响生物活性。
在废水处理中,BOD5和CODcr是表征水质常用的两个指标,用BOD5/CODcr值评价
废水的可生化性,一般地,BOD5/CODcr比值越大,说明废水可生化性越好,可参照
下表3所列的数据来评价废水的可生化性。
表3
废水可生化性评价参考数据
BOD5/CODcr
>0.45
0.3-0.45
0.2-0.3
<0.2
可生化性
好
较好
较难
不宜
废水的可生化性越高,BOD5、CODcr的去除率越高,出水中残存的CODcr越低,
相反则越高。
本工程综合废水中工艺水BOD5/CODcr预计0.35左右,考虑出水CODcr要求小于
50mg/L,必须设置厌氧池,提高废水的可生化性,再进行好氧生物处理。
厌氧池
采用厌氧接触氧化工艺,悬挂生物载体,提高生物量。
综合废水中,水膜除尘废水pH较低,工艺废水pH较高,无论废水pH高或低
对后续生物处理都是不利的,进入后续废水pH最好控制在7-8之间。
根据水质情
况,把循环冷却水、初期雨水、水膜除尘废水、工艺废水、生活污水、地面冲洗
水混合,混合后调节pH值,进入后续生物处理。
后续生物处理采用成熟的生物膜工艺,即循环流化床和接触氧化池。
接触氧
化工艺是目前应用最广泛的处理工艺,不但处理效率高,而且容易操作。
生物废水处理后,考虑出水CODcr要求小于50mg/L,还要深度处理,采用活
性碳生物质反应器,在生物活性炭吸附、生物氧化、过滤等协同作用下,进一步
去除废水中的有机物。
过滤采用先进的纤维束过滤器,与以往的石英砂过滤器相比,具有很大优势,见表4。
表4改性纤维球过滤器与传统过滤器的性能对比
序号
性能指标
纤维束滤器
纤维球过滤器
核桃壳过滤器
石英砂过滤器
1
滤速
25-35m/h
20-30m/h
20-30m/h
15-20m/h
2
出水浊度
≤5FTU
2-5FTU
2-5FTU
<5FTU
3
截污容量
3
3
6-20Kg/m
3
5-20Kg/m
6-20Kg/m
5-15Kg/m
4
反洗用水
0.5-1%
2-3%
2-5%
2-5%
5
清洗方式
压缩空气
压缩空气或搅拌
压缩空气或搅拌
水洗或气水结
机
机
合
6
清洗洁净程
清洗彻底
有10%污泥残留
一般
一般
度
7
操作难度
简单
繁琐
繁琐
繁琐
8
滤料损失
无
有
有
有
9
滤料寿命
10年以上
1-2年
3-5年
3-5年
10
占地面积
石英砂器的1/3
石英砂器的2/3
石英砂器的2/3
1
污泥处理也是新建污水处理站关键的问题,以往采用板框压滤机、离心机、
带式压滤机等,从多年运行来看,还是有些不足。
为此我们自主研发了具有专利
技术的叠螺污泥脱水机,其优势见表5。
表5脱水机比较
叠螺脱水机带式脱水机板框式脱水机离心式脱水机
机器
简略图
脱水方式
滤饼过滤脱水
筛网过滤脱水
筛网过滤脱水
离心脱水
对环境
小
大
大
小
影响
占地
小
大
大
需要
用电量
非常少
大
中
最大
清洗冲淋水
非常少
非常大
小
小
用量
运转噪声、
小
大
大
极大
震动
维修管理
操作时间短,便宜
操作时间长
操作时间长
操作时间长
含油污泥
可以
难以维持
难以维持
可以
24小时无人
可以
不可以
不可以
不可以
连续运行
6.3工艺流程
综合以上分析,结合以往该类废水处理经验,本工程废水处理工艺流程如图1。
图1二甲醚废水处理工艺流程图
6.4处理工艺流程简述
本设计中,处理工艺分为预处理单元、生化处理单元、深度处理、污泥处理药剂配投等五部分:
※预处理:
事故储罐、初沉池、隔油池、调节池、pH调节池;
※生化处理:
厌氧池、接触氧化池、混凝斜板沉淀池;
※深度处理:
生物质反应器、纤维束过滤器、清水池;
※污泥处理:
污泥浓缩池、叠螺污泥脱水机;
※药剂配投:
酸配投、PAC配投、PAM配投;
根据水质特点,水膜除尘废水、地面冲洗水、生活污水、初期雨水经过格栅池除渣后进入初沉池,沉淀后进入调节池;工艺废水经过隔油池,进入调节池;如果排放非正常工艺废水,则这部分水进入事故池。
由于调节池废水显碱性,所
以调节池出水进入PH调节池,废水pH调到8后,进入厌氧池进行厌氧氧化、酸化水解,降解有机物,同时提高废水的可生化性;厌氧池出水进入接触氧化池进行好氧氧化,将有机物氧化分解,大部分有机物在此氧化分解。
生物接触氧化池
出水经投加絮凝剂后,进入混凝斜板沉淀池,使脱落的微生物和部分难降解有机
物在此去除。
斜板沉淀池出水进入中间水箱,泵入生物生物质反应器,在微生物
和活性炭吸附的协同作用下,去除废水中有机物和色度;生物质反应器出水经过
纤维束过滤器去除悬浮物。
如果出水没有达标排回调节池重新处理,如果达标排
到混合水池,与雨水、循环冷却水混合,排到厂外排水沟。
初沉池、混凝斜板沉淀池污泥排入污泥浓缩池,污泥采用叠螺污泥脱水机脱
水,泥饼外运。
6.5工艺特点
该组合工艺具有下列特点:
1、
厌氧池可将难降解和大分子有机物酸化
水解成小分子有机物,利于微生物氧化分解,提高废水的可生化性;
2、
由于填料比表面积大,池充氧条件好,氧
化池单位容积的生物量高于活性污泥曝气池,具有较高的容积负荷;
3、
由于相当一部分微生物固着生长在填料
表面,不需要设污泥回流系统,也不存在污泥膨胀问题,运行管理简便;
4、
由于池生物固着量多,水流属完全混合
型,因此对水质水量的骤变有较强的适应能力;
5、
因污泥浓度高,当有机负荷较高时,其F/M
仍保持一定水平,因此污泥产量低;
6、
污泥处理采用叠螺污泥脱水机,污泥含水
率低、占地面积小、耗能低、噪音低、24小时连续运行、无人看守;
7、
纤维束过滤器纳污能力强、滤速快、过滤
精度高、占地面积小;
8、
工艺处理效率高,运行费用低,操作简单
等优点。
7处理建(构)筑物及主体设备选型
7.1预处理单元改造设计
7.1.1格栅池
格栅池安装格栅,过滤悬浮杂质。
地下式,钢砼结构。
尺寸:
L×B×H=2000×600×2500mm;
数量:
1座。
※机械格栅
采用回转式齿耙机械格栅。
型号:
GS-600;
功率:
1.5Kw;
数量:
1台。
7.1.2斜板隔油池
斜板隔油池去除油蜡。
半地下式,钢砼结构。
带活动盖。
尺寸:
L×B×H=8000×4000×2500mm;分两格。
数量:
1座。
※刮油机
采用行车式刮油机。
型号:
GJ-8-2;
功率:
0.75Kw;
数量:
2台。
7.1.3事故池
生产异常、开车、停车时水质波动大,排入事故池。
半地下式,钢砼结构,有顶盖。
尺寸:
L×B×H=8000×4000×4500mm;
有效容积:
120m3。
数量:
1座。
※提升泵
型号:
CP50.75-50(I);
3
流量:
10m/h;
功率:
0.75KW;
扬程:
10m;
口径:
DN50;
转速:
2840转/min;
数量:
2台。
事故池撇油采用人工手动撇油。
7.1.4初沉池
比重较大的颗粒在此沉降去除。
地下式,钢砼结构。
尺寸:
L×B×H=4000×4000×4500mm;
有效容积:
64m3。
数量:
1座。
※排污泵
型号:
CP5-1.5-50;
3
流量:
18m/h;
功率:
1.5KW;
扬程:
15m;
口径:
DN50;
转速:
2840转/min;
数量:
1台。
7.1.5调节池
各种废水在此汇集,均化水质。
初沉池与调节池合建。
地下式,钢砼结构,有顶盖。
采用穿孔管曝气搅拌。
尺寸:
L×B×H=8000×4000×5500mm;
有效容积:
160m3。
数量:
1座。
※气提泵
3
流量:
40m/h;
※罗茨鼓风机
罗茨鼓风机选用参数:
型号:
GRB65;
供气压力:
0.6kgf/cm2;
供气气量:
4.2m3/min;
电机功率:
7.5KW;
转速:
1400r/min;
数量:
1台。
7.1.6pH调节成套装置
调节池废水呈碱性,采用酸调节pH值。
地下式、钢砼结构。
尺寸:
L×B×H=4000×2000×3500mm;
有效容积:
20m3。
数量:
1座。
※pH控制仪
pH控制系统1套。
7.2生化处理单元
生物处理单元包括厌氧池、接触氧化池、混凝斜板沉淀池。
7.2.1厌氧池
厌氧池设置目的为了提高废水的可生化性,同时废水在厌氧菌的作用下氧化
部分有机物。
地下式、钢砼结构,有顶盖。
厌氧池设计参数:
有效尺寸:
L×B×H=8000×15000×5500mm(含超高0.50m);
有效水力停留时间:
16hr;
3
有效容积:
600m;
置组合填料量:
560m3;
数量:
共1座,分三廊道。
※搅拌机
型号:
QJB0.85/8-260/3-740/C;
功率:
0.85KW;
叶轮直径:
D=260mm;
叶轮转速:
740r/min;
流量:
0.203m3/h;
推力:
290N;
台数:
6台,交替运行。
7.2.2接触好氧池
※接触好氧池
接触氧化采用三级接触氧化,将曝气池分成三个廊道,每个格挂生物组合填
料。
设置目的是对废水中部分有机物进一步转化与降解。
接触氧化池设计参数:
有效尺寸:
L×B×H=8000×15000×5500mm(含超高0.50m);
有效水力停留时间:
15hr;
3
有效容积:
600m;
置填料量:
480m3;
采用微孔曝气器;
供气量:
8.8m3/min;
数量:
共1座,分三廊道。
用罗茨鼓风机供气。
※罗茨鼓风机
鼓风机选用参数:
型号:
GRB100;
供气压力:
0.6kgf/cm2;
供气气量:
8.8m3/min;
电机功率:
15KW;
转速:
1400r/min;
数量:
2台。
※曝气装置
接触氧化池曝气器采用XJBQ型微孔曝气器。
选用参数:
曝气器尺寸:
Φ215mm;
2
服务面积:
0.5m/个;
曝气膜片运行平均孔隙:
80-100微米;
3
空气流量:
2m/个h;
氧利用率:
25%;
3
充氧能力:
0.185KgO2/m·hr;
充氧动力效率:
4.5KgO2/kw·hr;
曝气阻力:
280mmHO;
数量:
240只。
7.2.3混凝斜板沉淀池
废水中悬浮物比较多,投加絮凝剂,去除悬浮物,采用一体化混凝斜板沉淀
池。
半地下式、钢结构。
尺寸:
L×B×H=7000×2400×4000mm;
数量:
1座。
※搅拌装置
搅拌装置减速电机选用参数:
型号:
RS-0.75;
N=0.75Kw;
转速32转/min;
数量:
2台。
搅拌装置配搅拌桨参数:
搅拌桨直径1200mm;
数量2台。
7.3深度处理单元
深度处理包括中间水罐、生物质反应器、纤维束过滤器、清水池。
7.3.1中间水罐
中间水罐起到缓冲作用。
地上钢砼结构。
尺寸:
L×B×H=2000×2000×2500(mm),含超高0.3m;
※过滤泵
参数如下:
型号:
G37-80;
3
流量:
43m/h;
功率:
5.5KW;
扬程:
24m;
数量:
2台。
※变频控制系统
变频控制系统1套。
7.3.2生物质反应器
上部设有进水装置,下部设有排水装置,运行时,水经上部进入,流经活性炭过滤层,从底部流出,同时曝气。
利用活性炭的表面有大量的羟基等官能团,可以对各种性质的物质进行化学吸附,除去水体中异味、有机物、胶体、铁及余氯等,同时降低水体的浊度、色度,使水质清澈透明,减少对后续系统的污染。
地上钢制结构。
尺寸:
Φ×H=3300×5600(mm);
数量:
2台。
含布水、布气装置等。
反洗采用反洗泵。
※罗茨鼓风机
鼓风机选用参数:
型号:
GRB80;
供气压力:
0.6kgf/cm2;
供气气量:
6.16m3/min;
电机功率:
11KW;
转速:
1500r/min;
数量:
2台。
7.3.3纤维束过滤器
纤维束过滤器是一种结构先进、性能优良的压力式纤维过滤设备,它采用高
分子丙纶纤维束作为过滤材料,其滤料直径可达几十微米甚至几微米,达到了微
米级。
相对于粒状滤料,纤维束滤料具有比表面积大,过滤阻力小等优点,解决了
粒状滤料的过滤精度受滤料粒径限制等问题。
是石英砂等颗粒料过滤设备的更新
换代产品。
地上钢制结构。
尺寸:
Φ×H=1500×4500(mm);
反洗采用原水反洗。
※纤维束过滤泵
型号:
G315-80;
3
流量:
44m/h;
功率:
11KW;
扬程