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化工废水

武穴市久安化工有限公司

年产2000t邻氨基苯磺酸项目

生产废水处理工程

设

计

方

案

武汉格林科林节能环保科技有限公司

二○一二年六月

方案简述

一、工程概述

武穴市久安化工有限公司年产2000吨邻氨基苯磺酸建设项目生产废水处理工程设计规模为60m3/d。

废水经处理后，出水水质达到《污水综合排放标准》（GB8978-1996）表4中三级标准。

二、工艺流程简图

生产废水→微电解→调节池→电解反应器→气浮沉淀池→中间池→一级厌氧池→二级厌氧池

上清液至综合调节池

污泥浓缩池→厢式压滤机→干泥外运

冲洗废水

→兼氧池→一级接触氧化池→二级接触氧化池→二沉池→过滤池→高效过滤器→清水池

达标排放

三、经济技术指标

1．工程设计总规模：

60m3/d

2．总投资：

153.38万元

3．吨水投资：

25563.3元/m3

4．运行费用：

电费：

E1=7.02元/m3

药剂费：

E2=0.39元/m3

人工费：

E3=1.67元/m3

污水处理直接运行费用

总运行费用：

∑E=E1+E2+E3=7.02+0.39+1.67=9.08元/m3

方案简述II

目录III

第一章概述4

1.1项目背景4

1.2设计单位概况4

1.3设计依据、原则和内容4

第二章工艺设计6

2.1工程设计规模、原水水质及排放要求6

2.2污染分析7

2.3污染物去除原理及工艺选择9

2.4废水处理工艺流程框图12

2.5主要污染物去除预测一览表14

2.6工程特色设备简介15

2.7污水处理系统设计17

第三章管理机构与劳动定员25

3.1管理机构25

3.2劳动定员26

第四章工程进度27

4.1工程内容27

4.2工期27

第五章工程投资和运行费用估算28

5.1编制依据28

5.2主要建（构）筑物一览表28

5.3主要设备材料投资估算29

5.4总投资估算31

5.5运行费用估算31

第六章培训及调试计划33

6.1人员的培训33

6.2工程的调试33

6.3污水处理生化系统调试34

第七章质量保证与售后服务36

7.1质量保证36

7.2售后服务36

第一章概述

1.1项目背景

武穴市久安化工有限公司年产2000吨邻氨基苯磺酸建设项目位于武穴市田镇工业新区（湖北武穴田镇“两型”社会建设循环经济试验区）马口产业园，该项目每年生产邻氨基苯磺酸2000吨，邻氨基苯磺酸是一种重要的活性染料中间体，主要用于制备活性艳红系列染料。

项目产生废水如下：

生产工艺废水50m3/d，设备和地面冲洗废水2.7m3/d。

工艺废水主要成份为残留邻硝基氯苯、二硫化钠、反应生成的盐类、硫化物、挥发酚、酸碱液等，其成分复杂、盐分高、有机物浓度高。

为贯彻我国的环境保护政策、执行行业和地方的环保法规，控制污染，保护环境，实现企业的可持续发展，按“三同时”原则，该公司决定兴建一套废水处理系统。

武汉格林科林节能环保科技有限公司针对武穴市久安化工有限公司年产2000吨邻氨基苯磺酸建设项目生产废水的特性及处理要求，编制此废水处理工程设计方案。

1.2设计单位概况

武汉格林科林节能环保科技有限公司成立于2007年，公司拥有《工程设计资质证书》（水污染防治工程、大气污污染防治工程专项乙级），已通过ISO9001：

2008质量管理体系认证。

具备设计、施工、安装、调试、运营管理一条龙服务的能力，是集水污染治理新技术新工艺开发、工程总承包和咨询服务于一体的环保工程企业。

公司十分重视技术进步和科技创新，与多所高校建立了紧密的合作关系。

公司建立了一支由教授、高级工程师、工程师等各层次技术人员组成的高素质专业队伍。

现有员工85多名，其中技术人员22名，涵盖了环境工程、给水排水、机械、结构、暖通、概预算、电气、自控和仪表等专业。

公司技术人员从事相关专业多年，积累了优秀的工程业绩以及丰富的各种污水处理经验，形成了独有的技术优势。

1.3设计依据、原则和内容

1.3.1设计依据

（1）武穴市久安化工有限公司年产2000吨邻氨基苯磺酸项目废水处理工程要求

（2）武穴市久安化工有限公司提供的水量、水质情况

（3）《污水综合排放标准》GB8978-1996

（4）《中华人民共和国环境保护法》

（5）《中华人民共和国水污染防治法》

（6）《地表水环境质量标准》GB3838-2002

（7）《室外排水设计规范》GB50014-2006

（8）《给排水设计手册》（1—12卷）

（9）《建设项目环境保护管理条例》（1998年11月29日国务院令）

（10）《给排水工程钢筋混凝土水池结构设计规范》CECS138-2002

（11）《声环境质量标准》GB3096-2008

（12）《混凝土结构设计规范》GB50010-2002

（13）《建筑结构荷载规范》GB50009-2001

（14）《砌体结构设计规范》GB50003-2001

（15）《建筑设计防火规范》GB50016-2006

（16）《建筑照明设计规范》GB50034-2004

（17）《建筑结构制图标准》GB/T50105-2001

（18）其它相关规范及标准

1.3.2设计原则

1.3.2.1符合国家、地方的法律、法规以及业主的要求。

采用先进成熟的处理工艺，保证处理后的污水达到业主要求的排放标准；

1.3.2.2力求废水处理工程达到投资省、占地少、能耗低、运行管理方便、出水水质好的目的；

1.3.2.3设备、器材及电气部分采用名牌厂家产品，质量可靠；

1.3.2.4采用切实可行的技术手段，提高装备水平，使污水处理站的生产尽可能实现自动化操作，以减少运行人员，降低劳动强度；

1.3.2.5妥善处理污水处理过程中产生的栅渣、污泥、气味等，不对环境产生二次污染；

1.3.2.6污水处理站整体环境与周围环境相协调。

1.3.3设计内容

1.3.3.1污水处理工艺方案的设计说明；

1.3.3.2污水处理系统中新建建、构筑物的参数设计；

1.3.3.3工艺设备、电气设备及自控仪表的选型；

1.3.3.4工程投资估算及运行成本分析；

1.3.3.5平面布置图。

第二章工艺设计

2.1工程设计规模、原水水质及排放要求

2.1.1设计规模

武穴市久安化工有限公司年产2000吨邻氨基苯磺酸建设项目废水处理工程废水主要来源于以邻硝基氯苯为原料，经过硫化、水洗、氧化、水解、还原、浓缩、酸化、过滤、水洗及烘干等生产过程，其中生产工艺废水50m3/d，设备和地面冲洗废水2.7m3/d，总设计规模60m3/d。

废水原水质情况见2-1，排放要求见2-2。

2.1.2原水水质

表2-1废水水质表（单位：

mg/L，色度为倍，pH无量纲）

指标

水量

CODCr

BOD5

硫化物

色度

挥发酚

60m3/d

20000

4000

6000

300

2.1.3排放要求

废水经过处理后，出水水质指标达到《污水综合排放标准》（GB8978-1996）表4中三级标准。

表2-2排放要求（单位：

mg/L，色度为倍，pH无量纲）

项目

CODCr

BOD5

硫化物

色度

挥发酚

排放标准

≤500

≤300

≤400

≤1

—

≤2

2.2污染分析

该项目产生的废水废水种类主要有硫化反应废水、水洗工序废水、酸化过滤废水、水洗烘干废水、车间冲洗废水和喷淋废水。

生产废水中主要含有邻氨基氯苯、二硫化钠、反应生成的盐类、硫化物、挥发酚、酸碱液等，废水中主要污染因子为CODcr、BOD5、SS和pH值。

产品主要生产工艺如下：

（一）硫化反应

将原料Na2S和硫磺按1：

1比例用水配成溶液后，投入硫化反应釜中（80℃左右），再加入原料邻硝基氯化苯发生硫化反应，其反应方程式为：

（二）氧化反应

将硫化反应生成的颗粒物进行水洗，洗净后投入氧化反应釜中，滴加盐酸和已配好的氯酸钠溶液（比例为6：

1）发生氧化反应,其反应方程式为：

（三）还原反应

再将其投入还原反应釜，通入氢气和催化剂，将其还原成邻氨基苯磺酸后过滤，再进行浓缩蒸馏，加入浓盐酸至酸性。

冷却至室温，析出邻氨基苯磺酸晶体，过滤甩干后得到成品。

其反应方程式为：

工艺流程及主要产污节点如下：

废水污染源主要来源于硫化、水洗、酸化、水洗烘干、冲洗及喷淋工段，见下表。

表2-3工艺污染源分布表-废水

污染类型

污染排放编号

工段名称

主要污染因子

废水

硫化反应

二硫化钠、盐类

水洗工序

硫化物、色度、挥发酚

酸化过滤

盐类

水洗烘干

SS、挥发酚

车间冲洗

SS、酸碱液

喷淋

酸碱液

2.3污染物去除原理及工艺选择

2.3.1污染物去除原理

（1）SS的去除

废水中大颗粒的SS主要依靠格栅、沉淀等方式去除，小颗粒的SS及胶体则依靠化学絮凝、气浮及生物分解作用去除。

化学絮凝是通过加入化学絮凝剂，使水中的胶体和悬浮物质通过压缩双电层、电性中和、网捕或卷扫、吸附架桥的原理凝聚成大颗粒悬浮物而去除。

残余的有机胶体物质则可以通过微生物的降解作用而去除。

（2）COD的去除

废水中的COD主要依靠生化处理去除。

废水的生化处理是在适宜的环境条件下，利用微生物吸附、降解废水中有机污染物的一种生物处理方法。

根据微生物对氧的需求不同，可以把生化处理分为好氧处理和厌氧处理两大类。

好氧处理是利用微生物在有氧条件下，能将废水中的一部分有机物用于合成新的细胞，将另一部分有机物进行分解代谢以便获得细胞合成所需能量的特性，从而去除废水中有机污染物，其最终产物是CO2和H2O。

好氧处理需要源源不断的供给氧气，处理速度快，污泥负荷相对低，出水水质好。

厌氧处理是指在厌氧条件下由多种（厌氧或兼性）微生物的共同作用下，使有机物分解并产生CH4和CO2的过程。

厌氧分三个阶段：

①水解阶段：

复杂的有机物在厌氧菌胞外酶的作用下，首先被分解为较简单的有机物，继而在产酸菌的作用下经厌氧发酵和氧化转化为乙酸、丙酸、丁酸等脂肪酸和醇类。

②产氢产乙酸阶段：

产氢产乙酸菌能把除乙酸、甲酸、甲醇以外的第一阶段产生的中间产物（如丙酸、丁酸等脂肪酸和醇类）转化为乙酸和氢，并有CO2产生。

③产甲烷阶段：

产甲烷菌将第一、二阶段产生的乙酸、氢和CO2等转化为甲烷。

厌氧不需要供给氧气，污泥负荷相对较高，能处理较难生物降解的物质，但所需时间长，出水一般需要后续处理才能达到排放标准。

（3）BOD的去除

废水中BOD的去除原理与COD基本相同。

（4）盐类的去除

废水中含有一定量的盐分，其浓度过高对后续微生物的活动会产生抑制作用，从而使得生化处理效果大大降低，因此需在预处理阶段进行去除。

盐类的去除目前主要采用的方法有多效蒸发、电解、氧化及加药沉淀等。

多效蒸发是利用蒸发过程中盐类物质和水分离从而盐类物质的去除，这种方法既可以去除废水中的盐，又可以回收盐类；电解是利用直流电或原电池进行氧化还原反应去除各种离子、无机物和有机耗氧物质；氧化法是以Fe2+为催化剂，向水中投加H2O2，通过其强氧化作用氧化水中的有机物和无机物达到去除盐类的方法；加药沉淀法是利用废水中某些盐类的离子易与其它化合物反应生沉淀从而达到去除的目的。

2.3.2工艺选择

（1）物化处理工艺

常用的物化处理方法很多，其中应用得最广的是沉淀和气浮方法。

沉淀分离的特点是投资小、占地面积大、处理时间长、污泥含水率高、运行管理简单、故障率低等；气浮分离的特点是分离速度快、污泥含水率低、占地面积小，但一次性投资较大。

电解作为物化处理的一项新技术，近来在废水处理上应用日益广泛，其处理效果好，反应快、可处理污染物种类多。

电解法能够一次除去多种污染物（①各种离子状态的污染物如CN-、AsO2-、Cr6+、Cd2+、Pb2+、Hg2+等；②各种无机和有机的耗氧物质；③致病微生物），其占地小，节省一次投资，易于实现自动化，药剂用量少废液量少，通过调节电压和电流，可以适应较大幅度的水量与水质变化冲击。

电解是利用直流电进行对溶液进行氧化还原反应的过程，废水中的污染物在阳极被氧化，在阴极被还原，或者与电极反应产物作用，转化为无害成份或被分离除去。

针对本项目中废水的盐分高、成份复杂，难生化等特点，预处理采用“电解+气浮+沉淀”工艺。

（2）生化处理工艺

由于邻氨基苯磺酸生产过程中所产生的污染物浓度较高，需采用厌氧工艺，降低废水污染物浓度后与其它废水混合后进入后续处理系统。

厌氧是由Lettinga在20世纪70年代开发的工艺。

待处理的废水被引入厌氧反应器的底部，向上流过由絮状或颗粒污泥组成的污泥床，废水与污泥相接触而发生厌氧反应，产生沼气引起污泥床扰动。

在污泥床产生的气体中有一部分吸附在污泥颗粒上，自由气泡和附着在污泥颗粒上的气泡上升至反应器顶部，污泥颗粒上升撞击到脱气挡板的底部，引起附着气泡的释放，脱气的污泥颗粒沉淀回污泥层表面，自由气体被收集到反应器顶部的集气室内。

剩余固体和生物颗粒从液体中分离并通过反射板落回污泥层上。

厌氧反应过程包括水解、酸化、产乙酸和产甲烷等，通过多种不同的微生物参与底物的转化过程而将底物转化为最终产物——沼气、二氧化碳和水等无机物。

但它具有其它厌氧处理工艺（厌氧流化床、厌氧滤池等）难以比拟的优势，可实现一体化，具有很高的处理能力和处理效率，尤其适用于各种高浓度有机废水处理。

邻氨基苯磺酸生产废水中难降解的大分子有机物基数较大，厌氧去除率有限，仍有不少残留的大分子有机物（但聚合度已经降低）进入后续处理系统，为确保后续好氧处理效果，采用二级厌氧处理。

好氧处理采用接触氧化法，目前常用的好氧工艺有SBR法、氧化沟、传统活性污泥法等，下面将几种常用处理方案作一综合比较，见下表：

表2-4常用好氧工艺处理综合比较

项目

SBR法

氧化沟

传统活性污泥法

接触氧化法

主要建、构筑物

SBR池、

鼓风机房

氧化沟、

二沉池

鼓风机房

好氧池、二沉池、

鼓风机房

接触氧化池、二沉池、鼓风机房

占地面积

较小

较大

适中

能耗

较低

运行管理要求

自控要求高，

运行管理复杂

运行管理较简单

运行管理简单

抗冲击负荷

强

一般

较强

处理效率

高

土建费用

较小

较高

适中

设备费用

设备较多，

自控要求高

设备较少，

自控要求低

设备较少，

自控要求低

设备较少，

自控要求低

总投资

较大

较小

运行费用

较低

综合考虑废水排放指标及处理效率和经济性原则，好氧处理采用二级接触氧化。

因此生化处理采用“两级厌氧+两级好氧”工艺。

2.4废水处理工艺流程框图

酸性废水

微电解反应池

碱性废水

调节池

气浮沉淀池

电解反应器

PAC

剩余污泥

中间池

剩余污泥定期排放

一级厌氧池

回

流

污

泥

剩余污泥定期排放

二级厌氧池

兼氧池

冲洗废水

鼓风机

一级接触氧化池

回

流

污

泥

二级接触氧化池

至综合调节池

PAM

鼓风机

厢式压滤机

达标排放

清水池

高效过滤器

过滤池

干泥外运

上清液

滤液

PAM

剩余污泥

污泥浓缩池

二沉池

生产废水按碱性和酸性废水经厂区车间废水分类分质管道收集进入污水处理站；

酸性废水首先经微电解反应池预处理后和碱性废水经调节池均质均量调节后由泵提升进入电解反应器；

电解反应器内通过直流电的电解发生氧化还原作用去除废水中的污染物，电解处理后废水进入气浮沉淀池实现固液分离；

气浮出水进入中间池；中间池内废水经泵提升进入两级厌氧池；

在厌氧池内，通过多种不同的微生物参与底物的转化过程而将有机污染物转化为最终产物—沼气、二氧化碳和水等无机物。

厌氧池出水进入兼氧池，池内污泥定期回流至厌氧池内；

兼氧出水中自流进入一级接触氧化池，同时车间冲洗废水通过管道收集也进入一级接触氧化池，池内设置曝气管曝气曝气。

一级接触氧化池出水自流进入二级接触氧化池，经过两级好氧曝气处理后，废水进入斜管二沉池进行固液分离，上清液自流进入过滤池，过滤池出水经高效过滤器处理后出水进入清水池。

清水池出水达标排放。

二沉池污泥部分回流至生化系统，补充微生物量，剩余污泥排至污泥浓缩池。

浓缩后的污泥经压滤脱水处理，干化污泥外运处置。

污泥处理的目的是分解有机物，使污泥稳定化。

根据本废水处理工程实际情况选择厢式压滤机处理污泥，系统产生的物化污泥及剩余生化污泥通过污泥浓缩池浓缩后经泵送至压滤机进行压滤脱水，干泥定期外运理。

本方案采用压滤机处理物化污泥和生化污泥，经过压滤的污泥含水率达到60%左右，便于处理。

2.5主要污染物去除预测一览表

表2-5主要污染物去除预测表（单位：

mg/L，pH无量纲）

项目

设计单元

CODcr

BOD5

硫化物

色度

挥发酚

调节池

进水

20000

4000

6000

300

出水

19000

4000

6000

300

去除率

—

电解

进水

19000

4000

6000

300

出水

12350

3200

4800

180

6.4

去除率

35%

20%

50%

40%

60%

气浮

沉淀池

进水

12350

3200

4800

180

6.4

出水

7410

2720

1440

3.5

5.44

去除率

40%

15%

70%

30%

50%

15%

两级厌氧

进水

7410

2720

1440

3.5

5.44

出水

1482

408

864

2.1

3.81

去除率

80%

85%

40%

—

30%

兼氧池

进水

1482

408

864

2.1

3.81

出水

1260

368

778

1.9

3.81

去除率

15%

10%

—

两级好氧

进水

1260

368

778

1.9

3.81

出水

252

389

0.86

1.53

去除率

80%

85%

50%

55%

40%

60%

二沉

进水

252

389

0.86

1.53

出水

227

53.2

273

0.86

43.2

1.53

去除率

10%

30%

—

20%

—

过滤

进水

227

53.2

273

0.86

43.2

1.53

出水

227

53.2

273

0.86

43.2

1.53

去除率

—

排放标准

≤500

≤300

≤400

≤1

—

≤2

2.6工程特色设备简介

结合理论研究和工程实践经验，本工程的关键设备采用我公司所研发的技术设备如“GGCI布水系统”等特色设备，可以提高设施的处理效率，节约运行成本。

2.6.1管状可变微孔曝气器

在废水处理工程中，好氧曝气系统的能耗是废水处理能耗的最主要组成部分，因此应合理地选择高效节能的曝气器。

一般常用的曝气方式有射流曝气、盘状曝气器和可变微孔管状曝气等，现将几种主要曝气方式的比较列表如下（见表2-4）。

表2-6曝气方式的比较

曝气方式

项目

管状微孔曝气

射流曝气

盘状曝气器

动力效率

高

中

高

运行成本

低

中

低

O2利用率

高

中

高

应用范围

应用广泛稳定可靠，适合本工程

适用于中小型污水处理厂

应用广泛稳定可靠，适合本工程

运行稳定性

良好

一般

占地

占地较大

占地小

占地较大

噪音

噪音较大

噪音小

噪音较大

运行状况

运行稳定

由于废水中含有泥沙杂质，喷嘴易磨损，导致充氧效率大大降低

盘片易脱落

维修

安装维修方便

维修不方便

维修极不方便

可变微孔曝气管是一种负压设计的曝气设备，是一种具有微孔曝气、防堵塞、有效服务面积大、气泡直径小和氧气利用率高等特点的高效曝气设备。

其氧气利用率可达20%以上，并已在工程中长期运行使用，取得了良好曝气效果。

目前可变微孔曝气管的膜采用高质量的进口原材料，确保了使用寿命。

在废水处理站的运行中，动力消耗是运行费用主体，而曝气的动力消耗是整个系统低整个污水处理系统的运行费用，这种曝气装置是一种先进实用的曝气装置。

动力消耗的主要来源。

在运用管状可变微孔曝气器后，可减少风机的动力消耗，降低整个废水处理系统的运行费用，这种曝气装置是一种先进实用的曝气装置。

可变微孔曝气装置是一种理想的溶氧效率高、检修方便、操作可靠的曝气装置。

与其它曝气装置相比，该曝气装置具有以下优点：

1不易被腐蚀，使用寿命长；

2检修方便，维护简单；

3曝气效率高等。

根据具体情况，曝气装置安装在水深4～6m处，气泡在其表面逸出时，直径约为50μm。

这种微小的气泡使得氧气接触面积增大和氧气传送效率得到提高。

本曝气系统更能充分发挥好氧段去污功效，同时由于可变微孔曝气管布置在池底部，曝气均匀、曝气效率高，对整个池内的泥水形成很好的搅动，提高了好氧系统的去污功效。

2.6.2GGCI布水系统

我公司改进了传统厌氧布水系统，采用已实用新型的GGCI布水系统进行布水。

这种布水方式很好地解决布水不容易均匀的问题。

厌氧池利用GGCI布水器的布水作用，使污泥在反应池内与污水充分混合，没有污泥聚集现象。

自动高效GGCI布水系统是根据目前各种布水器的特点而研究开发出来的，是一种理想的高效节能、操作可靠的布水系统。

自动高效GGCI布水器是利用虹吸管中快速流动的水流将主管道中的空气带走，使主管道内形成一定的真空度，在管道内外大气压的作用下容器中的水进入主管道后排入池中。

由于水流速度很快，布水能在短时间内完成，达到脉冲的效果，搅起池底的污泥，使池内废水、污泥不断充分混合处于流化状态，厌氧菌与废水中的有机物得到充分的接触反应。

该布水器具有以下优点：

1结构简单，不需复杂设备，整个布水过程靠水力自动完成，维护管理方便；

2能耗低，效率高，除提升来水外无需其他的动力；

3配水均匀，水力搅拌效果好；

4使用寿命长，无需维修。

下表对GGCI布水和潜水搅拌两种比较常见的布水方式进行了比较，可以清楚的看出GGCI布水的优越性。

表2-7

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