焦化废水深度处理设计方案和对策.docx

1、焦化废水深度处理设计方案和对策1. 项目概述1.1 项目名称山西焦煤集团山西焦化股份有限公司二厂区域焦化废水深度处理工程。1.2 项目概况目前山西焦煤集团山西焦化有限公司二厂区域废水有两大去向：一是生产污水经焦化二厂废水处理站处理后回用于熄焦；二是生产净废水通过各厂总排口最后流入汾河。根据山西焦化有限公司总体规划，1#、2#、3#、4#焦炉即将现有的湿法熄焦改造为干法熄焦，在建的5#、6#焦炉也为干法熄焦，从而导致废水处理系统的尾水没有了出路。国家环保形势的严峻及地方政府对汾河水环境的日益关注，废水深度处理及中水回用的项目实施已迫在眉睫。本项目将二厂区域各工序排水按性质和污染物种类进行分配优化

2、，分别进行污水深度处理、高含盐废水处理、高温废水制冷处理等，使生产废水经处理后达到循环水系统补水水质要求或除盐水站用水水质要求，高温废水经降温后作为冷却水重复回用，从而实现焦化废水零排放，达到节能减排的目的。1.3 项目目的1.通过治理，其废水排放量和污染物排放浓度均有大幅度的减少，且能够实现长期稳定的达标回用，节约新鲜水用量，实现焦化废水的零排放。2.通过治理，控制污染物排放量，避免二次污染，实现环境效益、社会效益的二者统一。3.通过治理，为企业的生存与发展提供有利保证。我公司对山西焦化股份有限公司二厂区域全厂内、外环境进行详细周密的考察后，结合国内外焦化污水处理及回用的先进技术和经验，编制

3、了本设计方案。2. 设计水量、水质及设计要求2.1 污水来源焦化废水是由原煤的高温干馏、煤气净化和化工产品精制过程中产生的。其成分复杂，含数十种无机和有机化合物。无机化合物中主要是大量氨盐、硫氰化物、硫化物、氰化物等；有机化合物中除了酚类外，还有单环及多环的芳香族化合物，含氮、硫、氧的杂环化合物等。焦化废水的主要来源为：煤挟带入水，反应生成水和焦化产品蒸馏、洗涤加入的蒸汽和新鲜水，在与煤气和产品接触后冷凝或分离出来的废水，包括集气管喷淋分离液和初冷却液组成的剩余氨水；氨水工艺中洗氨的富氨水。这两部分废水经蒸氨（回收）后排出。硫氨工艺中的终冷洗苯水；苯、焦油、古马隆等化工产品加工的分离水。2.2

4、 设计水量根据该厂区域废水的水质特点，将其分为四类：生产污水、含盐废水、高温废水和含尘废水。1、生产污水10m3/h 55m3/h 10 m3/h 85 m3/h 40 m3/h 45 m3/h 10 m3/h 121 m3/h 11 m3/h 35 m3/h 20 m3/h 10 m3/h 4.9 m3/h 112 8.68 m3/h 16.6 m3/h 6 m3/h二厂区域生产污水产生量约318m3/h。主要包括#、2#焦炉系统废水、3#、4#焦炉系统废水、焦油加工废水、甲醇生产废水以及在建、拟建的5#、6#焦炉系统废水、醋酸生产废水、粗苯加氢生产废水、合成氨尿素生产废水等。该部分废水含有

5、较高的挥发酚、COD、BOD5、氰化物、硫化物及油类，成分复杂，首先要进入污水处理站进行生化处理，使处理后出水达国家一级排放标准。图1是焦化二厂各污水处理站进水分配方案。2、循环水排污水及除盐站再生废水在建项目、拟建项目完工后，二厂区域循环水总量约为76556m3/h，补水量约为1197m3/h。其中净循环水的排污水量为426m3/h。净循环水一般不与物料直接接触，通过换热器等介质间接换热来冷却物料，排污水中含有少量盐类物质、粘泥等，水质比较清净，因此直接外排。表1是二厂区域循环水系统循环水量、排污水量及补水量情况。除盐站再生废水主要有焦化二厂除盐水站再生废水、焦化四厂除盐水站再生废水以及二厂

6、新建的75吨锅炉配套400吨除盐水装置的除盐站再生废水。除盐站再生废水为集中排放，一至三天排放一次，外排废水中含有较高的盐类物质。表2是各除盐水站新鲜水用量及再生废水排放情况。表1 二厂区域循环水系统循环水量、排污水量及补水量情况名称循环水量（m3/h）排污水量（m3/h）补充水量（m3/h）1#、2#焦炉回收循环水300080（入总排）110热电站循环水220025（入总排）703#、4#焦炉回收循环水324742（入总排）153制冷循环水193519（入总排）5#、6#焦炉回收循环水367536.7（入总排）110制冷循环水114011.3（入总排）34.1脱硫制酸循环水236024（入总

7、排）70.8焦油加工厂循环水142017（入总排）42浊循环水802（入总排）3甲醇合成循环水875043.8（入总排）131.3造气循环水60005.516.5电捕焦油循环水15002.06.0粗苯加氢循环水124815（入总排）35醋酸循环水471528（入总排）98.018万吨合成氨30万吨尿素尿素循环水600030（入总排）108合成循环水1161552（入总排）203.7脱硫循环水10026气源厂气化循环水（软水）17571010（软水）合计76556425.8（入总排）1197.4（不包括软水）表2 各除盐水站新鲜水用量、软水量及再生废水排放量（设计值）新鲜水用量（m3/h）软水（

8、m3/h）再生废水排放量（m3/日）二厂原除盐水站144120576四厂除盐水站180150720二厂新建除盐水站5704004000总计8946705296由表2可知，各除盐水站每日排放再生废水总量为5296m3。除盐站再生废水与循环水的排污水有一个共同特点就是水质清净，水中主要污染物为盐类，因此可统一收集一并处理。3、高温废水二厂区域高温废水主要集中在焦化二厂，直接外排的高温废水有一回收鼓风机冷却水，一回收硫磺结片机退水，一回收区域电气公司变频器室水空调排水，二回收鼓风机冷却水，二回收初冷器防冻水（冬季），供汽引风机、送风机、给水泵冷却水以及锅炉定期排水等，另外一炼焦、二炼焦地面站风机冷却

9、水的排水，目前是进入熄焦水池作熄焦补充水，干法熄焦后，这部分废水也将直接外排。以上废水排放量约达250 m3/h。图2是对焦化二厂直接外排的高温废水的调查情况。 消防水 70m3/h 消防水 2m3/h 消防水 20m3/h 消防水 10m3/h 新鲜水 10 m3/h 消防水 27 m3/h 250m3/h 消防水 30 m3/h 新鲜水 20 m3/h 软水 2.5 m3/h 循环水28 m3/h 30 m3/h图2 焦化二厂高温废水的排放情况 焦化四厂高温废水主要有空分冷却水，水量约为55 m3/h，目前进入循环水系统作为循环水的补充水。除氧站定排、连排的排污水以及给水泵的冷却水，水量约

10、为10 m3/h，进入总排。4、输焦除尘系统废水输焦除尘使用消防水，退水水量约为128 m3/h，其中1#、2#焦炉除尘退水72 m3/h，3#、4#焦炉和5#、6#焦炉除尘退水均为28 m3/h，目前均为直接外排。2.3 污水水质表2 待处理废水水质指标总磷mg/LFe3+mg/LClmg/L浊度mg/L总碱度mg/L硬度mmol/LSO42mg/L溶解固体g/L一生化总出水3.60 0.47 27.84 3.43 122.62 6.8297.11.2二生化总出水0.76 1.24 60.87 4.88 151.90 2.7433.72.1循环水水质指标：总磷2-8 mg/l，Ca含量500

11、mg/l（以CaCO3计），cl-含量300 mg/l，PH8.0-9.2，浓缩倍数2.0。循环水排污一般是在水质超标后排放。分析结果COD为0，悬浮物：二厂东区循环水1mg/l，西区循环水8mg/l。目前除盐站再生废水中和后外排，焦化二厂除盐站再生废水水质分析结果：总磷：0.3mg/l铁：0.54 mg/l浊度：26.16 mg/l碱度：2.3 mol/l硬度：10.47 mol/lSO2-4：1.58g/l溶解性固体：4.3 g/l2.4 处理要求根据当地环保局的要求，污水外排标准执行污水综合排放标准（GB89781996）一级标准，其主要指标如表3所示。表3 出水水质指标水质指标CODC

12、r(mg/L)硫化物(mg/L)pH挥发酚(mg/L)范围1001.0690.5水质指标SS(mg/L)氨氮(mg/L)油(mg/L)氰化物(mg/L)范围501550.5除盐水站水质要求； 电导率10vs/cm硬度5umol/lSi100ug/l3. 设计依据、设计原则及内容3.1 设计依据(1) 二厂区域废水调查情况2009年6月28日由山西焦煤集团山西焦化有限公司提供(2) 废水水质2009年6月28日由山西焦煤集团山西焦化有限公司提供(3) 污水综合排放标准（GB89781996）(4) 室外排水设计规范（GBJ14-87）(5) 城镇污水处理厂附属建筑和设备设计标准（CJJ31-89

13、）(6) 污水再生利用工程设计规范（GB/T50335-2002）(7) 泵站设计规范（GB/T50265-97）(8) 采暖与空气调节设计规范（GBJ19-87）(9) 工业企业噪声控制设计规范（GBJ87-85）(10) 工业企业设计卫生标准（TJ36-79）(11) 建筑设计防火规范（GBJ16-87）(12) 地下工程防水技术规范（GBJ108-87）(13) 工业建筑防腐蚀设计规范（GB50046-95）(14) 建筑抗震设计规范（GBJ11-89）(15) 给水排水工程结构设计规范（GBJ69-84）(16) 建筑结构荷载设计规范（GBJ9-87）(17) 建筑地基基础设计规范（G

14、BJ7-89）(18) 混凝土结构设计规范（GBJ10-89）(19) 通用用电设备配电设计规范（GB50055-93）(20) 工业与民用供配电系统设计规范（GB50052-95）(21) 其它相关的设计规范3.2 设计原则(1) 严格执行国家及地方的现行有关环保法规及经济技术政策。根据国家有关规定和甲方的具体要求，合理地确定各项指标的设计标准。(2) 本着技术上先进、安全、可靠，经济上合理可行的原则，尽量采用技术成熟、流程简单、处理效果稳定的废水处理系统。从降电耗、节约药剂使用量方面精心设计，从技术经济上达到最佳效果。(3) 在总图布置方面，充分利用现有条件，因地制宜，少占用地；同时保证使

15、污水处理设施与周围环境协调一致，不会影响环境美观。(4) 选用的设备自动化水平比较高，易于工人操作管理，减轻劳动强度。同时也要考虑设备的耐用性，以保证长时间免维修正常使用。(5) 废水处理工程中的设备选用国内先进节能优质产品，确保工程质量。3.3 设计内容本项目将二厂区域各工序排水按性质和污染物种类进行分类优化，分别进行污水深度处理、高含盐废水处理、高温废水制冷处理等，使生产废水经处理后达到循环水系统补水水质要求或除盐水站用水水质要求，高温废水经降温后作为冷却水重复回用，从而实现焦化废水零排放，达到节能减排的目的，具体内容如下：(1) 废水深度处理站总平面布置图设计(2) 废水深度处理站工艺设

16、计（污水、污泥处理设计工艺）(3) 废水深度处理站主体工艺构筑物、设备选型设计(4) 电气及自动控制设计(5) 其它配套设施设计（消防、照明、道路、绿化等）(6) 废水深度处理站工程投资估算与成本分析等3.4 工程内容本项目将二厂区域各工序排水按性质和污染物种类进行分配优化，分别进行污水深度处理、高含盐废水处理、高温废水制冷处理等，使生产废水经处理后达到循环水系统补水水质要求或除盐水站用水水质要求，高温废水经降温后作为冷却水重复回用，从而实现焦化废水零排放，达到节能减排的目的，具体如下：(1) 废水深度处理站设施的土建施工；(2) 配套的所有处理的设备及管道、阀门等的供货；(3) 废水处理站设

17、备订货和现场安装，相应的配管工程等；(4) 废水处理站设备的开车、调试及达标验收；(5) 废水处理站操作人员的培训等售后服务。4. 污水处理站总图布置4.1 总体布置原则(1) 布置紧凑，力求减少占地面积和连接管渠的长度，便于操作管理。(2) 处理构筑物尽量按流程布置，避免不必要的转弯和交叉，严禁将管道埋在构筑物下面。(3) 充分利用地形，节省开挖、回填量，使处理水能自流，减少动力输送的级数。(4) 管、渠的布置应使各处理构筑物能独立运转，且要便于检查、维修。4.2 总图根据以上设计原则布置的废水深度处理站总平面图如附录1所示。5. 公用工程5.1 给排水及消防5.1.1 给水废水处理站的给水

18、按建筑给水排水设计规范(GBJ15-88)等相关规范设计。废水处理站所用清水从厂区给水主管接入,配给各需水处理单元。净水主要用于地面冲洗、洗涤、反冲、药剂配置等。由于用水量不大，暂不考虑使用处理后的中水作水源。5.1.2 排水污水处理站的排水室外排水设计规范(GBJ14-87)、建筑给水排水设计规范(GBJ15-88)等相关规范设计。污水处理站的地面冲洗水等，就近排入地沟。5.1.3 消防污水处理站的消防设计按建筑设计防火规范（GBJ16-87）进行设计。室外规定间距设置消火栓，操作间及机房内设干粉灭火器，大的建筑物内按规定设消火栓及安全通道。建、构筑物的耐火等级、防火间距等在相应的建筑或结构

19、等设计中亦按相关规定设计。5.2 强电由甲方提供的动力电源：采用380V 50Hz/220V 50Hz低压电源供电。5.3 自控5.3.1 供电电源 由甲方提供的动力电源：采用380V 50Hz/220V 50Hz低压电源供电。由低压配电柜分配至各处理单元设备。 5.3.2 设备启动和控制方式本系统中的潜污泵和鼓风机采用软启动外，其余设备均直接启动。主要工艺设备都设置自动和手动两种控制方式。自动方式时由PLC控制，手动方式时在机房控制箱上操作，通过选择开关进行转换，选择开关安装在就地控制箱上，手动方式优先于自动方式。5.3.3 电线缆敷设及设计电缆按技术先进，经济合理，安全适用，便于施工和维护

20、的原则进行设计，根据设备容量额定电流，并按电机运行时电压降在5%内及电机启动式启动设备的母线电压降在15%内选择电缆截面。室内电缆敷设采用穿管或桥架沿墙敷设，在电缆沟内沿角钢支架敷设；室外电缆敷设采用电缆沟与直埋相结和的方式，在电缆沟内沿角钢支架敷设，过道路穿钢管保护。5.3.4 接地保护本工程采用TN-S制接地系统，电气、仪表采用共同接地体，接地电阻1。所有构筑物的电源进线设重复接地装置，接地电阻1，尽可能利用基础钢筋网作为自然接地体。5.3.5 自控与仪表本系统自控采用PLC集中控制，PLC控制站分设于各个工艺现场，负责各个设备的过程控制。本系统的控制范围有各个加药系统的连锁报警、曝气鼓风

21、系统、集水井高低水位控制等。5.3.5.1 集水井集水井内设低、中、高、超高四点控制液位开关，根据不同的水位控制泵的起停和数量。潜污泵正常情况下为1用1备，PLC内部编程，每隔8小时对水泵进行自动转换，故障时报警。6. 工程技术经济分析6.1 工程预算6.1.1 土建费（A）土建费(A)详见估算表8。表8 土建费用估算序号名称规格（长宽高）m数量土建结构总价（元）1234567891011121314151617181920216.1.2 设备材料费(B)设备及材料费(B)详见估算表9。表9 设备材料费一览表序号构筑物名称设备名称型号单位数量单价（元）总价（元）1234567891011121

22、3141516171819202122232425262728293031323334353637383940414243444546474849505152535455合计(B)6.1.3 概算总表 表10 污水处理站工程估算总表 序号类别费率费用（元）备注1土建费(A)2设备材料费(B)3附属材料费(C)5.0%B*费率4安装运输费(D)10.0%(B+C)*费率5调试费(E)5.0%(B+C)*费率6不可预见费(G)5.0%以上费用*费率7设计费(H)3.5%以上费用*费率8税金(J)3.27%以上费用*费率9总计6.2 运行成本分析6.2.1 电费（A）该设计方案常用功率kw，吨水耗电

23、度，电价按0.7元/度计，吨水费用为1.771元/m3废水。6.2.2 人员费（B）该污水处理站定员人,每人月工资1000元，则每天人工费为：51000元/月人30960 = 0.174元/m3废水。6.2.3 药剂费（C）6.2.3.1 工业磷酸氢二钠磷酸氢二钠的投加量为10g/m3废水。工业磷酸市场价以2800元/吨计，有效浓度98%，则投加磷酸氢二钠的费用为：0.0102800 / 1000 =0.028元/m3废水6.2.3.2 纯碱生化法处理废水需纯碱，药量为0.48 kg纯碱/m3废水，纯碱的市场价以1800元/吨计,则药剂费为：0.48 kg/m3废水1.8元/kg =0.864

24、元/m3废水。6.2.3.3 絮凝剂絮凝剂市场价按20000元/吨计，费用总计为0.20元/m3废水6.2.3.4 总药剂费用(C)C = 0.0280.8640.20=1.092 元/m3废水6.2.3.5 其它费用（D）其它消耗，包括蒸气等0.5元/m3废水6.2.4 水处理直接成本（E）E = A + B + C + D = 1.7710.1741.0920.5 3.537 元/m3废水6.3 项目经济性评价表11 主要经济技术指标序号项目类别计算单位设计指标备注1建设规模水量m3/d2总投资万元3吨水投资元/m3（废水）4水处理成本元/m3（废水）不含折旧5药剂消耗元/m3（废水）6电

25、力消耗kw.h/m3(废水)7占地面积M28劳动定员人9装机容量kw10常用容量kw7. 安装调试运行7.1 设备安装土建项目完成后，设备按工艺结构部件制造后运至现场，由我公司专业人员进行现场安装，包括连结管道和水、电设施的施工，以保证设备的性能质量和良好的运行效果。设备包括气浮设备、鼓风机、水泵、电机、加药装置、搅拌机等，设备到货后应开箱检查，核对其是否与设计型号、规格相符，装箱资料是否齐全，产品是否合格，并进一步核对其安装尺寸是否与设计一致等，一切确认无误后，方可进行基础浇注，而后进行设备安装，设备安装步骤及要求参见设备说明书，设备安装应严格按照国家现行的机械设备安装工程施工及验收规范有关条款执行。7.2 管道安装及敷设7.2.1 管材的选用7.2.1.1 压力流管道空气管、清水管、蒸汽管等管线及构筑物之间连通管均采用钢管，当DN150时，采用直缝卷焊钢管；当50DN15