化工污水处理工程设计方案.pdf
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1、 化工污水处理工程 设 计 方 案 XX 有限公司 年 月 日 目 录 第一章 总 论.4 1.1 项目概况.4 1.2 污水特征.5 1.2.1 污水水量.5 1.2.2 污水水质(建设方提供).6 1.3 设计依据.8 1.3.1 排放标准.8 1.3.2 主要参考资料.9 1.4 设计原则.10 1.4.1 污水处理工艺选择原则.10 1.4.2 污泥处理工艺选择原则.11 1.5 设计范围.11 第二章 工艺选择及说明.12 2.1 污水处理工艺选择.12 2.1.1 污水常用处理工艺.12 2.1.2 污水处理工艺.16 2.2 污水处理工艺流程图.17 2.3 污水处理工艺说明.1
2、9 2.3.1 污水处理工艺特点.19 2.3.2 工艺流程说明.19 2.3.3 各污水处理系统去除率说明.20 2.3.4 污水处理设施总平面布置.21 2.3.5 污水站高程布置.21 2.3.6 处理设施、设备的选择.22 第三章 设备设计参数.23 第四章 投资概算及经济技术分析.29 4.1 概算范围.29 4.2 概算依据.29 4.4.1 污水达标处理运行电费.31 4.4.2 污水处理运行药费.32 4.4.3 污水处理运行人工费.32 4.4.4 运行费用合计.33 第五章 劳动安全.35 第六章 服务承诺.36 6.1 工程建设前期.36 6.2 工程建设期间.36 6.
3、3 调试验收期.36 6.4 运行服务期.36第一章 总 论 1.1 项目概况 XX 化工厂(现已关停)紧邻 XX 铁路和 XX 高速公路,关闭前具有年产 6 万吨煤焦油和 2.5 万吨碳黑生产能力,生产过程中产生的含有酚、氰、油、氨、多环芳烃及大量有机物污染物,现滞留于消防水池和循环水池及地表中,对厂区地表水及土壤环境造成严重污染,经检测,水体中超标污染物主要是 COD 和苯并芘,受其他企业影响部分污水含有少量总氰化物。污水如果不经处理直接排入水体,将会给生态环境带来一系列危害,主要包括:有机物(COD)排入水体后,在有溶解氧的条件下,由于好氧微生物的呼吸作用,被降解为 CO2、H2O 与
4、NH3,同时合成新细胞,消耗掉水体的溶解氧,与此同时,水体水面与大气接触,大气中的氧不断溶入水体,使溶解氧得到补充,这种作用称为水面复氧。若排入的有机物量超过水体的环境容量,则耗氧速度会超过复氧速度,水体出现缺氧甚至无氧;在水体缺氧的条件下,由于厌氧微生物的作用,有机物被降解为 CH4、CO2、NH3及少量 H2S 等有害有臭气体,使水质恶化“黑臭”。氰化物是一种剧毒物质,水中的氰离子通常使生物血液中的血色素、细胞色素、含铁离子的酶和含铜的酪氨酸酶中的金属离子形成氰络合物,使其失去生理活性,以至窒息而死。人体摄入 HCN 超过 50mg 时,在几秒钟到几分钟内即可出现中毒症状,如头痛、眩晕、意
5、识障碍、痉挛、体温下降以致死亡;人如长时间少量摄入将出现慢性中毒症状,如头痛、胸部和腹部有重压感等。浅层滞水 0.2 1000 200 合计 11111.9 21470.7 根据现场勘察和了解,考虑到处理期间雨水汇集到池内,该企业需处理污水约 30000 m3,要求 4 个月时间处理完成,因此,污水处理量如下。污水设计水量 Q=300m3/d;设计日运行时间:24h;水利变化系数 Kz=1.2;小时平均设计流量 qeq=12.5m3/h。1.2.2 污水水质 XX 化工实业有限责任公司原址场地环境风险定量评估报告中对循环水池和消防水池分别采集 1 个水样,样品检测结果显示循环水池和消防水池两处
6、地表水体都存在部分污染因子的超标情况,超标污染物质包括 COD 和苯并(a)芘。表 1-2、地表水样品检测结果(mg/L 除 pH)样品 PH Pb Hg COD 石油类 挥发酚 总氰化物 苯 二甲苯(邻/间/对)苯并(a)芘 循环水池 7.76 0.002 0.0001 106 1.19 0.017 0.016 0.0005 0.001 0.00196 消防水7.0.00.0 62 2.0.0 0.00.000.0021 0.00池 5 11 001 9 44 74 41 15 014 GB8978-1996 一级标准 6-9 1.0 0.05 100 10 0.5 0.5 0.1 0.4/
7、0.4/0.4 0.00003 注:黑体为超过污水综合排放标准(GB8978-1996)一级标准。水池内垂直方向上水质变化较大;受现场条件和采样工具限制,未能采到不同水深的水质;根据前期的评估工作,在场地采样过程中涉及到土壤开挖到一定深度时出现渗水的情况,水样检测结果为氰化物超标。表 1-3、浅层滞水样品检测统计结果 检测因子 观测数 最小值(mg/L 除 pH)最大值(mg/L 除 pH)地下水质量标准类 超标率 pH 3 7.350 7.690 6.58.5 0 Pb 3 0.001 0.003 0.05 0 Hg 3 0.001 0.001 0.001 0 总氰化物 3 0.128 1.
8、540 0.05 100%根据建设方提供的资料及我公司类似项目的运行数据分析,确定设计该项目进水各污染指标如下表:表 1-4、设计进水水质 单位:mg/L 项 目 CODcr 氨氮 苯并芘 氰化物 pH 进水水质 370 17.1 0.00105 0.858 7.0-7.8 1.3 设计依据 1.3.1 排放标准 出水水质按照污水综合排放标准(GB 8978-1996)一级标准执行,主要污染物排放标准如下表:表 1-5、污水综合排放一级标准 单位:mg/L(除pH)序号 项目 一级标准 1 pH 69 2 COD 100 3 石油类 10 4 挥发酚 0.5 5 总氰化合物 0.5 6 总汞
9、0.05 7 总铅 1.0 8 苯 0.1 9 邻-二甲苯 0.4 10 对-二甲苯 0.4 11 间-二甲苯 0.4 12 苯并(a)芘 0.00003 1.3.2 主要参考资料 污水综合排放标准(GB8978-1996)地表水环境质量标准(GB3838-2002)业主方提供的其他资料及相关国家标准规范 三废处理技术工程手册化工出版社 2000 年第一版;建筑设计防火规范GBJ16-87;水处理设备制造技术条件JB2932-86;建筑结构荷载规范GB50009-2001;给水排水工程结构设计规范GBJ69-84;建筑防雷设计规范GB50057-94(2000 版);供配电系统设计规范GB50
10、052-95;电力装置的继电保护和自动装置设计规范GB50062-92;给水排水设计手册(111 册)中国建筑工业出版社 2004年;1.4 设计原则 1.4.1 污水处理工艺选择原则 根据进水水量、水质特点和出水水质标准的要求,采用国内外成熟可靠、先进高效、经济合理的处理工艺,确保出水达污水综合排放标准(GB8978-1996)表 4 中的一级排放标准。根据技术成熟、经济合理、操作运行方便、维修简易的原则进行总体设计和单元构筑物设计,并充分注意节能,力求减少动力消耗,以节约能源,降低处理成本及运行费用。设计中充分考虑环境问题,设计新颖美观,布局合理,并尽量采取措施减少对景区周围环境的影响,合
11、理控制噪声,气味及固体废弃物,防止二次污染。做到噪声低,基本无异味,不影响周围环境。专用设备的选型进行充分比选,寻求性能价格比最优的产品。设备应运行稳定可靠,效率高,管理方便,维护维修工作量少,价格适中。所选用的仪器、仪表及设备等在立足于主要选用质量稳定可靠,售后服务好的国内产品的同时,力求吸收国外的先进技术,适当选用性能优良,价格适中的国外产品。处理工艺运行安全可靠,操作简单,调节灵活,管理方便;站内设置必要的监控仪表,运行管理结合实际,尽量考虑自动化,以提高管理水平,减少人员编制。监控仪表和自动化设备应运行稳定,维修维护方便。工程建设完成后,达到社会效益,环境效益、经济效益的最佳统一。总之
12、,采用的工艺技术必须具有实用性、高效性、可靠性、稳定性和自动化。1.4.2 污泥处理工艺选择原则 污水前段预处理产生的化学污泥通过排泥管进入消防水池沉淀,待消防水池污水处理完后与池底污泥一道通过自然干化后外运处理。污泥处理按照环保部门的要求,应因地制宜采取经济合理的方法进行资源化处理,防止污泥产生的二次污染。1.5 设计范围 本设计范围为:自消化水池、循环水池、原污水站水池开始至处理后的排放口为止,包括各污水处理设备、排泥系统、加药系统、给水系统、排水系统的设计及其相应设施、管道系统的设计。池底污泥干化外运处理等其它辅助设施另行设计。第二章 工艺选择及说明 2.1 污水处理工艺选择 2.1.1
13、 污水常用处理工艺 处理低浓度含氰、多环芳烃(苯并芘)污水常用的方法主要分为三大类:物理法、生化法和化学法。(一)物化处理技术简介 物化法是在污水中加入絮凝剂、助凝剂,在特定的构筑物内进行沉淀或气浮,去除污水中的污染物的一种化学物理处理方法,物理方法仅能除去 5085%,无法彻底降解多环芳烃,一般不单独使用,仅作为化学处理的辅助工艺。常用的物理处理单元主要有:加热、絮凝沉淀、吸附、过滤。1、加热法:水中的苯并a芘可通过加热煮沸使其浓度降低,当加热至沸时,其含量可减少 37%57%,其他多环芳烃也可在加热煮沸过程中部分地被除去。2、絮凝沉淀 絮凝沉淀通过加入絮凝剂、助凝剂,使胶体在一定的外力扰动
14、下相互碰撞、聚集,形成较大絮状颗粒,从而使污染物被吸附去除。常用的处理设施有:竖流沉淀池、斜管沉淀池、辐流沉淀池、平流沉淀池等。絮凝沉淀在焦化污水处理中常用,一般可去除 4050的 CODcr、6080的色度,15%85%的苯并a芘。向污水中加入 FeSO4或 FeS04+Na2SO3,使氰化物生成铁氰化物沉淀(Me2Fe(CN)6XH2O);pH8 时,重金属生成氢氧化物沉淀除去。3、吸附 吸附是利用固体表面的分子或原子因受力不均匀而具有多余的能量,当污染物碰撞到固体表面时,受到吸引而停留在固体表面的过程。常用的有:活性炭、硅藻土、树脂吸附剂等。用活性炭吸附可以去除污水中的荧蒽、苯并al 芘
15、、苯并芘、3,4-苯并荧蒽、11,12-苯并荧蒽等。含氰污水中的 O2和氰化物,在活性炭表面上 O2和 H2O 生成 H2O2(活性炭本身作催化剂),又在铜盐作用下,发生氰化物被 H2O2氧化分解的反应。4、过滤 过滤是去除化学沉淀和生物过程未能去除的微细颗粒和胶体物质。主要有:各类滤池、各种膜材过滤器等。如果用合成絮凝剂及通过活性炭吸附过滤,所得到的处理水,其多环芳烃的含量可达到食用水的标准。(二)生化处理技术简介 生化法是利用微生物的作用,使污水中有机物降解、被吸附而去除的一种处理方法。由于其具有降解污染物彻底、运行费用相对低、基本不产生“二次污染”等特点,被广泛应用于有机污水处理中。生化
16、处理技术主要分为厌氧和好氧。厌氧包括:水解酸化、UASB 等;好氧主要包括:生物膜法、活性污泥法等。1、厌氧技术 厌氧技术是在无氧的条件下,由兼性菌及专性厌氧菌降解有机污染物,最终产物是二氧化碳和甲烷。厌氧生物反应通常被划分成两个阶段过程:第一阶段是水解酸化阶段,第二阶段是甲烷发酵阶段。在印染污水处理中常将厌氧控制在水解酸化阶段,来降解污水中部分污染物,同时提高污水的可生化性。一般 CODcr去除率为 2040,色度去除率可达 4070。2、好氧技术 好氧技术是由好氧微生物降解污水中有机污染物,最终产物为水和二氧化碳。常用的主要有:活性污泥法、接触氧化法,一般 CODcr 去除率为 7095。
17、当污水中氰化物浓度较低时,利用能破坏氰化物的一种或几种微生物,以氰化物和硫氰化物为碳源和氮源,将氰化物和硫氰化物氧化为 CO2、氨和硫酸盐,或将氰化物水解成甲酰胺,同时重金属被细菌吸附而随生物膜脱落除去。生物处理能够降低运行成本,由于污水中含酚、硫等对微生物生理活动产生抑制作用的物质,生物处理需要一定时间的培养驯化,多环芳烃(苯并芘)生化法处理时间太长,且去除率只有30-40%。三、化学处理技术简介:在去除氰化物及多环芳烃(苯并芘)的化学方法有光氧化和化学药剂氧化两大类。1、光氧化法:在光氧化过程中,水中的多环芳烃是在光诱发所产生的单线态氧、臭氧或轻基游离基的作用下发生氧化降解的。苯并a芘可因
18、光氧化而去除 56%,并形成苯并a芘-3,6-二酮或其他二酮类化合物,以及一些未知的化合物。2、化学氧化法 主要是臭氧氧化、氯氧氧化、高级氧化法。氯碱氧化法:又称两段处理法,效果稳定,是破坏污水中氰化物的较成熟的方法。其原理是采用氯气或液氯、漂白粉将污水中氰氧化成 CO2和 N 2等无毒物质。各种含氯氧化剂除氰反应原理都是水解生成 HClO,再利用 HClO 的强氧化性破氰。反应分两个段段进行,反应进程控制条件严格,反应器设计复杂,需要的控制设备较多,余氯易产生二次污染。投加的药物中,次氯酸钠应用最为广泛,也比较方便,但成本较高;漂白粉易于使用,但难溶于水,反应不够充分,沉渣产量较高,且难于掌
19、握准确的投加量,因此成本也较高。液氯虽然成本低,但气操作危险,易引起安全事故,装置成本也较高;二氧化氯是一种强氧化剂,与氯气相比,它具有氧化性更强,操作安全简便,受 PH 值的影响较小。臭氧氧化法:臭氧是人们熟知的强氧化剂,也能够用于处理很稀的含氰废液。其机理是在碱性 PH1112 下用 O3氧化氰化物,生成 HCO3-和N2。对游离 CN-可去除 99%,处理水的 CN-浓度可降至 0.01mg/L。臭氧氧化法操作简单方便,无需投加其他化学物质,处理水质良好,只需臭氧发生器即可。氰化物与臭氧之间按下列反应式进行反应:CN-+O3 CNO-+O2 2CNO-+3O3+H2O 2HCO3+N2+
20、3O2 反应基本原理与过程与氯碱处理法基本相同,也按二段进行反应。但反应条件与氯碱法有些不同。第一段的反应产物为 CNO-,CNO-毒性大减,仅为 CN-的 1%,经第二段反应,可达到完全无害的程度,反应的最终产物是重碳酸盐(HCO3)和氮(N2),并释放出臭氧的还原物 O2,O2溶于水中能够起到改善水质的作用。反应生成物中不含有害成分,产生的沉渣量少是臭氧氧化分解处理法的一大优势。臭氧去除多环芳烃的效果比其它氧化法为好。水溶液中的4µg/L 的苯并a芘用 2.5µg/L 臭氧处理 3 分钟,则其残余量为 0.06µg/L;用 0.45mg/L 的臭氧处理
21、5 分钟,则残余量为 0.04µg/L。增加臭氧浓度,延长作用时间,可以提高去除率,但残余量总不会低于 0.02µg/L。高级氧化法 高级氧化法是在污水中产生大量的OH,OH 能够无选择性地将污水中的难降解有机污染物降解为二氧化碳和水。高级氧化法可以分为 Fenton 试剂法、湿式氧化法、光催化氧化法、超声声化学氧化法等。张秋波等利用湿式催化氧化法对煤气化污水的研究表明,在合理的处理时间内酚、氰和硫化物的去除率接近100%,COD 去除率达 65%90%。曹曼等4用光催化氧化法处理焦化污水,并研究了催化剂、pH、温度和时间对处理效果的影响,研究发现,加入催化剂后,经过紫
22、外光照射 lh,可将污水中所有的有机毒物和颜色全部除去。2.1.2 污水处理工艺 根据前述及我公司类似污水处理工程的实践,由于该污水水质波动较大,采用单一方法不能保证出水质要求。臭氧氧化法可同时去除该污水中超标的氰和苯并芘两种主要污染物,并且操作方法简单,不产生污泥、去除率高。絮凝沉淀和活性碳吸附过滤,可进一步降低苯并芘等污染物浓度,因此选用“絮凝沉淀+臭氧氧化+吸附过滤”组合工艺,可以保证出水水质稳定达标排放。设计污水处理站工艺主要由三部分组成。1)前段预处理段:前段预处理主要采用物化处理,包括格栅除渣、滗水器、絮凝沉淀池等构筑物,格栅主要为去除水池污水的中的落叶及其它块状、条状物质;滗水器
23、主要是吸取水池中的上清液,絮凝能有效的去除污水中大部分的悬浮及胶体状有机物、同时去除污水中的重金属离子,避免对后续处理设施产生堵塞、抑制作用,降低后续处理设施运行负荷。2)化学处理段:化学处理段采用臭氧化工艺,主要有臭氧氧化塔、臭氧发生器,氧化塔内加入催化剂,快速实现对污水中氰化物、苯并芘等污染物质的氧化处理。出水余氧收集后通过燃烧处理。3)吸物过滤段:吸附过滤处理主要采用活性碳吸附,进一步降低污水中氰化物和苯并芘含量,保证出水水质达标排放。活性碳采用臭氧再生活化处理 4)、污泥处理段:污泥处理段主要是针对循环水池和消防水池水位降低,露出底泥后,对池底进行开沟排水,汇集泵出,消除池底大面积积水
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