聚酯化纤废水处理工程设计方案（DOC50页）

11总论1.1工程概况江苏某公司是一家以聚酯生产为主业的企业，聚酯生产时主要有原料脱水过程中排放的冷凝水、酯化反应过程中排放的酯化水、真空泵强制抽出冷凝水、水环真空泵排水、循环冷却系统排水、生活污水等。它具有成分复杂、浓度较高、来水不稳定，有时夹带油剂、浆料、重油等成分，水体氮、磷成分少，可生化性差的特点。为了保护当地环境和实施可持续发展，集团决定实施污水集中处理，总体规划日处理能力为10000m3/d，分期实施，一期按日处理能力5000吨设计。1.2设计目的、依据及原则1.2.1设计目的对废水处理系统工艺单体进行详细优化设计，提出主要设备材料表，据此编制投资估算。1.2.2设计依据（1）委托单位提供的水质、水量及排放要求；（2）《太湖地区城镇污水处理厂及重点工业行业主要水污染物排放限值》（DB32/T1072—2007）；（3）《室外排水设计规范》（GB50014—2006）（4）《污水综合排放标准》（GB8978-1996）（5）《水处理设备制造技术条件》（JB293286）（6）《水处理设备油漆、包装技术条件》（ZBJ9800387）（7）《机械设备安装工程施工及验收规范》（GBJ231—75）（8）《建筑给水排水设计规范》（GBJ1588）（9）废水处理工艺设计规范、手册；（10）同类废水的水质情况；1.2.3设计原则（1）执行国家环境保护的政策，符合国家和地方有关的法规、规范及标准，污水经处理后达标排放并部分回用尾水。（2）根据企业规划和实际情况，以便于运行管理，充分发挥工程投资效益。（3）在平面布局上尽可能安排紧凑，节约用地，为将来的发展、尾水回用处理等保留可用土地，同时在保留足够的绿化用地。（4）尽量提高去除率，减少投资和运行费用。2（5）操作管理方便，经常性运行费用低，操作人员的劳动强度低，达标率高。（6）充分考虑尾水的回收利用要求，为尾水回用打下基础。2聚酯生产工艺、污水源分析2.1聚酯生产工艺2.1.1聚酯简单介绍以二元或多元醇和羧酸为原料，经过缩聚反应合成的聚酯，通常分为饱和和不饱和两大类，不饱和聚酯分子结构中含有非芳香烃的不饱和键，它们可以被引发交联生成具有网状（体型）结构的热固性高聚物材料；饱和聚酯分子结构中不含非芳烃的不饱和键，是一种线型热塑性高聚物材料。饱和聚酯分类方法通常是根据组成、结构、性能和用途来命名。如按组成和结构有共混聚酯、共（聚）聚酯、结晶聚酯、液晶聚酯、环型聚酯等，如按性能有着色、阻燃、抗静电、吸湿、抗起球、增白、低熔点、增粘（高粘）、增强、阻燃增强聚酯等，如按用途有纤维级、薄膜级、瓶级（瓶用）、塑料级、涂料级、粘合级聚酯等。同时，各种分类之间还有综合相交叉。如按组成和结构分类的共混聚酯、液晶聚酯，按性能分类的阻燃聚酯、抗静电聚酯通称为改性聚酯；通常纤维级聚酯按其中消光剂TiO2含量又可分为（全）消光、半消光、有光、大有光，还包括着色、阻燃、抗起球、吸湿聚酯等；同样抗静电聚酯又包括纤维级、薄膜级等。聚酯纤维制造方法按其使用原料状态的不同，可以分为切片纺丝（间接纺丝）和直接纺丝两类；按纺丝速度的不同，可分为常规纺丝和高速纺丝：按纤维品种的不同又可分为长丝纺丝和短纤维纺丝。在短纤维的纺丝过程中，根据楼层高度和设备布置的不同，分为传统纺丝和短程纺丝（又称紧凑纺丝）。切片纺丝也称间接纺丝，包括切片干燥、熔融、纺丝和后加工等过程。直接纺丝所使用的原料是局聚物熔体，所以不必进行干燥和熔融，而其纺丝和后加工过程与切片纺丝完全—样。聚酯工程塑料，广义讲应包括不饱和和饱和两大类。前者应用于增强塑料领域即所谓“玻璃钢”；后者指热塑性聚酯树脂及其塑料制品。2.1.2聚酯生产反应方程式聚酯（PET和PBT）合成在生产工业中主要以精对苯二甲酸（PTA）或中纯度对苯二甲酸（MTA）与乙二醇（EG）/l，4—丁二醇（BG）为原料的直接酯化法[3]（又称PTA法）和以对苯二甲酸二甲酯（DMT）与EG/BG为原料的酯交换法（又称DMT法）。以PTA法和DMT法合成聚酯，又各具有间歇和连续两种工艺，一般采用PTA法的连续生产工艺。3Sb2O3直接酯化法：PAT/MTA+EG/BG→PET酯交换法：DMT+EG/BG→PETPTA法连续生产工艺以对苯二甲酸（PTA）和乙二醇（EG）为原料，以Sb2O3为催化剂，经过连续酯化、连续缩聚生成聚酯（PET）。酯化反应方程式如下：HOOC——COOH+2HOCH2CH2OHHOCH2CH2OOC——COOCH2CH2OH+2H2O酯化反应主要副反应为乙二醇合成乙二醇醚、乙二醇分解成乙醛，副反应方程式如下：2HOCH2CH2OH→HOCH2CH2—O—CH2CH2OH+H2OHOCH2CH2OH→CH3CHO+H2O酯化反应生成的对苯二甲酸乙二酯（BHET）缩聚反应方程式：nHOCH2CH2OOC——COOCH2CH2OHHO[CH2CH2OOC——COO］nH+n1HOCH2CH2OH由于PTA不溶于EG，但可溶于酯化物（BHET）中，因此，PTA和EG（乙二醇）悬浮物（浆液）进入酯化反应釜后，很快由非均相反应转化为均相反应。在酯化反应的同时，还有少量缩聚反应，当酯化率达到约96.5%时，进入缩聚反应器。在锑催化剂存在和真空条件下，随着不断抽走反应生成的小分子EG，缩聚反应不断向正反应方向进行，聚合的分子链不断加大，成为具有一定特性粘度的聚酯熔体。PTA法生产聚酯的物料平衡见表2-1。表2-1PTA法生产聚酯的物料平衡表序号名称单耗（kg/t产品）备注1精对苯二甲酸PTA8572乙二醇EG333Sb2O343二氧化钛TiO23.5消光剂4三醋酸锑Sb（Ac）30.37催化剂2.1.3生产工艺流程图在聚酯的生产过程中，由原料聚酯反应得到聚酯熔体，然后经过纺丝后加工得到涤纶纤维，具体的聚酯生产工艺流程见图2-1。图2-1聚酯生产工艺流程图2.2污染源分析生产中主要有原料脱水过程中排放的冷凝水、酯化反应过程中排放的酯化水、真空泵强制抽出冷凝水、水环真空泵排水、循环冷却系统排水、生活污水等。2.2.1聚酯车间废水废水主要为物料发生物理、化学反应中的几种产物：酯化反应生成的副产物水和乙醛，还有缩聚过程中生成的乙二醇以及热解副产物乙醛。酯化过程产生的废水及真空泵抽出冷凝水COD浓度较高，且废水中含有少量的醛类和低聚合物质，B/C都较低，可生化性较差，属高浓度难降解有机废水。消光剂乙二醇回酯化釜水、乙醛等EG旋转给料器酯化反应釜浆料混合槽熔体过滤、输送预缩聚反应釜后缩聚反应釜直接纺涤纶短丝铸带水下切粒切片烘干包装水、乙醛等废气粉尘尾气洗涤塔冷凝塔废水去汽提塔冷凝器EG喷射泵冷凝器EG乙二醇液封槽EG去浆料混合槽低聚酯废渣PTAEG催化剂回流槽精馏塔5废水中的醛类物质和其他有毒物质对生化系统内微生物有毒害作用，从而对生化系统的有效运行造成一定的影响，故该部分废水需经汽提塔吸收，回收乙二醇及吸收废水中乙醛等，以去除废水中的部分醛类和醇类物质，可以有效降低废水的浓度，降低后续处理设施的投资费用。根据同类工程实践[6]，该类废水中含有大量的醛类、醇类（包括新戊二醇、杂醇）、呋喃类、小分子低聚物等，还有少量的酚类，COD浓度达到2.8～3.6万mg/L，该部分水需经过汽提处理后再进入污水处理系统，不同厂的汽提塔运行效果和运行状况不同，集团应加强清洁生产水平，使汽提塔高效、稳定运行，为废水处理设施稳定运行、达标回用提供保障。汽提后该股废水的COD浓度约为3000～5000mg/L，目前该类废水水量约为60m3/h。2.2.2纺丝油剂废水该类废水主要是纺丝拉伸工序中的水浴、油浴等产生的含油废水，该类废水COD浓度约为2000～3000mg/L，目前该类废水水量约为2.5~3m3/h。2.2.3清洗废水清洗废水主要有聚酯芯清洗废水、纺丝组件清洗废水、地面冲洗水等。3设计水量、水质、设计范围及排放标准3.1设计水量、水质项目服务对象为该区域内的居民及工业企业、超市、酒店、园区管委会以及单位企业。工业园区目前废水排放源为聚酯废水、纺丝废水及镇区、园区的生活污水。根据园区发展规划，园区将建设集中污水处理厂，并在达标排放的基础上进行全部回用。目前各个排污单位的水质水量情况见表3-1。表3-1各个排污单位的水质水量情况统计表序号项目水量水质废水类别小时水量（m3/h）日水量（m3/d）COD（mg/L）SS（mg/L）pH1聚酯废水6014403000~5000300~5005~62生活污水62.51500250~350150~2506~93全混合废水122.531801500~2500200~3506~96说明：工业园区、镇区等职工、流动人口、商贸、集镇等人口按10000人来预测，以人均生活污水排放量0.15m3/d来估算。（1）设计水量构成污水处理厂进水量的有：工业废水，商业和公共事业污水，居民、职工生活污水，渗入管网系统的地下水及其他废水等。工业废水包括聚酯废水、纺丝油剂废水和清洗废水及其经过脱硫塔后的脱硫废水，和其他企业排放的废水；生活污水包括工业园区的企业、酒店、超市、园区管委会、商业和公共事业等生活污水；其他水包括污水管网的渗漏和初期雨水等。工业园区废水水量现状及预测水量见表3-2。表3-2工业园区废水水量现状和预测表说明：聚酯废水排放量的现状水量已含发展的余量，考虑行业发展趋势和国民经济增长，以9%来考虑现状的发展速度。考虑到工业园区有一定的企业增长率及现有企业的发展，工业废水和生活污水会随之增加，一期工程实施3~4年后，到第四年污水量为5000m3/d，故一期的设计规模为5000m3/d。规划远期设计规模为10000m3/d，分两期实施，一期和二期设计规模分别为5000m3/d。目前一期工程设计水量Qd=5000m3/d，Qh=210m3/h，Qhmax=220m3/h，（2）设计水质污水处理厂进水水质是污水处理厂设计的重要基础资料。①商业、共用事业、居民职工等生活污水水质生活污水有部分地下水渗漏进入及雨水进入，故水中有机物浓度应较一般生活污水低些，设计考虑的水质情况如表3-3：表3-3生活污水设计水质情况单位：mg/L项目pHBOD5CODSSNH3-NTP序号项目设计水量废水类别现状水量（m3/d）预测水量（m3/d）1聚酯废水1440300023生活污水15001500地下水渗入和初期雨水5005004总水量344050007名称进水水质设计水质6～96～9100～200150250～300300150～20020030～40351～22②接管企业、单位的污水水质参照相关地区污水处理厂水质要求，结合太湖地区的水质情况，参考《污水排入城市下水道水质标准》（CJ30821999），对排入城市下水道的工业废水有明确的水质指标规定，主要水质指标见表3-4：表3-4排入城市下水道的工业废水水质指标规定项目CODCrNH3-NBOD5SSpH要求≤500mg/L≤35mg/L≤300mg/L≤400mg/L6～9其中第一类污染物必须经过预处理后达到《污水综合排放标准》（GB8978-1996）表1的要求方可排入工业园区集中污水处理厂。表3-5聚酯废水设计水质名称项目pHCOD（mg/L）SS（mg/L）进水水质设计水质5～65～63000~50004500300～500500③聚酯废水水质经过汽提塔后的聚酯废水水质，具体指标见表3-5。④现状水质监测数据现状水质监测数据见表3-6.表3-6现状水质监测数据序号项目pHCOD（mg/L）电导率（us/cm）TDS（mg/L）盐度（ppt）1234567汽提塔出水纺丝油剂废水清洗废水脱硫废水蒸馏水自来水河水55877772675355418943417——————107.326525948801.232042953.7132.5129.524400.61160.321400.10.12.900.10.28说明：TDS为总溶解性固体，以上数据为2015年11月6日取样数据。3.2设计范围废水处理系统设计从集水井进水法兰开始，到系统出水口管为止，从聚