水处理工程设计方案

郑州市中清环保科技有限公司河北省藁城市化肥总厂污水处理工程技术方案1第一章企业概况一、企业简介河北省藁城市化肥总厂位于河北省藁城市工业路，主要产品为合成氨、尿素及甲醇。现已形成年产总氨10万吨，其中甲醇3万吨，尿素14万吨。二、污水来源该公司是一家合成氨生产企业，主要产品为合成氨、尿素及甲醇。在不同工段产生的废水水质有较大不同，废水的特点如下：气化工序产生的造气含氰废水、脱硫工序产生的脱硫废水、压缩工段由压缩机等大型机械产生的少量含油废水以及铜洗阶段产生的含氨废水等等，各有其特点，产生量也不相同。其中冬季造气水偶尔会有涨水现象。废水水质水量也会随生产情况产生一定波动。由上述废水汇流形成的综合废水特点是含氨浓度高、成分复杂。郑州市中清环保科技有限公司河北省藁城市化肥总厂污水处理工程技术方案2第二章设计原则、标准和规范一、设计原则1、全面规划、统一考虑，根据处理工程的水质特点，选用先进高效的工艺技术使处理出水和污泥达到排放标准和要求；2、选择合适的工程标准、单元、工艺技术和设备，尽量减少工程投资和占地面积；3、在力求工艺稳妥可靠的基础上，选择先进的节能技术和设备，方便运行管理，并尽量降低运行费用；4、总体布置以功能区划为主，要求简洁便利，合理布置系统流程，减少废水提升次数，节省动力消耗。二、设计采用的标准与规范《建筑给水排水设计规范》(GB50015-2003)；《室外排水设计规范》（GB50014-2006）；《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002)；《砌体结构设计规范》(GB50003-2001)；《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2002)；《建筑设计防火规范》(GB50016-2006)；《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）；《建筑灭火器配置设计规范》(GBJ140-90，97修订版)；《工业企业总平面设计规范》(GB50187-93)；《通用用电设备配电设计规范》(GB50055-93)；《供配电系统设计规范》(GB50052-95)；郑州市中清环保科技有限公司河北省藁城市化肥总厂污水处理工程技术方案3《低压配电设计规范》(GB50054-95)；《工业建筑防腐蚀设计规范》(GB50046-95)；《建筑制图标准》(GB50104-2001)；三、工程建设目标根据企业的情况，确定本污水处理工程建设目标为:（1）尽量降低运行费用，减轻企业负担；（2）精选先进、实用工艺，满足新的排放要求；（3）注重污泥处理措施，避免二次污染；（4）终端出水达标排放，减少污染物的排放总量。郑州市中清环保科技有限公司河北省藁城市化肥总厂污水处理工程技术方案4第三章污水处理工艺选择一、设计进水水量根据藁城市化肥总厂提供的数据，该厂正常排水时废水排放量约为800～900m3/d，本工程设计处理水量为900m3/d，合37.5m3/h。二、设计进水水质根据企业提供的数据并参考同行业企业水质，确定本方案设计进水水质如下：CODcr：150mg/LSS：150mg/LNH3-N:200mg/Lph:7～8根据企业提供的情况，造气水冬季偶尔有涨水现象，该部分水含有氰化物，其它废水也难免有泄漏或事故排放的情况。这些水的污染物浓度一般较高，需单独进行适当预处理，再与其它废水混合处理，以保证整个系统能正常运行。三、设计出水水质根据生产厂家要求，项目实施后污水处理出水参考《合成氨工业水污染物排放标准》GB13458-2001标准，并结合当地环保部门要求。外排水质达到：CODcr≤60mg/LSS：≤15mg/L郑州市中清环保科技有限公司河北省藁城市化肥总厂污水处理工程技术方案5NH3—N≤20mg/LpH:6～9四、污水处理主要工艺分析比选目前常用的去除污水中氨氮的方法主要分为物化法和生化法两大类。对于合成氨生产废水，由于其氨氮含量高，目前人们普遍采用物化之后加A/O的处理工艺,即硝化、反硝化的生物处理工艺。1、物化法●空气吹脱和蒸汽气提法由于蒸汽气提一般适用于高浓度废水，在这里只简要介绍空气吹脱法。废水中的氨氮大多以铵离子(NH4+)和游离氨(NH3)保持平衡的状态而存在。其平衡关系如下式所示:NH3+H20—NH4++OH-当水的pH值升高，呈游离状态的氨容易逸出。若加以搅拌、曝气等物理作用更可加快氨从水中分离。在实际工程中大多采用吹脱塔。优点：工艺简单，效率高。缺点：此法需将废水PH值提高到约11，由此要消耗一定的碱，并对后续处理工序带来影响；在环境温度低于零度时，氨吹脱几乎无法进行，且吹脱塔填料易结垢，影响运行，供气动力消耗也比较大。氨被吹脱后逸入大气对周围大气环境造成一定的面源污染。●磷镁沉淀法此法是20世纪90年代兴起的一种工艺，可以处理浓度不同的氨氮废水，一般脱氨效率在90%以上其反应式如下：Mg2++NH4++HPO42-+6H2OMgNH4PO4·6H2O+H+优点：工艺较简单，除氮效果较好，回收沉淀物经烘干、造郑州市中清环保科技有限公司河北省藁城市化肥总厂污水处理工程技术方案6粒可做农肥出售。缺点：沉淀剂投药量较大，处理费用高。●折点加氯法先将氨氮废水的PH值调至8.0---10.5，然后加入摩尔比3:2的次氯酸盐，使水中氨转化成游离氮而去除，再将pH值调回中性。优点：去除率高，设备简单，且不受进水氨浓度的影响；缺点：有可能生成氯胺等其他毒物，出水中含有氯和硝酸根离子，水中有机物同时消耗较多的氯。●离子交换法离子交换法是选用对铵离子有很强选择性的沸石作为交换树脂，从而达到去除氨氮的目的。但对于高浓度的氨氮废水，树脂再生频繁，再生液仍为高浓度氨氮废水，仍需要处理。2、生化法●传统硝化——反硝化工艺优点：在传统硝化——反硝化工艺常用的工艺形式有氧化沟、（A/O法）、SBR及生物转盘等。这些工艺的优点是：都能产生较好的脱氮效果，且不造成二次污染，能耗较物理化学法低。缺点：工程实施占地面积较大，脱氮效率不高。而且由于基质NH3等对于生物（尤其硝酸细菌）有较强的抑制效应，因而针对氨浓度较高的废水，传统工艺就显现出其不足。●短程硝化——反硝化工艺此工艺是较之传统硝化反硝化工艺而得名的。该工艺将硝化控制在亚硝酸盐阶段，反硝化则从亚硝酸盐而至氮气，比传统硝化反硝化流程缩短，其反应式分列如下：郑州市中清环保科技有限公司河北省藁城市化肥总厂污水处理工程技术方案7NH+4+1.5O2短程硝化NO-2+H2O+H+（1）NH+4+2O2传统硝化NO-3+H2O+H+（2）6NO-2+3CH3OH+3CO3短程反硝化3N2↑+6HCO-3+3H2O（3）6NO-3+5CH3OH+CO2传统反硝化3N2↑+6HCO-3+7H2O（4）优点：较传统工艺流程短，从式（1）和式（2）可以看出氧气节省25%；从式（3）和式（4）看出反硝化阶段甲醇投加量节省40%。而且系统对基质毒性的耐受力增强，这对系统稳定高效运行产生积极影响，不需回流即可充分利用反硝化产生的碱度。缺点：系统运行对温度要求较高，系统运行环境条件要求苛刻，调试技术性较高。另外目前国内尚无成功工程实例。●厌氧氨氧化工艺厌氧氨氧化是20世纪90年代发现的微生物反应。反应过程中的亚硝酸盐作为氧化剂将氨氧化成氮气。优点：与传统生物脱氮相比，此工艺节省大量能源及化工原料，减少了费用支出。产泥量小，减轻了对剩余污泥处理的负担。缺点：由于菌体倍增时间较长，而使生物培养、系统启动需较长时间，优化营养条件和环境条件有利于细菌生长。目前国内尚无成功工程实例。综上所述，新型的Sharon（短程硝化）与Anammox工艺以及一些物化工艺虽然从不同方面显示出优越性，但我们从运行的稳定性和是否对环境形成二次污染等方面综合考虑，并针对该厂综合废水在正常情况下污染物浓度较低的特点，拟选硝化反硝化工艺作为主要处理工艺。常用的硝化反硝化工艺有前置生物脱氮法(A/O工艺)和后置生物脱氮法。后置生物脱氮法占地比前置生物脱氮法的大，增加了工程的郑州市中清环保科技有限公司河北省藁城市化肥总厂污水处理工程技术方案8基建投资；并且需要外加碳源，这样将增加废水的处理成本且外加碳源的量不易控制，易造成出水COD上升。而前置生物脱氮法具有占地少、效果好的优点，因此，本项目的主体工艺采用前置反硝化的生物脱氮方法即A/O工艺。五、工艺流程本污水处理方案工艺流程如图：排泥排泥达标排放二沉池反硝化池硝化池格栅井综合污水混合液回流污泥回流污泥浓缩池脱水机泥饼外运滤池加碱加药甲醇调泥预曝气调节池初沉池鼓风机泵碱液槽吹脱塔事故池事故排水加药六、工艺说明1、事故水处理工艺说明根据企业提供的情况，造气废水氨氮浓度较高，另外在生产过程中可能会出现设备故障、管道泄露等突发情况，如果让这部分废水直接进入污水处理系统会导致负荷升高过快，微生物不能适应而使系统无法正常运行。为了防止事故排水对系统的冲击，保证系统正常运行，需在系统外设置事故池作为缓冲。待该部分废水得到适当处理后再进入污水处理系统进行处理（企业可根据实际生产情况决定是否需要吹脱塔等处理设备）。针对该部分高浓度氨氮废水的处理，常用的方法是空气吹脱法，郑州市中清环保科技有限公司河北省藁城市化肥总厂污水处理工程技术方案9其基本原理在前面已经叙述。事故水自流进入事故池后，通过调节PH值到10.5～11，用泵提升进入吹脱塔，采用空气吹脱，对氨氮的去除效率可以达到70％以上。2、污水处理工艺说明由于化肥生产废水水温随季节变化较大，水质水量也有一定波动，因此设置预曝气调节池，调节水质水量以利于后续生物处理。由于该废水的COD与氨氮比值略为偏低，为保证系统的正常运行，需根据调试情况向系统投加碳源。该公司生产有甲醇，其残液可以用作碳源补充，还可省去残液的处理。另外，A/O工艺运行时对PH值要求较高，反硝化过程增加的碱度一般不能补充硝化过程需要的碱度，因此系统的碱度会有所下降，根据情况需适当补充碱度，以保证系统的水质在合适的范围内。综合考虑企业的实际情况，确定本工程的工艺流程如下：废水经格栅进入调节池，在调节池中调节水质水量后提升进入初沉池，在其中去除大部分悬浮物。初沉池出水自流进入反硝化池、硝化池，在微生物作用下去除大部分氨氮及COD等污染物，出水再经二沉池、滤池处理后，实现达标排放。污泥经压滤脱水后外运处置。事故水进入事故池经吹脱塔吹脱后用泵提升至系统初沉池一并处理（厂家可根据实际需要决定）。七、主要构筑物设计(1)预曝气调节池郑州市中清环保科技有限公司河北省藁城市化肥总厂污水处理工程技术方案10数量：1座工艺尺寸：10m×9m×4m停留时间：8h结构：钢筋砼布置形式：地下配套设备：污水提升泵2台，1用1备流量：40m3/h扬程：15m运行功率：4kW控制方式：采用浮球液位计控制配套设备：曝气穿孔管(2)初沉池数量：1座工艺尺寸：12m×4m×4.5m停留时间：2.5h结构：钢筋砼布置形式：地上内设：泥斗、排泥系统（3）反硝化池数量：1座工艺尺寸：10m×7.5m×5.5m结构：钢筋砼布置形式：半地上郑州市中清环保科技有限公司河北省藁城市化肥总厂污水处理工程技术方案11停留时间：10h内设：曝气搅拌系统、组合填料300m3（4）硝化池数量：2座工艺尺寸：10m×7.5m×5.5m结构：钢筋砼布置形式：半地上停留时间：20h内设：旋切式曝气器、组合填料600m3配套设备：混合液回流泵3台（1用2备，回流比100～300％）流量：40m3/h扬程：15m运行功率：4kW（5）二沉池数量：1座工艺尺寸：8m×5m×4.5m结构：钢筋砼布置形式：半地上内设：泥斗、排泥系统、斜管填料38m3（6）滤池数量：2座工艺尺寸：3m×3m×2.5m郑州市中清环保科技有限公司河北省藁城市化肥总厂污水处理工程技术方案12结构：钢筋砼布置形式：半地上内设：滤料（7）污泥浓缩池数量：2座工艺尺寸：4m×4m×4.5m结构：钢筋砼布置形式：半地上内设：泥斗、排泥系统配套设备：污泥提升泵2台，1用1备流量：20m3/h扬程：7m运行功率：0.75kW（8）鼓风机房数量：1间工艺尺寸：6m×4.5m×4.5m结构：砖混内设：鼓风机2