煤化工废水设计方案

目目录录1、概况……………………………………………………………………11.1煤气化废水的水质特性………………………………………………………11.2氨氮的处理工艺………………………………………………………………11.3多种生物脱氮工艺的比较……………………………………………………32、设计规范、范围及原则………………………………………………42.1设计规范………………………………………………………………………42.2设计范围………………………………………………………………………62.3设计原则………………………………………………………………………73、处理工艺流程…………………………………………………………83.1设计水量与水质………………………………………………………………83.2污水处理工艺流程……………………………………………………………103.3污泥的处理与处置……………………………………………………………174、处理工艺设计…………………………………………………………184.1主要处理构(建)筑物…………………………………………………………184.2主要处理设备一览表…………………………………………………………254.3设备及管道选用原则…………………………………………………………254.4处理效果预测表………………………………………………………………255、电气设计………………………………………………………………265.1设计描述………………………………………………………………………265.2装置供配电系统………………………………………………………………265.3不间断电源（UPS）装置……………………………………………………265.4供配电系统电压………………………………………………………………265.5主要设备选择…………………………………………………………………265.6装置的环境特征及配电材料选择……………………………………………275.7动力用电设备的操作保护……………………………………………………275.8配电线路………………………………………………………………………275.9照明……………………………………………………………………………285.10防静电、防雷及接地………………………………………………………296、分析化验………………………………………………………………316.1分析室任务……………………………………………………………………316.2分析设备的选型原则…………………………………………………………316.3分析室的组成及建筑面积……………………………………………………316.4采暖通风及空调要求…………………………………………………………316.5分析室对水、电的要求和消耗量……………………………………………316.6定员……………………………………………………………………………327、总平面布置方案………………………………………………………337.1总平面布置……………………………………………………………………337.2竖向布置………………………………………………………………………337.3装置运输方案…………………………………………………………………338、控制、仪表方案………………………………………………………348.1PLC控制方案…………………………………………………………………348.2控制室设置……………………………………………………………………348.3安全技术措施…………………………………………………………………358.4仪表选型………………………………………………………………………358.5控制室监控系统………………………………………………………………358.6现场仪表………………………………………………………………………378.7仪表电源………………………………………………………………………388.8仪表气源………………………………………………………………………389、土建方案………………………………………………………………399.1建筑设计………………………………………………………………………399.2结构设计………………………………………………………………………409.3结构抗震设计…………………………………………………………………419.4主要结构材料的选用…………………………………………………………4110、防腐方案………………………………………………………………4211、给排水与消防方案……………………………………………………4311.1防火措施………………………………………………………………………4311.2灭火措施………………………………………………………………………4312、采暖通风方案…………………………………………………………4513、电信方案………………………………………………………………4714、能耗及物耗指标………………………………………………………4815、环保、水土保持、工业卫生、安全…………………………………4916、定员……………………………………………………………………5117、设备系统投资…………………………………………………………52第1页11、、概概况况甲醇二甲醚项目废水处理装置的主要任务是处理各生产工艺装置、辅助设施产生的生产和生活污水。因水量大，污染程度较高（尤其是氨氮），需要进行无害化处理。污水来源包括：气化装置排水、低温甲醇洗废水、甲醇合成废水、甲醇精馏废水、二甲醚装置排水、生活及化验污水、初期雨水和污水回用设施排出的泥水等。根据买方设计院提供的《技术规格书》，确定废水处理站处理能力为260m3/h。污水经处理后出水要求达到《污水综合排放标准》（GB8978-1996）的一级标准。本公司买方委托和邀请，对本项目废水的达标处理工艺和设施进行设计和设备选型，以供各方决策、参考和批评、指正。1.1煤气化废水的水质特性目前在国内煤气化技术主要有三种：一为“德士古”工艺，采用水煤浆气化技术，废水特性为高氨氮（约500mg/L），由于采用高温气化工艺，水质相对洁净，有机污染程度较低；二为“壳牌”工艺，采用粉煤灰气化技术，废水特性为高氨氮（~300mg/L）、高氰化物（~50mg/L），其也采用高温气化工艺，水质相对洁净，有机污染程度低；三为“鲁奇”工艺，因气化温度低，废水成分复杂，污染程度高，特性为高氨氮（~400mg/L）、高COD（~4000mg/L）、高酚（~600mg/L）、高石油类（~200mg/L）。三种技术所产废水以“鲁奇”排水成分最为复杂、处理难度也最高。三类废水也有共性，即——高氨氮性。氨氮的达标处理是目前煤气化废水处理的重点和难点，已成为处理成败的决定因素。1.2氨氮的处理工艺废水氨氮的达标处理工艺多种多样，会因氨氮浓度的不同而存在巨大的差异。一般来说，大于500mg/L采用物化（主要有折点氯化法、吹脱法、化学反应法等）结合生化的综合强化工艺居多，小于100mg/L则采用纯生化工艺，100~500mg/L时可采用物化结合生化工艺也可采用纯生化工艺。由于折点氯化法和化学反应法对监测、控制设备要求很高，目前国内很少采用，对氨氮的物化处理国内通常采用吹脱法，因此，物化结合生化的氨氮综合强化处理工艺在国内可简单地理解为“吹脱＋生化”法。本项目废水氨氮平均浓度达到260mg/L，“吹脱＋生化”法或纯生化工艺均适用，但本项目第2页采用“吹脱＋生化”法具有如下缺点：◇溢出氨气，造成氨的二次污染。◇反复调整PH值，酸碱消耗量大。◇冬季废水温降大，影响后续生化效果。达到60%去除率需要交换风量500~2000m3·气/m3·水，低值对应PH值12，高值对应PH值10。◇规模不适用。吹脱法处理氨氮规模不大于50m3/h，否则不经济，也影响处理效果。本工程规模，空气流速按液泛速度的60%（常规取值）计算，最小通风量条件下（PH值需调至12以上）也需要8.8m直径的吹脱塔，布气和布水均无法均匀，肯定造成短流，使吹脱效果大大下降。以多台并联形式弥补时需要34台3m直径的吹脱塔，规模过大，结合后续工艺将出现头重脚轻的味道。大通风量更甚，需要17.6m直径或并联的136台3m直径的吹脱塔。纯生化工艺处理气化废水已有多项成功先例，如“兖矿国泰化工有限公司”、“渭南煤化工有限公司”、“中石化金陵化肥厂”、“德州化肥厂”、“榆林神木甲醇有限公司”等。与本项目相同，其采用的气化工艺也为德士古工艺，废水组分和水质应与本项目相同或类似。这些工程均采用直接生化处理工艺，出水全部实现达标排放，其中出水氨氮指标长期维持在8mg/L以下。因此本项目直接采用生化处理工艺是完全可行的。但是——不是所有的生化工艺均适用于气化废水的脱氮处理，同时——专用于脱氮的生化工艺也受适用性的限制，总体上说适用与处理气化废水的脱氮工艺选择空间不大。目前气化废水真正成功的先例多出自多段A/O的SBR生物脱氮工艺（新命名为：IMC工艺）。生物脱氮是利用自然界的氮循环原理，采用人工控制的方法予以实现的。具体过程为：污（废）水中的有机氮在好氧条件下离解成氨氮，而后在硝化菌的作用下转化为硝酸盐氮（这个阶段称为好氧硝化）；随后在缺氧条件下，反硝化菌作用并由碳源提供能量，使硝酸盐氮部分变成氮气逸出（这阶段称为缺氧反硝化）。整个生物脱氮过程就是氮的分解还原反应，反应能量从有机物中获取。在硝化与反硝化过程中，影响其脱氮效率的因素主要是温度、溶解氧、PH值、碱度以及反硝化所需碳源等。生物脱氮系统中硝化菌增长速度缓慢，所以要有足够长的污泥泥龄。反硝化菌的生长主要在缺氧条件下进行，并且要有充裕的碳源提供能量才可促使反硝化过程顺利进行。第3页1.3多种生物脱氮工艺的比较处理工艺主要指标A/0（一级A/0）A/0（两级A/0）生物滤池（四级A/0）常规SBR（一级A/0）IMC（多段A/0的SBR）氨氮处理效率85%(不能达标)98%(较难达标)98%(较难达标)80%(不能达标)≥98%(能够达标)工程投资低较低高低较低运行费用较高高低低低能耗较高高低低低占地面积较小大小小较小回流量需要，且很大需要，且很大不需要不需要不需要产泥量大大小较小小相同工程成功先例无不清楚不清楚无大量以上比较可以看出基于多级A/O的SBR工艺（IMC）是唯一可以保证达标排放的处理工艺，同时在能耗、运行费用和产泥量上具有明显优势，工程投资方面具有相对优势。效果最差的是一级A/O和常规SBR工艺，多级A/O或多级A/O的生物滤池工艺要保证达标排放需要更多的基础性研究和试验。第4页22、、设设计计规规范范、、范范围围及及原原则则2.1设计规范◇当地环保规范和要求◇《环境空气质量标准》GB3095-96◇《污水综合排放标准》GB8978-1996◇《工业企业厂界噪声标准》GB12348-90◇《恶臭污染物排放标准》GB14554-93◇《大气污染物综合排放标准》GB16297-1996◇《砌体结构设计规范》GB50003-2001◇《建筑地基基础设计规范》GB50007-2002◇《建筑结构荷载规范》GB50009-2001◇《混凝土结构设计规范》GB50010-2002◇《建筑给水排水设计规范》GB50015-2002◇《工业企业照明设计标准》GB50034-92◇《工业建筑防腐蚀设计规范》GB50046-95◇《工业循环冷却水处理设计规范》GB50050-95◇《工业与民用供配电系统设计规范》GB50054-92◇《低压配电设计规范》GB50055-95◇《建筑物防雷设计规范》(2000年版)GB50057-94◇《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》GB50058-92◇《建筑防雷设计规范》GB50057-92◇《地下工程防水技术规范》GB50108-2001◇《混凝土外加剂应用技术规范》GB50119-2003◇《石油化工企业设计防火规范》GB50160-92◇《构筑物抗震设计规范》GB50191-93