化工项目污水处理设计体会与探讨

金 庆林化工项 目污水处理设计体会与探 讨 4 9 化工项 目污水处理设计体会与探讨 金庆林 中国成达工程有限公司 成都6 1 0 0 4 1 摘要 介绍多年来化工项目 污水处理设计方面碰到的问题和经验总结，分析化工污水的来源及特点，在 设计中应考虑的事项 ，对新形势下如何做好污水处理工程的设计、承包进行探讨。 关键词 化工污水工程设计污水处理 化工生产装置所产生的污水有其 自身的特点， 与城市污水 有很大差别 。这 主要 因为化工产 品分 布广 ，生产工 艺流程 复杂 ，排 出的污水 成份种 类 变化大 ，给污水处理 的方法和工艺 技术选择带来 了困难。在许 多工程 项 目中，化 工产 品 的生产 工 艺技术相当成熟，但缺少配套的污水处理技术和 装置，给工程设计单位提出了新 的难题。如果做 不好，不仅花了大量的投资，而且还达不到环保 要求，给业主和设计单位均带来不利的影响。因 此如何使设计的每个污水处理设施都 能取得成功 ， 提高化工 污水 处理设计水 平 ，加强化 工工程污水 排放的控制，是值得考虑的问题。以下根据个人 的设计经验提出一些问题并进行探讨 。 水成份、浓度和数量，对各种可能的处理方法进 行分析 、比较和筛选 ，决定污水处理的工艺路线 。 生化处理是有机污水最经 济的处理方法 ，但还是 有很多条件 限制 ，如毒性、浓度 限制等。通过研 究 ，我们采取 将各 种污 水 先分别 进行 物化 处理 ， 如化学 氧化、化学沉 淀、微 电解等方 法 ，在达 到 污水生化处理 的要求后再 汇合进 行生化处理 ，包 括厌氧 ( 含水 解 酸化 ) 、好 氧处理。需要 注意 的 是 ，要对上游专 业提 出要 求 ，各种 工艺排放 的污 水均采用管道单 独送到污水处理场 。这样本来处 理难度很大 的各 种污水 ，经各单独 预处理后 ，再 一 起处理，既能为污水处理达标排放提供保证， 又使得经济上可行 。 1 污水处理方案的选择 2 污水处理规模确定 在新建 的化工 厂 中，从原料 到产 品需要 有许 多化工装置生产 中间产 品 ，最后 到产 品。有 的除 了主要产品外 ，还 有很 多配套产 品和装置 ，而各 生产装置 的生产工 艺路线 又不同 ，产生 的污水 的 数量特别是组分 也有不 同。例如某大型 1 ，4一丁 二醇工程，产品、付产品种类较多，那么产生废 水污染源就多 ，各种污水的性质就有很大 的不 同， 有碳黑含硫 化物 污水 ，高 浓度氨氮 污水 ，高浓度 有机污水 ，含 酸碱 的有机废 水 ，还有 废酸碱类 的 废液。对待这类排 放复杂 的污水 ，显然将它 们混 在一起 ，找到一种将 其处理达标 并在技术经 济上 可行 的方法是 相 当困难 的。怎么办 呢 ，我们 在确 定污水处理工艺时 ，通过对各装 置的污水来 源进 行分析 ，特别 是污水 的成份 和特性 ，然后根 据污 设计污水处 理装置 的重要过程 就是确定设计 规模 ，从理论上讲污水来源及排 放的设计数据是 重要依据，但这远远还不够，上游工艺专业和其 它有关专业提 出的污水排放条件是 一个相对很先 进的数据 ，特别是引进 的生产装置 ，排水量很小 ， 污染物浓度也很低 。多年 的经验 表 明，这些数据 几乎都与投产后实 际运行 的数据相去很 远 ，而实 际的要大得多。因此在确定污水处理规模时就要 考虑到实际可能的情况，特别是国内的生产操作 水平和管理水平不如发达 国家先进 ，留有充足余 量是必要的。在 以前 的一 些项 目中 ，由于各 种原 因 ，如规划不到位 、项 目投资 限制、当时的环保 意识薄弱等问题，在确定污水处理规模、设计污 水处理设施时 ，主要就 只参 考工艺设计 的排放数 金庆林：教授级高级工程师。1 9 8 4年毕业于湘潭大学化工系环境工程专业。主要从事化工行业污水处理的设计工作。联系电话 ( 0 2 8 )6 5 5 3 0 4 5 9，Ema i l ：j i n g q i n g l i n t h e n g d 山e o m。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 5 0 C H E MI CA L E NG I N E E R I NG DE S I GN 化工设计 2 0 1 3， 2 3 ( 3 ) 据 ，没有考虑到实 际可 能出现 的偏离 ，更没有 考 虑到今后的发展，以致使得规模定得太小，污水 调节池和事故池 的容量也设 计得很小 ，结果实际 生产运行后 ，由于开 车期间运行 不正常 ，污水量 大增，污水处理装置、调节池和事故池的容量都 显得不够。此外，由于缺乏长远规划，每次项 目 扩建都要扩建污水处理装置，造成投资浪费，影 响工厂的整体布局。 由此可见，污水处理装置规模 的确定，既要 考虑充分的富余量 ，还要与今后 的发展结合进行 统一的考虑和规划。 3 后续服务 后续服务是指设计完成 ，设计文件 提交施工 后 ，在施工、开 车调试、运 行 时的跟踪服 务。由 于化工生产工艺的多样性、复杂性和排污成份的 多变 ，使得多数 污水 的排放 特性都不 一样 ，特别 是新产品、新工艺更是如此。设计的污水处理设 施能否达到预期目的，还应给予关注。 实际上，设计人员按各种单元工艺进行组合， 对关键技术难题进行 了实验或试 验 ，取得 了较好 的实验效果 ，但也不能保证设计 的工艺技术完全 满足污水处理工艺要求，也许在生产运行时的水 质水量根本就是另外一种情况。因此一个项 目设 计，施工完成了，也未必就能保证运行成功。在 开车调试和生产运行 中可能出现这样那样的问题 ， 但如果问题不解决 ，就不 能说我们 的设计成 功和 完成。 以某项 目电石废水处理为例，虽然以前类似 的电石废水均有过处理 ，但是 真正处理后 能完全 达到国家一级排放的寥寥无几，在有些处理方法 中二次污染也 比较严重。通 过研究 ，选择 以硫 酸 亚铁作为化学沉淀剂处理 电石废 水 ，主要针对其 中的硫化物和 P H值，其含量分别在 3 0 01 0 0 0 mg l 和 1 1 5一l 2 。对该处理方案的可行性进行了 实验验证 ，也取得 了一些设 计参 数。但是装 置建 成后 ，试运行 过程 中发现 ，污水处理 设施没达 到 设计要求 ，出现几大问题。首先 ，二次污染严重 ， 在加酸中和时有大量 H s气体逸出，直接对附近 居住 区产生影 响；其次加 药量无法 确定 ，没有 自 动在线检测仪 ，即反应终 点无法确 定 ；再次沉 淀 效果不好 ，出水基本 上是硫化亚铁 深色 ，这 意味 着整个装置尚未成功。 设计人员组织专 家与工程技术人员进行 现场 实验或试验 ，分析问题 ，查 找原 因，寻求解 决方 法。首先发现可不必先加酸中和，这样就消除产 生 H ： s 的二次污染问题，其次是利用硫酸亚铁溶 液本身 的弱 酸性 ，顺利 地实 现了 P H 值 中和 ，无 H ： S 逸 出。更重要的发现 了通过反应液 P H值大小 直接可以判断反应是否完成 ，硫化物 处理后是否 符合要求，找到了确定反应终点的方法，这是实 现工业化生产的必要条件。通过各种 沉淀助凝剂 的试验 ，找到了效 果理想 的助凝剂 。提 出整 改实 施方法，进行施工。完成施工后，立即进入调试 ， 运行情况表明，问题得以解决。 4 开发创 新和设计把关 由于化工污水来源广，处理难度大，对于很 多工程项 目，很难找到现成 的污水处 理工艺设计 实例。很多污水处理 的设计都要求设计 人员应具 有经验积累，不然就无法完成设计工作。设计院、 工程公司的工程经验丰富，应该能担负将现有的 经验、原理 和技术 成果转 化 为工程 设计 的重 任。 以前由于环保意识淡薄 ，法律法规要求 不严 ，为 节省工程项 目投资 ，只有很少项 目配 套有污水处 理， 其他项 目不配或少配处理设施。如化肥厂氨 氮废水，甲醇装置废水，丁二醇高浓度含醇废水， 乙炔电石废水 ，P VC -V C M 装置离心母 液及含 汞 废水等，每一项都是对设 计人员 的考验 。如果没 有现成的设计资料，首先应分析污水中各种成分 的特性和处 理要求 ，然后查 阅各种科技 资料 ，包 括专业书籍 、教科 书、期 刊、专业 网站 资料 ，虽 然没有现成答案 ，但可 以收集 到丰富的相关 资料 ， 通过 比较、筛选 、判 断，就能有选择性 的用于污 水处理工艺技术 ，经过专业讨论后确 定采用 的污 水处理工艺路线和技术方 案。一般来说 ，工艺方 案应通过实验或试验验证，设计参数来源应当可 靠， 但实际工程设计中往往不容易。有时会需要 我们在积 累经验 的基础上 ，结合一般 单元操作 原 理进行开创性 的创新设计工作。这 种方法虽然有 一 定的风险，但也不是无 的放矢。这些创造性工作 ( 下转第 4 8页) 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m C HE MI CA L E N GI N E E R I NG D E S I GN 化工设计 2 0 1 3 ， 2 3 ( 3 ) 加，混凝土早期强度逐渐降低， 但 2 8天强度随矿 渣掺量的增加而增加。这是由于矿渣的活性是潜 在的，需要石灰 等物料来激发 。碱性激发 剂一般 为石灰或水化 时能够析出氢氧 化钙的硅酸盐水 泥 熟料，掺人后能形成氢氧化钙碱性溶液，造成矿 渣玻璃溶解的条件，而使矿渣的活性被激发出来。 混凝土的实 际生产 中早期 强度和后期强度需 同达到国家标准 规定 ，故经试验后可确 定 出矿渣 在混凝土中的最佳掺量为 4 0 。 2 3 掺合料种类对 C 3 0混凝土泌水率的影响 以 1 5 粉煤灰 、4 0 的矿渣取代混凝 土中的 胶凝材料，以无掺合料为参照，研究了粉煤灰、 矿渣对 C 3 0混 凝 土 泌水 率 的影 响。试 验 按 每 隔 3 0 m i n测一次 ，试验结果见表 1 3 。 表 1 3 掺合料种类对 C 3 0混凝土泌水率的影响 掺合料 泌水量 ( m 1 ) 泌水率 ( ) 由试验结果可以看出，掺量为 1 5 的粉煤灰 混凝土泌水率相对于未掺加掺合料和掺加了矿渣 的混凝土相 比，混凝土 的泌水 率大大 降低 了。这 是由于粉煤灰在混凝土中的形态效应造成的。所 谓粉煤灰的形态效应是指粉煤灰颗粒形貌、粗细、 表面粗糙度、级配、内外结构等几何特征以及色 度、密度等特征在混凝土中产生的效应。粉煤灰 的形态效应中，首要的是粉煤灰玻璃微珠颗粒所 特有的物理性状，能使水泥颗粒的絮状结构解絮 和颗粒扩散，同时使混凝土内部结构降低粘度和 降低颗粒之间的摩擦力。 3 结语 ( 1 )煤灰作为混凝土掺合料时，无论混凝土 的强度等级为多少，粉煤灰的最佳掺量均为胶凝 材料总量的 l 5 。 ( 2 )矿渣作为混凝土掺合料时，无论混凝土 的强度等级为多少，矿渣的最佳掺量均为胶凝材 料总量的 4 0 。 ( 3 )土中掺人适量粉煤灰可以改善混凝土工 作性， 减小泌水率；而以矿渣作为掺合料加入混 凝土中时 ，对改善混凝土工 作性和减 小泌水率几 乎没作用。 ( 收 稿日 期2 0 1 3 0 1 1 2 ) ( 上接 第5 0页 ) 为化工污水处理设计开创了新的局面，随着经验 的积累，风险将逐步减小， 设计成果就会越来越 适用。 如今，越来越多的污水处理专业、环保公司 加人了化工污水 的治理行业 ，开拓 了化工 污水 处 理技术，带来了很多新技术和新工艺，同时也对 设计人员提出了更高的要求。环保公司提出的治 理技术是否可靠?工 艺流程是否 可行?占地 和投 资是否合理?针对这些问题，设计把关就显得更 加重要 。优先采用 已证明是厂商所掌握 的成 熟的 工艺技术 ，这可 以通过现场考察来 完成。对 于还