（环境工程专业论文）某市化工区工业污水处理厂优化研究.pdf

摘要 摘要 本文针对某市新建化工区与其配套的工业污水处理厂进行研究，在分析某市化 工区产生的废水水质和水量的基础上，调查研究了针对石化废水中高浓度有机污染 物，氨氮和高c o d 的现行各种处理工艺和方法，利用构建的灰色关联模糊模型、可 持续层次模糊关联耦合模型对两个备选技术进行综合评价，最终确定方案一“匀质调 节一混凝沉淀水解酸化一一级a o 一二级a o 一监测消毒”为新建化工区工业污 水处理厂污水处理最佳工艺技术方案。本工艺主要针对化工区新建石油化工项目产 生的废水进行处理，具有投资成本低、处理效果显著、易于维护管理、运行成本较 低的特点，能够经济、有效的去除废水中的高浓度有机污染物、氨氮和c o d c 等， 使出水水质达到国家污水综合排放标准( g b 8 9 7 8 - - - 1 9 9 6 ) 中的二级标准，解决了 石化废水中有机污染物难降解的技术难题，并完成了化工区污水处理厂总体设计。 本工程建设规模为3 万m 3 d ，占地面积为6 0 2 0 0 m 2 ，项目建设总投资概算为1 5 0 2 2 1 8 万元，单位处理成本为2 6 1 元m 3 污水，单位运营成本1 9 4 元m 3 污水。通过工程效 益评估，本工程具有良好的环境效益和社会效益，在确保收费的前提下可产生良好 的经济效益。本设计研究可对同类型化工区工业污水处理厂的设计提供有意义的借 鉴和参考。 关键词化工；工业废水；生物处理；模型；污水处理工艺；污水处理厂设计 河北科技大学硕士学位论文 a b s t r a c t i nv i e w o fr e s e a r c ht h a tan e w l yb u i l tc h e m i c a li n d u s t r i a lz o n ea n ds u p p o r t i n g w a s t e w a t e rt r e a t m e n te q u i p m e n t s ，t h i sp a p e ri n v e s t i g a t e da n ds t u d i e dc u r r e n tp r o c e s so f h i g hc o n c e n t r a t e do r g a n i cp o l l u t a n t s n h 3 - na n dc o di np e t r o c h m i c a l b t e w a t e ro nt h e b a s i so fq u a n t i t ya n dq u a l i t yo ft h ew a t e ri no n ec h e m i c a li n d u s t r i a lz o n e t h i sp a p e r c o m p r e h e n s i v e l ya s s e s s e st w oo p t i o n sb yg r a ya s s o c i a t ef a i n tm o d e la n dh i e r a r c h i c a l f a i n t g r a yc o u p l i n gm o d e l ， s e l e c t st h e o p t i m a l p l a n t h a t a d j u s t m e n t u s e d i m e n t a t i o m o l y d r o l y s i s a n da c i d i f i c a t i o n m l c l a s sa 岫- c l a s s a o - - m o n i t o r - d i s i n f e c t i o n t h i sr e s e a r c hs u b j e c ti su s e dt ot r e a tp e t r o c h e m i c a lp r o j e c t w a s t e w a t e r , w h i c hi sg o o di ns t a b l ed i s c h a r g i n gw a t e r , e a s ym a i n t e n a n c ea n dm a n a g e m e n t a n dg o o dr e l i a b i l i t ya n dp r a c t i c a l ，r e m o v a le f f i c i e n c yo fb o d ，c o da n ds s m sp a p e r d e s i g n so v e r a l ls e w a g et r e a t m e n tp l a n ti nc h e m i c a li n d u s t r i a lz o n e ，a n dt h ew a t e rq u a l i t y m e e t s2 - c l a s sc r i t e r i as p e c i f i e di n t h ei n t e g r a t e dw a s t e w a t e rd i s c h a r g es t a n d a r d ( g b 8 9 7 8 19 9 6 ) t h es e l e c t e dt r e a t m e n tm e t h o ds o l v e st h ep r o b l e mt h a to r g a n i cp o l l u t a n t si n p e t r o c h e m i c a lw a s t e w a t e ri sd i f f i c u l tt ob i o d e g r a d ea n da c c o m p l i s h e st h ed e s i g no f s e w a g et r e a t m e n tp l a n t 1 1 1 es c a l eo f t h i sp r o j e c tc o n s t r u c t i o ni s3x10 珥m d c o v e r st h ea r e a o f13 0 0 0i r o u g hc a l c u l a t i o no fi n v e s t m e n ti s15 0 2 2 18 10 qy u a n ，o n ec u b i cm e t e r w a s t e w a t e rt r e a t m e n ta n do p e r a t i o nc o s t2 61y u a na n d1 9 4y u a n t h r o u g hb e n e f i t e v a l u a t i o n , t h ep r o j e c th a sg o o de n v i r o n m e n t a lb e n e f i ta n dt h es o c i a le f f e c t s t h ed e s i g n s t u d yc a np r o v i d er e f e r e n c e f o rs i m i l a r s e w a g et r e a t m e n tp l a n t sf r o mac h e m i s t r y i n d u s t r i a lz o n e k e yw o r d s c h e m i c a li n d u s t r y ；i n d u s t r i a lw a s t e w a t e r ；b i o l o g i c a lt r e a t m e n t ；m o d e l ； w a s t e w a t e rt r e a t m e n tt e c h n o l o g y ；d e s i g no fs e w a g et r e a t m e n tp l a n t i i 第1 章绪论 第1 章绪论 1 1 研究背景及意义 1 1 1 研究背景 2 l 世纪全球可持续发展面临着“人口、资源、环境”三大问题，这些问题无不与 水息息相关。我国不仅水资源贫缺，而且随着我国城市化和工业化程度的提高，水 环境污染问题日益严重【l 捌。公共环境安全成为社会关注的焦点，加大水污染治理、 确保水环境质量成为各级政府和全社会的热门话题【3 】。 某市化工区地理位置优越，与上海金山、漕泾化学工业园区隔海相对，总规划 面积5 6 2 2 平方公里。某市化工区将成为该市石化产业基地的重要组成部分和该地区 产业带的重要内容，并与北岸的上海石化工业区一起形成杭州湾南北呼应、相互补 充的世界级石化工业带。某市化工区的产业定位是，建成高科技产业和支柱产业相 对集中的，以“炼油乙烯”项目为支撑、以液体化工码头为依托，以烯烃、芳烃为主 要原料，发展三大合成材料，同时发展基本化工原料及深加工为特色的石油化工基 地。 目前，某市化工区由于不少企业仍处于在建或生产初期，而且几个主要的废水 产生单位( 包括新富钛白粉、国泰染整、电镀厂等) 都未纳入污水站处理，因此目 前纳入污水处理厂的污水量不大，据调查已建成的1 0 0 0 0 m 3 d 的工业污水处理厂， 现有污水处理量为6 0 0 0 8 0 0 0 m 3 d 。某市化工区的工业企业正在逐步建设投产。 某化工园区主要为乙烯中下游产品，其废水水质特点如下： ( 1 ) 废水有机物和含盐量成分复杂且浓度高污水以乙烯中下游产品为主，苯 酐、顺酐、p t a 系列、不饱和树脂等行业生产流程长，从原料到成品往往伴随有烃 类、芳烃类、醚类、酯类等原材料，副产品多，产品回收率低，所以废水中含有烃 类、芳烃类、醚类、酯类等污染因子，有机物和含盐量都比较高，成分非常复杂。 ( 2 ) b o d 5 c o d 值较低，属可生物降解但又不易生物降解污水污水b o d 5 c o d 值是判定污水可生化性性能的最简便易行和最常用的方法。一般认为b o d 5 c o d o 4 5 可生化性较好，b o d 5 c o d 0 3 可生化，b o d 5 c o d 0 3 较难生化， b o d s c o d 0 2 5 不易生化。 本工程废水中有机物虽然大部分是可生化的，但b o d 5 c o d 0 3 ，属可生化 而又不易生化。同时，曝气池活性污泥对多变化芳烃类中间体废水驯化、适应也不 甚容易，影响生物降解能力。 ( 3 ) 氨氨及有机氮含量高乙烯中下游产品如聚氨酯、氨纶、乙醇胺等产品的 河北科技大学硕士学位论文 生产过程中需要用到浓氨水做生产原料和辅料，这些工艺的生产原料或副产品中都 含有氨，在产品的生产过程排水中含有氨氮及有机氮污染因子，因此某化工区污水 处理厂进水中氨氮及有机氮含量较高。 ( 4 ) 水质水量波动较大某化工区污水处理厂水质水量根据企业的生产情况有 较大波动。 ( 5 ) 废水具有一定毒性废水苯酐、顺酐、p t a 系列、不饱和树脂等中间体生 产基本原材料是烃类、芳烃类、苯、醚类有机物，芳族化合物苯环上的氢被卤素、 硝荃、胺荃取代以后生成的芳族卤化物、芳族硝基化合物、芳族胺类化合物、联苯 等多苯环的取代化合物，毒性均较大。 目前，存在的主要问题为以下三点： 第一，已有的污水集中处理规模不够：随着某市化工区的工业企业逐步建设投 产，环境保护工作尤其是污水处理问题越显突出，污水产生量在逐步加大，即将超 出现有污水处理厂处理能力。 第二，企业单独处理负担重：化工区内均为工业污染源，化工废水水质较为复 杂。若工业废水各自单独处理、达标排放，处理成本高、难度大，企业水处理负担 重，企业难以承受。 第三，造成污染环境：某市化工区废水水质主要为含油废水，其来源有：油气 和油品的冷凝水、油气和油品的洗涤水、反应生成水、机泵填料含冷却水、化验室 排水、油罐切水、油槽车洗涤水、炼油设备洗涤排水、地面冲洗水等。含油废水在 水面形成油膜，阻碍氧气进人水体且易粘附和填塞鱼的鳃部，使鱼类窒息死亡，在 含油废水水域中孵化鱼苗多为畸形，影响岸边的环境卫生和植物生长，同时降低了 滨海的使用价值。根据( ( 2 0 0 8 年中国环境状况公报海洋环境一节中指出，杭州湾 海水水质最差，劣四类海水比例高达1 0 0 。 综上所述，各企业根据情况对废水先进行预处理，达到三级排放标准后排入某 市化工区工业污水处理厂再经行集中处理，达标后外排。变点源分散处理为污水处 理厂集中处理，即降低了各企业的点源废水排放标准，降低污水处理难度，减轻企 业负担，为企业发展创造良好的外部条件，又提高了污水处理达标率，为化工区经 济发展提供优质环境。结合石化废水中存在的高浓度有机物，氨氮和较高的c o d 的 特点，积极实施污水集中治理，改善水环境质量，某市化工区有必要建设工业污水 处理厂并确定污水处理工艺。 1 1 2 选题意义 某化工区石化废水中存在的高浓度有机物，氨氮和较高的c o d 是石化废水处理 的难题，为此，在现有处理技术基础上，充分考虑污水处理技术、管理、经济因素 2 第1 章绪论 和社会状况等因素，同时结合石化废水的特点，本课题通过建立一套科学的评价指 标体系，构建化工区石化废水处理技术评价方法及模型，评价优选出适合某市化工 区污水处理厂处理石化废水的最佳工艺技术路线，最终完成污水处理工艺设备设计 方案，本课题研究对促进该化工区的可持续发展具有重要的现实意义。 1 2 石化废水污水处理工艺研究现状 现代污水处理的基本方法是采用各种技术，将污水中所含的污染物质分离除去， 或回收利用，或将其转化为无公害物质，使水体得到净化。主要方法为物理法 4 - - 3 们、 化学法【3 1 1 、生物法【3 2 1 、超声法、焚烧法、氧化法。 随着水资源日益紧张和人们环境保护意识的加强，石油化工废水的处理技术逐 渐成为研究热点，石油化工是以石油为原料，以裂解、精炼、分馏、重整和合成等 工艺为主的一系列有机物加工过程，生产中产生的废水成分复杂、水质水量波动大、 污染物浓度高且难降解，污染物多为生物难降解有毒有害的有机物，对环境污染严 重。绝大部分石化废水处理采用的是二级活性污泥法及其改进型工艺技术，新的处 理技术和工艺不断涌现，主要分为以下几类。 1 。2 1 厌氧生物处理 厌氧生物处理是一种有效的去除有机污染物并使其矿化的工艺。它将有机物转 变为甲烷和二氧化碳。厌氧处理提供一种预处理，它一般需要后处理以去除剩余的 有机物。它较适用于中高浓度污水、破解大分子有机物、改善工业污水可生化性， 促进有机氮转化、处理能耗低、污泥产量小，受有机物浓度及温度等影响较大，对 反应条件有控制要求 3 3 - 3 6 。 、 1 2 2 普通活性污泥技术 该技术利用了活性污泥中的好氧微生物分解、吸附污水中的有机物，进而达到 去除有机污染物的目的，具体工艺流程见图1 - 1 。作为最早的污水处理工艺技术，在 对有机物和悬浮物去除方面，普通活性污泥技术去除率高、运行稳定，但投资和运 行费用高，对氮、磷去除率低，能耗高。 3 河北科技大学硕士学位论文 图1 1普通活性污泥工艺流程图 f i g 1 - 1 s c h e m a t i cd i a g r a mo ft r a d i t i o n a la c t i v a t e ds l u d g ep r o c e s s + 出水 1 2 3a b 技术 a b 技术【3 刀是由2 0 世纪7 0 年代开发，德国b b o h n k e 教授于8 0 年代初开始具体 应用于工程实践的一项成熟的污水处理技术，具体工艺流程见图1 - 2 。a b 技术将曝 气池分为高负荷( a 段) 、低负荷( b 段) 两段，各有独立的污泥回流和沉淀系统。 a b 技术较适合于具有污泥消化等后续处理设旌、污水浓度高的污水处理厂，节能效 果明显。不适用于有脱氮要求的污水处理厂【3 引。 进水 图l - 2a b 工艺流程图 f i g 1 - 2 s c h e m a t i cd i a g r a mo f a d s o r p t i o n - b i o d e g r a d a t i o np r o c e s s 1 2 4a o 脱氮技术 2 0 世纪8 0 年代初出现了a 0 脱氮技术【3 9 。4 ，该技术是在传统的活性污泥法的基 础上，将缺氧反硝化池放置在曝气池前，还设置有污水内循环系统，具体工艺流程 见图1 - 3 。在处理过程中的缺氧条件下，污水中的硝态氮被微生物还原成氮气；在好 氧条件下，一方面水中有机物被微生物氧化降解，另一方面水中氨氮被硝化菌氧化 成硝态氮，好氧段后的混合液回流至缺氧段，提供反硝化的氮源，并且能利用生物 4 第1 章绪论 的聚磷作用除磷。该法具有较高的有机物去除率及一定的除磷脱氮作用【4 2 - 4 4 。 生物脱氮需要较长的泥龄，保持较低的污泥负荷，以便充分进行硝化，达到较高 的去除率。而生物除磷需要较短的泥龄，维持较高的污泥负荷，得到较大的剩余污 泥量，以便达到较好的除磷效果。因此，在设计中还需要采取必要的措施和进一步 + 出水 图1 3a o 脱氮工艺流程图 f i g i - 3 s c h e m a t i cd i a g r a mo f a n o x i c o x i cd c n i t r i f i c a t i o np r o c e s s 1 2 5a 刁o 技术 2 0 世纪7 0 年代由美国专家开发出来了a 2 o 技术【5 0 , 5 1 】，具体工艺流程见图卜4 。 该技术分别由厌氧池、缺氧池、好氧池以及二沉池组成，并设有两个循环系统，即 好氧池中的硝化液回流进入缺氧池中，进行反硝化反应；二沉池中的污泥回流进入 到厌氧池中，进行释磷反应，故同时起到了脱氮除磷的效果。其产生的基建和运行 费用较高( 高于普通活性污泥法) ，还具有运行管理要求也较高的不足之处。 5 2 5 5 】。 进 图1 4a 2 0 工艺流程图 f i g 1 - 4s c h e m a t i cd i a g r a mo f a n a c r o b i c a n o x i c o x i cp r o c e s s 5 河北科技大学硕士学位论文 1 2 6 氧化沟技术 氧化沟技术【5 6 - 6 0 又称循环曝气池技术，2 0 世纪5 0 年代荷兰巴斯维尔所开发的一 项污水处理工艺技术，具体工艺流程见图1 - 5 。目前国内外氧化沟的常用形式主要为： p a s s v e e r 单沟型、c a r r o u s e l 循环折流型、d 型双沟式、t 型三沟式、o r b a l 同心圆型 熊 弋fa 传统的p a s s v e e r 单沟型和c a r r o u s e l 型氧化沟不具备高效脱氮除磷功能，但是 在c a r r o u s e l 氧化沟前增设厌氧池，在沟体内增设缺氧区，形成改良型氧化沟，便 具备较好的生物脱氮除磷功能。氧化沟池型具有独特之处，兼有完全混合和推流的 特性，且不需要混合液内回流系统。但氧化沟采用机械表面曝气，能耗较高，占地 面积较大。 d 型氧化沟为双沟交替工作式氧化沟，由池容完全相同的两个氧化沟组成，两 沟串联运行，交替地作为曝气池和沉淀池，不单独设中沉池。为了达到脱氮目的， 在d 型氧化沟的基础上又发展了半交替工作式的d e 型氧化沟。该沟设有独立的中 沉池和回流污泥系统，两沟交替进行硝化和反硝化。d 型氧化沟的主要缺点是曝气 设备利用率低、池容利用率低。 t 型三沟式氧化沟集缺氧、好氧和沉淀于一体，两条边沟交替进行反应和沉淀， 无需单独的中沉池和回流，流程简洁，具有生物脱氮功能。由于无专门的厌氧池， 因此，生物除磷效率不高。由于交替运行，总的容积利用率低，约为5 5 ，设备总 数量多、利用率低，较适用于生活污水比例较大的污水处理。 o r b a l 氧化沟由多个同心的环形沟渠组成，由外到内分别形成厌氧、缺氧和好氧 三个区域，采用转蝶曝气。从内沟( 好氧区) 到中沟( 缺氧区) 之间没有回流设施。在厌 氧区采用表面搅拌设备，不可避免地会带进相当数量的溶解氧，使得除磷效率不高。 o r b a l 氧化沟有机物和氨氮有较高的去除率，具有较好的脱氮功能。o r b a l 氧化沟具 有推流式和完全混合式两种流态的优点，具有较强的抗冲击负荷能力，有利于难降 解有机物的去除，并可减少污泥膨胀现象的发生【6 1 侧。 6 第1 章绪论 图1 5 氧化沟工艺流程图 f i g 1 - 5 s c h e m a t i cd i a g r a mo f o x i d a t i o nd i t c hp r o c e s s 出水 泥饼 外运 1 2 7s b r 法 s b r 法即序批式活性污泥法。它的反应机制以及污染物的去除机制同传统活性污 泥法基本相同，仅运行操作不一样。 s b r 将生化池和中沉池的功能集中在同一池子内，兼有污染物降解和固液分离等 功能。s b r 工艺采用间歇运行方式，污水分批次进入反应池，然后按照顺序进行反应、 沉淀、排水、闲置过程，完成一个运行操作周期。在同一池子中，分时段形成厌氧、 缺氧、好氧的活性污泥法生物处理过程，可实现脱氮除磷。对进水水质水量的波动 具有较好的适应性。与普通活性污泥相比，它不需要另设二次沉淀池、污泥回流设 施，多数情况下可省去初沉池。但工艺、庖气等设备闲置率高，大修费用较高。 通过使用新型曝气装置、微电脑自动控制技术的发展以及各种实用精密的水质 检测仪表，可使s b r 工艺的运行实现自动化。但一旦自动化系统出故障，对生产运 行影响较大【6 ”o l 。 1 2 8u n i t a n k 技术 2 0 世纪9 0 年代初出现了u n i t a n k 技术【7 1 , 7 2 ，是比利时s e g h e r s 公司开创的一种 新的s b r 变型技术，具体工艺流程见图卜6 。从单池运行来看，具有s b r 的一些特征， 从整体运行方式来看，近似于三沟交替式氧化沟。通常该技术采用三个方形池或矩 形池，以连续进水、出水、常水位方式运行，具有较好的脱氮效果、操作方便、流 程简单等优点，但也存在具有设备闲置率较高、容积利用率较低等不足。 7 河北科技大学硕士学位论文 出水 图1 - 6u n i t a n k 工艺流程图 f i g 1 - 6 s c h e m a t i cd i a g r a mo fu n i t a n kp r o c e s s 1 2 9c a s s 技术 c a s s 技术【7 3 7 q ( c y c l i ca c t i v a t e ds l u d g es y s t e m ) 是一种循环式活性污泥处理法， 除磷、脱氮效果最好，具体工艺流程见图1 - 7 。c a s s 技术一般分为3 个区：一区生 物选择器区，二区缺氧区，三区好氧区，容积之比通常为1 ：5 ：3 0 。c a s s 工艺将主反 应区中部分剩余污泥回流进入生物选择器中，即保证了污水中溶解性易降解基质的 去除，又保证了污泥的活性。在运作方式方面，沉淀阶段不进水，保障了稳定性的 排水。c a s s 技术具有处理效果稳定、自动化程度高、投资和运行费用低、占地面积 小、运行管理简单等优点。 图l - 7c a s s 工艺流程图 f i g 1 - 7 s c h e m a t i cd i a g r a mo f c y c l i ca c t i v a t e ds l u d g es y s t e mp r o c e s s 1 2 1 0b i o l a k 技术 b i o l a k 技术【7 7 , 7 8 1 为德国某公司发明的专利。b i o l a k 技术是一种具有除磷、脱氮 功能的多级活性污泥处理系统。该系统的主要特点为采用悬挂链脉动波式曝气装置 和土池结构。b i o l a k 技术具有施工简单、投资少、维护管理方便等优点，但是具有 相对较大的占地面积。 8 第1 章绪论 进水_ _ - 图1 8b i l o c k 工艺流程图 f i g 1 - 8 s c h e m a t i cd i a g r a mo fb i l o c kp r o c e s s 水 1 2 11复合缺氧生物滤池技术 清华大学周律教授最新研究了复合缺氧生物滤池技术，具体工艺流程见图1 - 9 。 复合缺氧生物滤池技术中的复合缺氧反应池是由折板反应池、缺氧池、好氧池组合 而成，生物滤池采用卵石填料高负荷生物滤池。复合缺氧生物滤池技术具有运行费 用低、投资少等优点，但卫生条件较差。 进 剩余污泥泵 图1 - 9 复合缺氧一生物滤池工艺流程图 f i g 1 - 9 s c h e m a t i cd i a g r a mo f c o m p o u n da n o x i ct a n k - b i o l o g i ct i c k l et a n kp r o c e s s 1 2 1 2b a f 法 b a f 即曝气生物滤池。它是生物膜法的一种。微生物附着在载体表面生长而形 成膜状，当污水经载体表面和生物膜接触的过程中，污水中的有机污染物即被微生 物吸附、稳定，最终转化为h 2 0 、c 0 2 、n h 3 和微生物细胞物质，使污水得到净化。 曝气生物滤池是一种高效生物反应器，该技术已在国内多项工程中得到成功的 应用。活性滤料曝气生物滤池的最大特点是使用了一种新型粒状滤料，在其表面生 长有生物膜，污水自下向上流过滤料，池底则提供曝气，使废水中的有机物得到吸 附、截留与生物分解。 曝气生物滤池的b o d 容积负荷可达到5 一- 6 k g m 3 d ，是常规活性污泥法或接触 氧化法的6 1 2 倍。它的池容和占地面积小。由于曝气生物滤池对s s 的生物截留作 用，使出水中的活性污泥很少，故不需要设置中沉池和污泥回流泵房，处理流程简 化。曝气生物滤池内粒状填料使得充氧效率提高，可节省能源消耗。抗冲击负荷能 9 河北科技大学硕士学位论文 力很强，没有污泥膨胀问题，微生物也不会流失，能保持池内较高的微生物浓度， 日常运行管理简单，处理效果稳定。 曝气生物滤池能够进行短程硝化反硝化脱氮的原理在于其独特的结构特征和运 行方式。陶粒填料为异养菌、自养菌和反硝化细菌分别占据不同生态位、形成合理 的微环境体系提供了有效的载体，较低的曝气量和定期反冲洗又使得竞争能力较弱 的n 0 2 - n 氧化细菌不能在反应器内形成优势群体而被自然淘汰，接被反硝化去除。 在曝气生物滤池基础上进行改进，通过将水解反应池、缺氧反应池与b a f 池进 行有机组合，形成厌氧、缺氧、好氧段，强化脱氮( 总氮) 功能。曝气生物滤池主要进 行硝化反应，实现对氨氮的去除，曝气生物滤池出水回流入缺氧池，利用进水中的 碳源进行反硝化，并通过厌氧池实现高效去除污水中有机物及除磷脱氮的目的【7 9 , 8 0 j 。 1 3 研究内容 本课题以某市化工区工业污水处理厂新建工程为研究对象。根据某市化工区 总体规划新建化工区工业污水处理厂将处理化工区所产生的工业污水。具体研究 内容如下： 1 ) 通过对某市化工区企业近期和远期规划以及现状进行系统科学的调查研究运 用正确的方法预测各区域内给排水量和水环境污染的发展趋势和程度确定化工区内 工业污水污染物的排放总量，以及污水水质分析。 2 ) 从技术、经济和社会等方面分析化工区污水处理厂所涉及的诸多因素，研究、 构建化工区石化废水处理技术评价方法及模型，利用该模型评价优选出适合某市化 工区污水处理厂处理石化废水的最佳污水处理的工程技术方案和技术路线。 3 ) 对污水处理厂工程进行总体设计，确定设备选型和用量。 4 ) 对本工程进行经济成本概算及对工程效益进行评估。 1 4 本章小结 1 ) 随着某市化工区的工业企业逐步建设投产，环境保护工作尤其是污水处理问 题越显突出，污水产生量在逐步加大。为积极实施污水集中治理，改善水环境质量， 某市化工区有必要建设工业污水处理厂并确定污水处理工艺。 2 ) 化工工业生产中产生的废水成分复杂、水质水量波动大、污染物浓度高且难 降解，污染物多为生物难降解有毒有害的有机物，对环境污染严重。目前水处理技 术种类多，大部分石化废水处理采用的是二级活性污泥法及其改进型工艺。但在化 工区污水处理厂的建设和管理中运行机制，结合当地基础条件、设计理念等存在着 问题。 3 ) 根据某市工业区污水处理厂处理水质的特点，对污水处理技术综合评价，研 究建立一套科学的评价指标体系，构建化工区石化废水处理技术评价方法及模型， 1 0 第1 章绪论 评价优选出适合某市化工区污水处理厂处理石化废水的最佳工艺技术路线，最终完 成适合自身特点污水处理工艺设备设计方案，对化工区区污水厂建设和经济发展起 着积极的推动作用。 第2 章污水处理厂工程规模及处理程度的确定 第2 章污水处理厂工程规模及处理程度的确定 2 1污水处理厂规模确定依据 2 1 1供水现状 化工区内规划用水量为2 8 5 万m 3 c l ( i l 高日为3 5 万i n 3 d ) ，扣除中水回用后，需 水量2 4 2 5 万m 3 d ，规划预期分配供水量3 2 3 5 万m 3 d 。 生活水供应：由自来水公司或各企业自行深度处理供应。 2 1 2 排水体制及接管要求 化工区内采用雨、污分流制。各工业装置区、辅助生产装置区、公用设施等区 域的生产污水、生活污水及污染区域的初期雨水与生产过程中排出的未被污染的清 净下水分别收集后，排入污水排水系统和雨水净下水排水系统。 区内降水由沿道路设置的雨水净下水排水管网自流汇集到主干管网就近排入河 网。各装置区和设施排出的未被污染的净下水与其它污水分流后就近排入各地块的 雨水排水管网。 化工区内的生活和生产污水由各工业企业的污水管网收集后，在各厂区内经必 要的预处理达到污水排入城市下水道水质标准( c j 3 0 8 2 - - 1 9 9 9 ) 及污水综合排放 标准( g b 8 9 7 8 - - 1 9 9 6 ) 的三级标准后排至污水处理厂集中处理达标后，大部分由压 力管道经规划批准的排海口排放入海，其余部分少部分进一步深度处理后进入中水 回用系统。 2 1 3 污水处理现状 某市化工区目前已投入运行的污水处理厂为一座处理能力为1 万m 3 d 的污水处 理厂，采用二级生化处理工艺，出水水质达到国家污水综合排放标准中的二级 标准。尾水排放口位置原为泥螺山附近海域，2 0 0 3 年开始建设排海管线，排放口位 于新海堤外离岸2 k m 处。 化工区内部分企业污水处理依托镇海炼化的污水处理设施，镇海炼化现有三个 净化水场，出水水质达到国家污水综合排放标准中的二级标准。污水排放口位 置为镇海深水排海口，即原有炼油污水排口向海域延伸1 3 k i n 。 2 1 4 排水规划 根据某市化工区总体规划新建污水处理设施利用化工区建成区污水处理厂 预留地扩建4 0 0 万m 3 d 规模的综合污水处理装置( 扩建后污水处理厂总处理能力为 1 3 河北科技大学硕士学位论文 5 0 0 万m 3 d 规模) 。 2 2 工程规模的确定 2 2 1建设年限 根据某市化工区总体规划的规划：某市化工区工业污水厂工程的建设年限 为2 0 1 2 年。 2 2 2 服务范围 本污水厂工程的服务范围为化工区内已建及新建1 5 0 0 万吨年炼油及1 0 0 万吨 年乙烯一体化项目。总服务面积6 6 8k m 2 。 2 3 污水量预测 污水量预测与城市经济的发展、人口的数量、规划区的开发建设规模、布置、 土地面积、人口密度、工业分布等密切相关。一般常用的污水量预测方法有综合定 额法、分项定额法、城市建设用地指标法，污水量增长率推算法及比流量增长法。 由于某市化工区所引进的项目具有不确定性，现阶段难以根据项目情况详细分 析污水排放量。所以对化工区污水量分别采用单位面积污水流量法和规划用地比流 量法进行了详细的预测和论证： 2 3 1单位面积污水流量法 污水厂工程服务面积6 6 8 k m 2 ，单位面积污水流量o 7 万m 3 k m 2 d ，则新建污水 厂工程服务范围内污水量为4 6 8 万m 3 d 。 2 3 2 规划用地比流量法 根据各用地类别及占地面积，化工区内用水量预测结果见表2 1 。 表2 - 1 化工区内用水量预测 t a b 2 - 1w a t e rc o n s u m p t i o np r e d i c t i o ni nc h e m i c a li n d u s t r i c a lz o n e 用地类别占地面积( h a )用水指标( m 3 h a d 1 平均日用水量( 万m 3 d ) 三类工业用地4 1 2 43 5 01 4 4 3 交通及广场用地7 6 2 33 0o 2 3 仓储用地3 1 5 32 00 0 6 市政工程 5 6 0 3 3 0o 1 7 绿化用地9 1 8 l2 00 1 8 小计6 6 8 04 5 01 5 0 7 根据用水量及化工区污水排放系数0 6 ，计算出化工区内污水量达9 0 4 万m 3 d 。 1 4 2 3 3根据已出让土地污水量类推法 2 3 3 1 工业用地污水排放量预测 目前，化工区已有近2 5 3 h a 的工业用地分别出让给九家企业，另有约1 5 9 4 h a 的 工业用地尚未出让。已出让工业用地面积占规划工业用地总面积的比例约为6 1 3 4 。 ( 1 ) 已出让土地的污水排放量已获得出让土地的企业的产品、项目用地、污 水排放量见表2 2 。 表2 - 2 化工区内已出让土地污水排放量 t a b 2 - 2w a s t e w a t e rd i s c h a r g eo f s o l dl a n di nc h e m i c a li n d u s t r i a lz o n e 项目名称 项目用地( h a ) 排放量( 万m 3 d ) 1 6 万吨年己二酸3 3 3 0o 1 8 8 万吨年m x 项目1 0 3 5 00 3 2 4 1 2 万吨年醇醚1 9 6 70 0 5 3 乙烯胺、污水厂等3 8 5 0o 4 5 万吨年丁腈橡胶 1 1 5 8o 3 6 2 万吨年t s 树脂 4 2 00 0 2 4 1 5 万吨c 5 分离5 9 9o o l i o 万吨年c 9 分离 9 5 7o 0 0 5 8 万吨年顺酐2 6 7 00 0 2 7 小计 2 5 3 0 l1 3 9 1 ( 2 ) 工业用地污水总排放量预测根据己出让工业用地与未出让工业用地的面 积比例、已出让工业用地的污水排放量及各待引进企业性质的类似性，分别对化工 区内a 区域和b 区域的工业用地污水排放总量进行预测( 详见表2 3 ) 。 表2 - 3 工业用地污水排放总量 t a b 2 - 3w a s t e w a t e rt o t a ld i s c h a r g eo fi n d u s t r i a ll a n d a 区域b 区域 可用工业用地总面积2 2 9 o oh a1 8 3 4 0h a 尸jh 计t q p 用柏而狈 1 9 4 9 7h a5 8 0 4 h a 尸i m i r t q p 用撤污水排放量 o 9 6 5 万m 3 do 4 2 6 页矗 d 夫h i t q p 用地而襁 3 4 0 3h a1 2 5 3 6 h a 稀涮桌m i p t q p 用撤污7 i ( 桃放量 o 1 6 8 万m 3 d 0 9 2 m 3 d 工业用地污水排放总量1 1 3 3 万m 3 d 1 3 4 6 万m 3 d 1 5 河北科技大学硕士学位论文 根据上表预测，至中期2 0 1 2 年，a 区域及b 区域的工业用地污水总排放量将达 到2 4 8 万m 3 d 。 ( 3 ) 其余用地污水排放量预测其余用地的用水量及污水排放量按规划用地比 流量法预测( 详见表2 - 4 ) 。 表2 - 4 其余用地用水量预测 t a b 2 - 4w a t e rc o n s u m p t i o np r e d i c t i o no fo t h e rl a n d 用地类别 占地面积( h a ) 用水指标( m 3 h a d ) 平均日用水量( 万m 3 d ) 交通及广场用地7 6 2 33 00 2 3 仓储用地3 1 5 32 0 0 0 6 市政工程5 6 0 33 0o 1 7 绿化用地 9 1 8 l2 00 1 8 小计2 5 5 60 6 4 根据其余用地用水量及污水排放系数0 7 5 ，可计算出a 区域及b 区域其余用地 的污水排放量为0 4 8 万m 3 d 。 2 3 3 2 化工区内总污水排放量 综上预测和论证，化工区污水厂工程服务范围内总污水量为2 9 6 万m 3 d 。 2 3 4 化工区污水处理厂建设规模的确定 根据单位面积污水流量法和规划用地比流量法预测的化工区污水厂工程服务范 围内污水量分别为4 6 8 万i t l 3 d 、9 0 4 万岔d ，而根据根据已出让土地污水量类推法 预测的污水量为2 9 6 万i t l 3 d ，相差较大。近年来，化工企业对清洁生产的高度重视 以及节水水平的提高，使得企业污水实际排放量远小于规划预测污水排放量。且如 前所述，化工区内待出让土地引进的企业所生产产品与已引进的类似，因此，根据 已出让工业用地的污水量预测化工区内的工业用地总污水量更符合实际情况。 综合考虑各因素，化工区工业污水厂工程建设规模定为3 万m 3 d 。 2 4 设计水质及处理程度确定 2 4 1 接管标准 为了保证进厂污水的水质稳定，减少负荷冲击，接入工业污水处理厂的工业废 水应在各企业或装置内先进行预处理，通过隔油、酸碱中和、沉淀、生物厌氧等工 序，改善降低污水中有机物浓度，改善污水可生化性。对进厂污水的水质( 除个别项 目外) 达应满足污水排入城市下水道水质标准( c j 3 0 8 2 - - 1 9 9 9 ) 或污水综合排放 标准( g b 8 9 7 8 m 1 9 9 6 ) 中的三级标准( 1 9 9 8 年1 月1 日以后建设单位) ；对排入工业 1 6 第2 章污水处理厂工程规模及处理程度的确定 污水处理厂的污水水质作如下接管要求( 见表2 5 ) 。 表2 5 污水处理厂接纳水质要求 t a b 2 - 5r e c e i v ew s 瞳c i q u a l i t ys t a n d a r di ns e w a g et r e a t m e n tp l a n t 序号污染物单位进水标准 l p h 6 9 2色度倍 5 0 0 3s s m g l9 0 0 4 b o d s c o d c rm g lo 3 5c o d c r m g l1 0 0 0 6石油类 m g l! 三2 0 7挥发酚 m g l雯 8硫化物 m g ls 1 9氨氮 m g l垡o 1 0总氮 m g l冬l o o l l 磷酸盐( 以p 计)m g ls 8 1 2溶解性固体 m g l 5 0 0 0 1 3苯胺类 m g l 5 1 4硝基苯类 m g ls 5 1 5 苯 m g l! 5 1 6甲苯 m g t l! 如5 1 7邻二甲苯 m g l兰1 o 1 8对二甲苯m g l 0 3 0 ) s s ：4 0 0 m g l n h 3 - n ： 6 0 m g l 1 7 河北科技大学硕士学位论文 t n ： 磷酸盐： 石油类： 硫化物： 色度： p h ： 8 0 m g l 3 m g l ( 以p 计) 2 0 m g l l m g l 5 0 0 倍 6 9 2 4 3 设计出水水质 化工区污水处理厂建成后其污水排放按污水综合排放标准( g b 8 9 7 8 - - 1 9 9 6 ) 中的二级标准执行。因此，化工区工业污水厂确定的出水水质主要指标如下： coder-_1 2 0 m g l b o d s ： 3 0 m g l s s ： 9 0 m g l n h 3 - n ：q 5 m g l t n ： 4 0 m g l 磷酸盐： _ l m g l ( 以p 计) 色度： 8 0 倍 p h ： 6 9 石油类： 岛，即2 种技术方案的优先顺序为：a o 技术一c a s t 技术。 由上述综合评价可见，在技术方案各指标值一定的情况下，灰色关联模糊模型和 可持续层次模糊关联耦合模型所得结果一致，2 种技术优先顺序，为a o 技术一c a s t 技术。 污水处理工艺的选择是否合适，不仅关系到污水处理厂的处理效果，还将影响污 水处理厂运行的可靠性、稳定性、工程投资、运行费用和操作管理等方面。因此， 必须根据具体情况，选择适当的处理工艺，满足运行可靠、处理效果稳定的同时， 考虑投资、运行费用低等方面的要求。 某市化工区工业污水处理厂进厂污水主要来自服务范围内的化工企业，其处理难 点是c o d 口、氨氮等污染物。方案一与方案二经过综合评价分析对比，方案一工艺 技术更可靠合理、达标性高、操作要求低、投资较低、运行成本及费用低，投资可 节省4 。确定方案一：“匀质调节一混凝沉淀一水解酸化一一级d 一二级a 0 l 监测消毒”为新建化工区工业污水处理厂污水处理工艺技术方案。 4 6 本章小结 1 ) 根据工艺技术方案选择的原则，通过研究大量工艺污水技术，给出化工区污 水处理的两个备选工艺方案。 2 )