某氨厂利用AO工艺处理造气废水工程方案.doc

造气废水处理工程 设计方案设计方案 目 录 1 工程概况工程概况 1 2 设计依据及设计标准设计依据及设计标准 2 2 1 国家有关设计规范及规定 2 2 2 设计处理废水的水质 水量 4 3 处理工艺确定处理工艺确定 7 3 1 现状分析及处理技术方案确定 7 3 2 处理工艺流程 8 3 3 处理工艺流程说明 9 3 4 处理效果预测 10 4 处理单元描述处理单元描述 12 4 1 主要处理单元设计 12 4 2 构筑物及设备一览表 18 5 废水处理站的总体设计原则废水处理站的总体设计原则 23 5 1 平面及竖向布置 23 5 2 道路 给排水及消防 23 5 3 电气及控制设计 24 5 4 土建结构设计 24 5 5 环保 安全卫生及化验 25 6 运行费用估算运行费用估算 27 6 1 药剂费 27 6 2 电费 29 6 3 运行费用合计 32 4 1 工程概况工程概况 氨厂目前的主要产品有工业氨水 过氧化氢 硫磺等 在生产过程中需要大量的用水 也产生了大量的污水 其中仅造气工艺的 废水排水量就达到了 1200 吨 小时 如果这些废水不加处理 直接排放将对下游地区造成巨大的污染 也浪费了宝贵的水源 厂里曾 经对废水进行沉淀和生化等处理 但是由于原设计工艺相对落后 设计流程存在缺陷 无法达到处理效果 造成了污染 根据目前造 气废水的性质和水量 提出了以回用和达标排放相结合的处理路线 配合国家的环保要求和节约水资源的大形势 对造气废水进行处 理 特委托我公司编制废水处理方案 为废水处理工程的建设提供参考 在上述情况下并考虑到场地和资金条件的限制 本着既满足要求 又经济合理 并且不影响生产的原则 编制了本设计方案 5 2 设计依据及设计标准设计依据及设计标准 根据氨厂提供的水质资料和要求 我们进行了 4 次采样分析 根据实验室水样分析和小试结果 结合以往的设计资料和经验 制定 以下工艺方案 2 1 国家有关设计规范及规定国家有关设计规范及规定 合成氨工业水污染物排放标准 GWPB4 1999 1999 12 06 实施 污水综合排放标准 GB8978 1996 室外排水设计规范 GBJ13 87 1997 年版 室外给水设计规范 GBJ14 86 1997 年版 工业建筑防腐蚀设计规范 GB50046 95 建筑结构荷载规范 GB50009 2001 建筑设计防火规范 GBJ16 87 2001 年版 给水排水工程构筑物结构设计规范 GB50069 2002 给水排水工程钢筋混凝土水池结构设计规程 CECS137 2002 混凝土结构设计规范 GB50010 2002 建筑地基基础设计规范 GB50007 2002 6 建筑抗震设计规范 GB50011 2001 工业建筑防腐蚀设计规范 GB50046 95 房屋建筑制图统一标准 GB T50001 2001 钢结构设计规范 J220 2002 建筑抗震设防分类标准 GB50223 95 岩土工程勘察规范 GB50021 2001 砌体结构设计规范 GB50003 2001 构筑物抗震设计规范 GB50191 93 建筑桩基技术规范 JGJ94 94 建筑地基处理技术规范 TGJ79 2002 采暖通风及空气调节设计规范 GBJ19 87 2001 年版 水工混凝土结构设计规范 DL T5057 1996 地下工程防水技术规范 GB50108 2001 供配电系统设计规范 BG50052 95 低压配电设计规范 GB50054 95 电力装置的继电保护和自动装置设计规范 GB50062 92 建筑防雷设计规范 GB50057 94 2000 年版 7 电气装置安装工程盘 柜及二次回路结线施工及验收规范 GB50171 92 2 2 设计处理废水的水质 水量设计处理废水的水质 水量 2 2 1 厂方提供的进水水质与水量 项 目造气车间废水变换车间废水备注 设计水量 m3 h 1500200 SS mg L 未提供参数 CODCr mg L 400 15001600 6713 NH3 N mg L 350 8001008 4382 CN mg L 10 0 15 0 S2 mg L 1 0 10 0262 744 pH 未提供 T 50 60 由此可见 这两股废水的水质变化差异比较大 水质变化也比较大 为了确保废水处理出水稳定达标 同时避免不必要的设计放 大和过高的运行成本 需要确定合适的设计进水水质和水量 8 2 2 2 采样实测水质 我司到现场共进行了 4 次采样 实测结果如下表 项 目第一次第二次第三次第四次 水样名称造气废水造气废水造气废水混合废水 SS mg L 384357392862 CODCr mg L 6676256901050 NH3 N mg L 369380375550 CN mg L 13101511 S2 mg L 7 37 67 015 pH8 628 408 598 42 第四次采样为安环处提供水样 9 2 2 3 设计进出水水质与水量 二股废水水量为共计为 1700 m3 h 根据我司 4 次采样实测水质与厂方提供的水质分析 我司方案中将其中 95 回用 5 处理 至 合成氨工业水污染物排放标准 二级标准并排放 设计处理废水的水质 项 目进 水循环水标准排放标准 设计水量 m3 d 4080095 5 SS mg L 1100 50 100 CODCr mg L 1500 150 NH3 N mg L 680 100 CN mg L 11 15 1 0 10 S2 mg L 30 1 0 pH8 96 96 9 T 50 60 32 32 3 处理工艺确定处理工艺确定 3 1 现状分析及处理技术方案确定现状分析及处理技术方案确定 总结和分析现有处理工艺及设施的运行情况我们得出 原有工艺没有考虑到江氨厂造气系统所采用的是粉煤 污水水量大 温度 高 污水中所含的污染物成分复杂 出水不稳定 根据造气废水本身的水量性质 污水中含有较多的氰化物和氨氮 而且污水中所含的 BOD COD 较小 如不加以预处理 提高 可生化性 则生化工艺难度较大 因此原工艺采用初级沉淀 生化塔的工艺流程和构筑物设计不是很合理 导致废水处理设施没起到 应有作用 江氨厂造气废水与其他合成氨厂的造气废水有所区别 江氨厂采用的是粉煤 使得废水中悬浮物的颗粒比较细小 污水流速较快 的情况下很容易将悬浮物带起 其次也许是采用粉煤作为燃料的原因 水与煤的接触面积较大 使得废水中所含其他污染物品种较多 11 我们在水样实测中发现污水中氨氮 硫化物 氰化物较多 废水的温度也比较高 污水的可生化性较差 为了达到合成氨工业回用水 质要求 保证排放水质稳定达标 我们采用了物化与生化相结合 比较保守的工艺来进行设计 并在充分利用江氨厂原有土建与设备 的基础上进行改造 经过 4 次取样和实验室中反复试验 结合江氨厂造气废水的实际情况 本设计在充分利用原有设施的前提下 采取 2 步走 先将 废水先经过一级初沉 经过配水混凝沉淀 去除废水中大部分污染物后再进行降温 95 废水回用 再将剩余 5 应用物化与生化相 结合方法处理至达标排放的技术方案 12 3 2 处理工艺流程处理工艺流程 图图 1 废水处理工艺流程图废水处理工艺流程图 13 3 3 处理工艺流程处理工艺流程说明说明 如图 1 所示 第一步 利用原有废水处理系统管路 造气废水首先进入初沉池 利用原有沉淀池 经过预沉淀后 废水进入调 节池 在调节池内调整 PH 值 并进行预曝气后用提升泵打入计量槽内 经过计量槽的精确计量 造气废水与适量的药剂在混凝槽内 混凝反应 其中的悬浮物在絮凝槽内形成絮状体 并自流入沉淀池内 在沉淀池内絮状体和废水分离 造气废水中的悬浮物得以去除 沉淀池上清夜排入脱氰池 利用原有水池 加入氧化剂去除氰化物以利回用 并自流进入中间水池调整 PH 值 此时废水中的悬浮 物已经去除至 50 mg L 以下 完全能够满足进入冷却塔的要求 中间水池中的废水用水泵打入冷却塔降温后进入回用水池 利用原有 水池 其中 95 的污水回用于造气车间的闭路循环 另外 5 的污水由提升泵提升至分解池 在分解池中 投加高级氧化剂 控制 反应条件 强氧化剂与水中剩余的氰化物发生反应 使其转化为无害气体溢出水体 为保证分解反应的彻底以及控制好后续反应的正 常运行 污水进入滞留池短暂停留 并进入氧化还原池将前段反应中过剩的氧化剂消耗掉 进行预处理的污水进入 A O 生化系统进 行生化反应 为保证出水水质 需要适当补充碳源和磷源 出水进入最终沉淀池沉淀后出水 保证污水达标排放 系统产生的污泥进 入原有污泥处理系统处理 14 3 4 处理效果预测处理效果预测 经过上述工艺流程处理后的废水 其处理效果如下表所示 废水参数 处理阶段 COD mg L SS mg L NH3 N mg L CN mg L pHS2 T 原 水 1500 1100 680 158 9 3050 60 出水 1200 715 680 158 9 650 60 初沉池去除率 203580 出水 1200 715 476 15 10 545 55 调节池去除率 3020 二沉池出水 600 50 450 12 9 1 045 50 15 去除率 509552080 出水 570 50 405 5 9 1 045 50 脱氰池去除率 51060 出水 550 50 370 4 5 9 1 0 32 冷却塔去除率 51010 出水 530 80 260 1 0 9 1 0 32 分解池去除率 53080 出水 120 40 50 0 56 9 1 0 26 最终沉淀池去除率 75508550 总去除率 89 1 96 4 92 6 96 0 16 4 处理单元处理单元描述描述 4 1 主要处理单元设计主要处理单元设计 4 1 1 初沉池 利用原有沉淀池 去除废水中煤渣 砂子等比重较大的颗粒 减少后续运行处理负荷 保证设备的正常运行 4 1 2 调节池 调整 PH 值 进行预曝气 调节水质水量 保证水质的均匀混合和后续处理的正常运行 在曝气过程中可以适量降低水温 同时 对水中溶解的氨也有一定的吹脱效应 材质 钢筋混凝土结构 设计停留时间 1h 必要容积 1700m3 设计有效水深 3 5m 4 1 3 计量槽 控制和分配废水流量 保证后续处理构筑物的正常运行 17 材质 钢筋混凝土结构 停留时间 3min 必要容积 1700 85m3 60 3 4 1 4 混合池 在本池中投加混凝剂 并采用机械搅拌 使废水与药剂充分混合 污水中含有的胶体和细小悬浮物变成较大粒径的絮状体 材质 钢筋混凝土结构 停留时间 6min 必要容积 1700 170m3 60 6 4 1 5 絮凝池 为了增加絮凝反应的效果 在本池中通过投加絮凝剂 PAM 来充当助凝剂 利用高分子的吸附架桥作用 使细小松散的絮凝体变 得粗大而紧密 材质 钢筋混凝土结构 停留时间 6min 必要容积 1700 170m3 60 6 18 4 1 6 二次沉淀池 本池系进行固液分离的构筑物 把水中的悬浮物及絮凝体沉淀到底部 沉淀的污泥经刮泥机处理后排放至污泥池 处理后的废水 从上部排出 污泥进入原有污泥处理系统处理 材质 钢筋混凝土结构 停留时间 2h 上流速度 1 2m h 必要面积 2833 取 2840m2 2 1 3400 选圆形沉淀池 4 个 每个面积 710m2 D 2 21m 14 3 710 H 2 4m 4 1 7脱氰池 利用原有水池 由于废水进水中含有大量的氰化物 为保证循环用水的安全 需要加入氧化剂脱氰处理 材质 钢筋混凝土结构 停留时间 6min 必要容积 1700 170m3 分两格 60 6 19 4 1 8 中间水池 利用原有水池 该池起到调节水量 PH 值 控制水流速度的作用 保证废水进入冷却塔降温处理能正常运行 材质 钢筋混凝土结构 停留时间 6min 必要容积 1700 170m3 60 6 4 1 9 冷却塔 主要是降低废水的温度 减少后续处理的负荷 保证出水达标回用和排放 4 1 10 回用水池 利用原有水池 收集处理后的废水 本池中 95 的废水用于造气车间的闭路循环 5 的废水进行深度处理后达标排放 4 1 11 分解池 投加强氧化剂 控制反应条件 强氧化剂与水中的氰化物发生反应 使其转化为气体溢出水体 在池中配有搅拌系统 废水反应 条件所需的 pH 值通过 pH ORP 计在线检测仪控制 材质 钢筋混凝土结构 停留时间 15min 必要容积 85 21 25m3 60 15 20 4 1 12 滞留池 为保证分解反应的彻底以及控制好后续反应的正常运行 因此在分解反应与氧化还原中和反应前设置滞留池 材质 钢筋混凝土结构 停留时间 10min 必要容积 85 14 2m3 60 10 4 1 13 氧化还原池 为保证前段 CN 的氧化分解反应中 过剩的 NaCLO 和分解过程中产生的中间氧化性产物对后续生化处理不带来影响 因此在生 化反应前端设置了氧化还原池 通过添加还原剂 NaHSO3 将前段反应中过剩的氧化剂消耗掉 材质 钢筋混凝土结构 停留时间 10min 必要容积 85 14 2m3 60 10 4 1 14 A O 池生化池 由于此废水中供微生物生长吸收的营养源很少 生化降解性能很差 因此在生化降解过程中需要添加微生物活动所需的营养物质 在此废水中主要是缺少微生物生长所需的 C 和 P 因此本方案中选用添加甲醇和磷源来满足微生物的生长的需要 此外 由于要去除 废水中的 NH3 N 为保证废水中的硝化菌与反硝化菌的正常生长 也需要添加碱液 来满足废水中微生物生长的条件 材质 钢筋混凝土结构 21 A 池有效容积 2000m3 O 池有效容积 2665m3 4 1 15 最终沉淀池 废水在 A O 处理中 微生物利用水中的营养物质 作为营养源进行代谢活动 一部分合成为原生质 另一部分分解为无机物质 随水排出 经过一段时间后 微生物部分老化产生污泥 污泥在沉淀池主要位于沉淀池的下部 经刮泥机处理后 部分污泥回流至 A O 池中的 A 段 以确保 A 池中污泥浓度 剩余污泥排放至原有污泥处理系统进行进一步的处理 材质 钢筋混凝土结构 停留时间 2h 上流速度 1 2m h 必要面积 141 67 取 142m2 2 1 170 D 2 10 4m 14 3 142 H 2 0m 22 4 2 构筑物及设备一览表构筑物及设备一览表 4 2 1 构筑物 原有构筑物进行简单改造后充分利用并发挥其设计功能 构筑物之间的连接管道需进行重新布置 新建构筑物一览表 编名 称规 格单 数 备 注 23 号位量 1调节池必要容积 1700m3座1钢筋砼 2计量槽必要容积 85m3座1钢筋砼 3混合池 絮凝池 单座必要容积 170m3 合计容积 340m3 座2钢筋砼 4二次沉淀池单体直径 21m 有效水深 2 4 米座4钢筋砼 5冷却塔基础基础直径 20m座1钢筋砼 6分解池必要容积 21 25m3座1钢筋砼 7滞留池必要容积 14 2m3座1钢筋砼 8氧化还原池必要容积 14 2m3座1钢筋砼 9A O 生化池 A 池必要容积 2000m3 O 池必要容积 2665m3 座1钢筋砼 10最终沉淀池单体直径 10 4m 有效水深 2 0 米座1钢筋砼 11机房及仓库共计 120m2座1砖混 24 4 2 2 设备 原有污泥处理系统完全利用 其他设备尽量利用且发挥其功能 新增设备一览表 序序 号号 设备名称设备名称型号规格型号规格 单单 位位 数数 量量 备备 注注 25 1调节池提升泵450m3 h 10m 22kW台54用1 备 2计量分配槽套1防腐 3混合槽搅拌机4kW台4防腐 4pH 计台9 5絮凝槽搅拌机4kW台4防腐 6酸碱中和池搅拌机4kW台1防腐 7二次沉淀池刮泥机D 21 2m H 2 4m套4防腐 8污泥提升泵140m3 h 8m 7 5kW套42用2 备 9冷却塔进水泵450m3 h 10m 15kW台54用1 备 10冷却塔35kW台3 11回用水池提升泵45m3 h 10m 3 7kW台32用1 备 12分解池搅拌机台2防腐 13 ORP 仪台3 14滞留池搅拌机台2防腐 15氧化还原池提升泵45m3 h 10m 3 7kW台32用1 备 16兼氧池搅拌器11kW台1防腐 17好氧池回流泵170m3 h 6m 5 5kW台32用1 备 18 好氧池曝气器 曝气量 2 0 m3 h 个 套1 26 19污泥计量槽套1防腐 20最终沉淀池刮泥机D 10 4m H 2 0m1防腐 21污泥提升泵6m3 h 10m 0 75kW1防腐 22污泥回流泵6m3 h 10m 0 75kW21 用 1 备 23污泥输送泵 18m3 h 10m 1 5kW21 用 1 备 24FeCL3配药系统1 5kW套1带搅拌装置 25FeCL3计量泵7 0L min 0 4kW台54 用 1 备 26 PAM 阴离子 配药系统 1 5kW套1带搅拌装置 27PAM 阴离子 计量泵11L min 0 75kW台54 用 1 备 28NaOH 配药系统1 5kW套2带搅拌装置 29NaOH 计量泵6L min 0 4kW台98 用 1 备 30NaHSO3配药系统1 5kW套1带搅拌装置 31NaHSO3计量泵31 9L min 1 5kW台1防腐 32H2SO4磁力输送泵200L min 0 75kW1防腐 33H2SO4药罐1防腐 34H2SO4计量泵6L min 0 4kW2防腐 35NaCLO 磁力输送泵200L min 0 75kW套2防腐 36NaCLO 药罐套2防腐 27 37NaCLO 计量泵台2防腐 38CH3OH 磁力输送泵200L min 0 75kW套1防腐 39CH3OH 药罐套1防腐 40CH3OH 计量泵2 0L min 0 25kW台1防腐 41电磁阀台4防腐 42风机台43用1 备 43管阀件 非标件套1防腐 44电控系统套1 5 废水处理站的总体设计原则废水处理站的总体设计原则 5 1 平面及竖向布置平面及竖向布置 废水处理站的主要建筑物 构筑物有 初沉池 调节池 计量槽 混合池 絮凝池 二次沉淀池 脱氰池 中间水池 冷却塔 28 回用水池 分解池 滞留池 氧化还原池 A O 生化池 最终沉淀池和仓库机房等 这些建筑物和构筑物有些是原有设施 有些是新 建设施 要按工艺流程要求紧密布置 尽量节省用地 施工图设计时应该考虑风向 构筑物朝向及卫生要求 竖向布置原则以废水尽量少提升 多自流 降低运行成本 道路保持原地形的升降 使厂区内废水沿坡降流入排水管网 5 2 道路 给排水及消防道路 给排水及消防 造气废水处理站靠近厂内道路 方便设备安装和运输 给水管引入废水处理站内 除主管外还应分铺支管 便于管理和使用 供水水质要求 除化验和溶药 生活用水按国家饮用水卫生标准 供水水压要求 0 2Mpa 消防水源接自供水管网 采用低压消防给水 站区内地面平整好后 高于厂外地面 雨水循地形通过雨水口排除 29 5 3 电气及控制设计电气及控制设计 5 3 1 电气及控制设计范围 本项目电气设计以废水处理站进线盒为界 以内部分的各动力设备的电气与控制 包括室内照明 仪表及监控系统 本工艺系统的运行状况采用由计算机所生成的模拟界面进行实时监控和显示 各构筑物池中的水位 进出水流量 冷却后的温度 出水的悬浮物浓度等指标瞬时及累计量均能进行记录或显示 5 3 2 电源及配电 动力电源由厂方供给 进入废水处理站的电气动力配电器型号及电缆规格拟在施工图设计中确定 用电负荷等级为二级 5 4 土建结构设计土建结构设计 土建设计将以地质钻探报告为依据 遵循的主要设计规范为 土建结构荷载规范 GBJ9 87 建筑抗震设计规范 GBJ11 89 混凝土结构设计规范 GBJ10 89 30 建筑地基基础设计规范 GBJ7 89 砌体结构设计规范 GBJ3 88 5 4 1 建筑结构选型 砖混结构房屋 5 4 2 构筑物结构造型 废水处理站处理构筑物为现浇钢筋砼 结构材料采用 C25 钢筋砼 抗渗标号 S6 5 5 环保 安全卫生及化验环保 安全卫生及化验 5 5 1 设计依据 劳字 1988 48 号 关于生产性建设项目职业安全卫生监察的暂行规定 工业企业噪声控制设计规范 GBJ87 85 5 5 2 项目危害职业安全卫生因素分析 本项目属环保项目生产规模小 主要为各种水池 罐槽等构筑物 机械设备少 在生产中危害职业安全卫生的因素不多 转动机械 本工程水泵 搅拌机等设备均有转动部位 其他不安全因素 本工程根据工艺生产要求 设有较多的地上和地下式水池 操作走廊平台和走梯 有可能发生人身事故 操作 31 和维护时应按照规章流程操作 防止出现劳动事故 5 5 3 采用的主要防护措施及预期效果 本工艺在确定污水处理工艺时 选用成熟的工艺技术 生产设备选用技术先进可靠的设备 以减少生产中的不安全因素 电气设备保安措施 一般区域所有电器采用接零保护 电气设备正常不带电的金属外壳均进行可靠的接零 防火措施 为了防止污水处理装置因人为操作不当或机泵短路等自然因素而引起火灾事故 必须在机房和仓库内明显的位置各放置四个干粉 灭火器 指定专人保管 定期进行检查 如果必须在污水处理站区域内进行焊接等容易引起火灾的工程 必须通知主管部门 经主管 部门鉴定许可证明后 由专人携带防火设备进行监督操作 其他保安措施 在建筑设计中按有关设计规范和 工业企业设计卫生标准 的规定 考虑了采光 防护栓及安全管道等设施 设备的转动部位设 置防护罩 32 6 运行费用估算运行费用估算 因为江氨厂已有专人负责环保 因此本运行费估算包括药剂费和电费 6 6 1 药剂费药剂费 6 1 1 循环回用水加药量估算 FeCl3按 200ppm 投加 按 650 元 吨计 FeCl3每天消耗量 8 16 吨 PAM 阴离子按 1 2ppm 投加 配置药剂浓度为 0 1 按 15000 元 吨计 PAM 总加药量 0 048960 吨 氧化剂按 100ppm 投加 备用 10 有效氯 按 800 元 吨计 故 循环水药剂费 650 8 16 15000 0 04896 5304 734 4 6038 40 元 天 0 148 元 吨 33 6 1 2 排放水加药量估算 氧化剂按 150ppm 投加 10 有效氯 按 800 元 吨计 每天消耗量 0 306 吨 NaOH 投加量与 H2SO4投加量较小 预计用量不超过 10 公斤 天 估算为 20 元 天 甲醇投加量视污水可生化性投加 预计投加量不超过 100 公斤 天 估算为 150 元 天 故 排放水药剂费 800 0 306 20 150 244 8 20 150 414 8 元 天 0 203 元 吨 34 6 26 2 电费电费 6 2 1 循环回用水电费估算 系统设备运行功率见下表 设备 功率 kW 台 常用 台 备用 台 运行时间 小时 天 总功率 kWh 天 备注 调节池提升泵22kW41242112 混合槽搅拌机4kW4024384 FeCL3配药系统1 5kW10812 FeCL3计量泵0 4kW412438 4 PAM 阴离子 配药系统 1 5kW10812 PAM 阴离子 计量泵0 75kW412472 NaOH 配药系统1 5kW20824 NaOH 计量泵0 4kW812476 8 絮凝槽搅拌机4kW4024384 H2SO4磁力输送泵0 75kW10备用工艺设备 H2SO4计量泵0