有限公司年产50000吨净水剂项目工程分析

第2章工程分析21项目背景据国家环保部等单位近两年调查，目前我国废水年排放量达到4824亿吨，废水排放量如此之大，国内每年工业用水、城市给水、污水处理需求净水剂百万吨，现有市场上常规的净水剂有聚合氯化铝、聚合硫酸铝、聚合硫酸铁。目前，世界聚合硫酸铝年产量约150万吨以10氧化铝液体产品计，其中日本约50万吨，中国约40万吨。因为铁盐类净水剂开发相对较晚，其产量较小。但是铁盐类净水剂如聚合硫酸铁、聚合氯化铁、三氯化铁等净水剂，是以后净水剂发展的新方向，这类净水剂没有二次污染、成本相对低廉、原辅料价格较低、对废水COD去除率较高等等。从市场分析，国内无机高分子净水剂生产企业面临两个利好消息一是我国生产设备投资和成本远远低于国外，故产品在国际市场有较大竞争优势。国内企业完全可以在今后几年将自己的产品推向国际市场。二是未来几年国内需求会有较大增长。我国提出的污水治理目标是2010年城市污水集中处理率为50，据估算国家将投入6500亿元人民币来治理工业废水和城市污水。可见，聚合硫酸铁的市场前景十分可观。XXXXX限公司此次投资新建100000吨/年液体聚合硫酸铁（折合固体50000吨）项目，利用硫酸亚铁、浓硫酸和水生产聚硫酸铁净水剂，是暨南大学李明玉教授等项目组成员，在以往研究开发其他净水剂的基础上，研究开发的一种高技术化工环保项目。该技术工艺先进、所得产品成本低廉，属于清洁生产工艺，无二次污染。XXXXXX有限公司厂址位于淄博市淄川区淄川经济开发区，公司隶属于XXX集团，公司占地320余亩，投资3000余万元。公司拥有职工60余人，其中技术人员20余人。公司有完整的质量保障体系，保证了产品质量，提高了公司的质量信誉，促进了公司的发展。22项目概况221项目概述项目名称XXXXXX有限公司50000吨/年净水剂项目建设性质新建建设地点XXXX项目投资项目总投资3000万元，环保投资170万元，占投资额约56工作制度年工作日300天，实行四班三运转工作制。222项目基本组成与主要技术经济指标项目基本组成情况见表221，主要经济技术指标见表222。表221项目基本组成一览表项目名称主要组成主体工程1生产车间一个，100000T/A液体聚合硫酸铁生产线一条；由各类反应釜、计量槽、沉淀池和泵类等其他设施组成。辅助工程1储水池一座；配电室、化验室各一间；1办公楼、宿舍、食堂和浴室等；2供水淄川经济开发区自来水公司，供水有保障；3排水由开发区污水管网排至淄博利民净化水有限公司；公用工程4供电淄川经济开发区供给，满足生产需要；1废水设废水收集池1座，使项目生产废水全部收集回用；2废气反应釜及车间设废气收集系统，采用酸雾汽收集池吸收处理；环保工程3危险废物设置暂存场所1座，满足危险废物贮存污染控制标准（GB185972001）要求1设置浓硫酸储罐4个，其中每个100M3，周围设置围堰，附近设置事故池一座；2设置产品储罐2个，3设置物料仓库1座，用于储存硫酸亚铁等原料；储运工程4设置氯酸钠仓库一个表222主要技术经济指标一览表序号项目名称单位数量备注一生产规模T/A100000液体聚合硫酸铁二占地面积亩320三年运行天数天300全年运行7200H四全厂定员人63五产品消耗指标1新鲜水耗M3/A84000开发区自来水管网2电耗万KWH/A5开发区供给六项目总投资万元3000七绿化率14223产品方案及规模该项目为100000吨/年液体聚合硫酸铁项目。224产品指标产品聚合氯化铝净水材料质量指标情况见表223。表223产品质量指标一览表指标类类指标名称液体固体液体固体相对密度（20）145145全铁质量分数/110190110190盐基度1/80160801608016080160不容物的质量分数/03050305PH（1水溶液）2030203020302030砷（AS）含量/0000100002铅（PB）含量/000050001225总图布置与运输2251总平面布置与合理性分析1、总平面布置XXXXXXXX有限公司厂区占地面积约213HM2，位于XXXXXX的西部，厂区大体可分为东部生产区和西部办公区生活区。全厂设1个出入口，在厂区东面。本项目建设区域位于厂区东北部，建设内容为生产装置及配套的辅助设施，按功能不同分为以下区域（1）生产区原料酸溶、水解聚合反应装置，沉降池，成品池；辅助生产设施，包括配电室、控制室、分析室；（2）仓储区包括新建的灌区和原料产品储存区；（3）公用工程区包括循环水装置、消防水池（水池和泵房）；总平面布置考虑了本期工程的合理、集中、紧凑。拟建工程总平面布置具体见图221。2、合理性分析从环境保护、方便生产等方面进行综合考虑，平面布置合理性具体分析如下（1）生产厂房和物料储罐区按照工艺生产的流线合理的划分界区，有利于生产，方便管理；将物料、产品库区布置在临近生产车间位置，并考虑足够装卸面积使工厂人流货流分开，以利于运输，避免交叉；（2）各生产环节连接紧凑，物料输送距离相对较短，便于节能降耗，减少物料流失，提高生产效率，并减轻了厂区内主要生产设备噪声对厂内办公生活区及厂区附近的噪声环境的影响。（3）考虑好朝向，尽量减少生产废气对厂区及附近村庄的影响。综合分析，本工程厂区平面布置既考虑了厂区内生产、生活环境，也兼顾了厂区外附近环境情况，布局比较合理。2252运输原材料的运入和成品的运出均采用汽车，以公路运输为主，属于危险化学品的货物委托具有危险货物运输经营许可证的单位进行运输。23工程分析231生产工艺流程及产污环节分析1、生产工艺流程简述拟建项目以硫酸亚铁、浓硫酸和水为原料，使用氯酸钠催化氧化，再加入稳定助聚剂，使高铁盐发生水解和聚合反应，得到无机高分子净水剂聚合硫酸铁。本工艺属于温和反应，浓硫酸进入水中会产生热，但由于浓硫酸逐步滴加，产生的热量可很快在反应液中散发，反应过程中不产生其他副产品和其他发热现象。聚合硫酸铁产品生产工艺流程叙述如下（1）用硫酸泵将硫酸贮槽中的硫酸泵入硫酸高位槽中；把水用泵泵入水计量高位槽中；将催化剂放入催化氧化剂溶解槽中充分溶解。然后把硫酸亚铁、98工业硫酸和水按照一定比例，加入到反应器中，混合均匀；（2）将氯酸钠按照一定的配比和一定的速度，慢慢加入到反应器中，使硫酸亚铁发生催化氧化反应，得到高铁盐；（3）加入催化稳定助聚剂，使高铁盐发生水解和聚合反应，得到无机高分子净水剂聚合硫酸铁；（4）将上述所得新生聚合硫酸铁泵入中间产品稳定沉降池中，稳定熟化一定时间，得到液体聚合硫酸铁产品，液体产品泵入液体产品成品池中待售；2、生产原理氧化6FESO4NACLO33H2SO43FE2SO43NACL3H2O水解FE2SO43NH2OFE2H2ONSO43N/2N/2H2SO4聚合MFE2H2ONSO43N/2FE2H2ONSO43N/2M2、产污环节分析根据上述工艺流程分析，产品生产过程中的污染物产生情况分析如下废气主要为反应过程中产生的少量硫酸雾汽；废水生活污水、车间冲洗废水和定期的洗罐废水；固体废物副产残渣，作为副产品外售处理或回用。拟建工程产品生产工艺流程及产污环节具体见图231。聚合反应釜一次沉淀池氯酸钠硫酸亚铁图22聚合硫酸铁生产工艺及产污环节硫酸雾沉淀废渣液体聚合硫酸铁成品池稳定助聚剂酸计量槽硫酸储罐外购硫酸水计量槽水储水池洗罐废水232主要设备根据生产工艺的要求，本装置主要设备有水解聚合反应装置、水和酸等计量装置、物料加料装置、沉降池储罐等。具体生产设备情况见表224表224项目主要设备表序号设备名称型号规格材质数量备注1反应釜5M3钢套夹层搪玻璃8个生产设备2反应釜3M3钢套夹层搪玻璃2个生产设备3酸计量槽3M3PVC防腐5个生产设备4水计量槽3M3玻璃钢2个生产设备5搅拌洗浆池3M3玻璃钢大理石内衬3个环保设备6搅拌打浆槽15M3普通碳钢2个生产设备7上料皮带0562台生产设备8沉降池72M3钢筋、水泥、玻璃钢、大理石6个生产设备9成品池150M3钢筋水泥玻璃钢防腐5个生产设备10酸雾汽收集池41015砖混耐酸水泥3个环保设备11酸储罐100M3玻璃钢4个辅助设备12废水收集池121025钢筋水泥1个环保设备13储水池砖混1个辅助设备14配电室生产设备15实验车间50100200（升）2001个，1002个502个，装备满足要求辅助设备16化验室辅助设备17压滤机3台环保设备18地中衡100T1台辅助设备19电子磅1T2台辅助设备233主要原辅材料消耗及物料平衡1、主要原辅材料消耗拟建项目生产主要原辅材料消耗定额具体见表231。表231拟建工程润滑油产品生产消耗定额序号名称规格标准年用量（万吨）备注1硫酸亚铁（GB105312006）七水硫酸亚铁大于90水不溶物小于05砷含量小于00001铅含量小于00005552硫酸98053水37454氯酸钠工业标准0255稳定助凝剂0005由企业按照技术支持方的方法配制2、主要原辅料理化性质毒理毒性主要原辅料的理化特性、毒性毒理性质见表232表232主要原辅料的理化特性、毒性毒理性质表名称分子式理化特性燃烧爆炸性毒理毒性98浓硫酸H2SO4纯品为无色、无臭、透明的油状液体，呈强酸性。市售的工业硫酸为无色至微黄色，甚至红棕色。相对密度98硫酸为18365（20）。熔化1035。沸点338。有很强的吸水能力，与水可以按不同比例混合，并放出大量的热。为无机强酸，腐蚀性很强。化学性很活泼，几乎能与所有金属及其氧化物、氢氧化物反应生成硫酸盐，还能和其他无机酸的盐类作用。在稀释硫酸时，只能注酸入水，切不可注水入酸，以防酸液表面局部过热而发生爆炸喷酸事故。浓度低于76的硫酸与金属反应会放出氢气。本品虽不燃，但很多反应却会起火或爆炸，如与金属会产生可燃性气体，与水混合会大量放热。着火时立刻用干粉、泡沫灭火等方法。与易燃物如苯和有机物如糖、纤维素等接触会发生剧烈反应，甚至引起燃烧。能与一些活性金属粉末发生反应，放出氢气。遇水大量放热，可发生沸溅。具有强腐蚀性属中等毒性，对皮肤粘膜具有很强的腐蚀性。硫酸亚铁主要成分FESO47H2O本品呈粉末状，易溶于水，具有还原性。受高热易分解。无无氯酸钠NACLO3氯酸钠是无色无臭结晶，味咸而凉，有潮解性，易溶于水，微溶于乙醇，主要用作氧化剂，及制氯酸盐、除草剂、医药品等，也用于冶金矿石处理。本品助燃，具刺激性，是强氧化剂。受强热或与强酸接触时即发生爆炸。与还原剂、有机物、易燃物如硫、磷或金属粉末等混合可形成爆炸性混合物。急剧加热时可发生本品粉尘对呼吸道、眼及皮肤有刺激性。口服急性中毒，表现为高铁血红蛋白血症，胃肠炎，肝肾损伤，甚至发生窒息。爆炸，有害燃烧产物氧气、氯化物、氧化钠。聚合稳定剂按照技术支持方的方法配制所成的混合物无机盐原料其水溶液呈现弱酸性，但明显腐蚀性。无资料腐蚀性。3、物料衡算拟建项目生产过程中物料平衡情况见表233和图232。表233产品生产物料衡算一览表投入（T/A）产出（T/A）98硫酸5000硫酸亚铁55000产品液体聚合氯化铝100000氯酸钠2500聚合稳定剂50废气硫酸雾汽272水固废废渣6869合计853537合计853537聚合沉淀11667汽11667液体聚合氯化铝成品100000图33聚合硫酸铁生产工艺物料平衡图（T/A）硫酸雾272废渣6869硫酸亚铁5500098硫酸5000氯酸钠2500聚合稳定剂50水7005658005868692724公用工程241全厂供排水及水平衡1、给水（1）给水水源及用水量拟建工程给水为淄川经济开发区，供水有保障。拟建项目的全年新鲜水消耗量合计为84000M3，用水环节包括聚合反应、酸雾吸收、车间地面与设备冲洗、生活办公及厂区绿化等。其中生活用水2835M3/A，设备及地面冲洗用水，用量100M3/A，厂区绿化水650M3/A，废气吸收用水20M3/A。（2）给水系统设置拟建项目给水系统设置分为生活给水系统、生产给水系统及消防给水系统。拟建项目全部用水为自来水，进水压力为03MPAH。由开发区内管线引入，新鲜水总管管径为DN100，管材无缝钢管，管线埋地敷设。生产用水由新建的蓄水池经加压后供给，消防水系统依托开发区，采用一条DN100钢管接自开发区原有消防给水管线，消防水管网压力为060MPA，环状管网上设置室外地下式消火栓，室外消火栓间距不大于60M。消防水池与生产共用一蓄水池，蓄水池设置在厂区北部，容积600M3，临近生产车间和原料灌区，以便于灭火时就近使用。2、排水职工的生活污水产生量按生活用水量的80计算，项目的生活污水产生量为2268M3/A，洗罐废水约75M3/A，车间清洁用水废水产生量约80M3/A，项目生活污水经化粪池处理后和地面清洁用水及初期雨水一起排至开发区污水管网，由淄博利民净化水有限公司进行处理，废气吸收罐废水产生量约20M3/A，回用于生产，不外排。项目水平衡图见图33。图33项目水平衡图242供电、供热1、供电拟建项目建于淄川经济开发区内，供电方为开发区变电所，新上装置所需负荷由公司新增的变压器提供，本项目年用电量为4464万度，总装机容量为558KW。本工程生产装置的负荷等级为三级负荷，采用630KVA的变压器。2、供热拟建项目供热来自园区供热管网，由华洋热电厂按需供汽，能够满足供热需要。243主要原辅材料及产品储存1、物料仓库和储罐区设置新鲜水8292损耗567化粪池100车间清洁用水80废水损耗2075洗罐废水淄博利民净化水有限公司2348初期雨水3741开发区污水管网28352268200废气吸收用水生活用水生产用水200产品带走拟建工程设原料仓库1座，用于储存袋装的物料及部分桶装原料，建筑面积250M2。全厂设置酸储库一座，100M2，玻璃钢储罐4个，用于储存生产原料浓硫酸。储罐区设置防漏围堤，在储酸罐低洼处，建有100M3的储酸罐跑酸专用收集池，作为储酸安全设施。设置成品池5座，清水储水池1座，回用水储水池一座。全厂物料仓库和储罐区设置情况具体见表243。表243全厂仓库和储罐区储罐一览表序号储存物质容积结构材质数量危险性1硫酸亚铁250M3钢结构3易燃2浓硫酸100M3玻璃钢4易燃3成品池150M3钢筋水泥玻璃钢防腐2易燃4清水储水池225M3钢筋水泥1易燃5回用水储水池300M3钢筋水泥1腐蚀品6氯酸钠库4500M3碳钢2易燃2、拟建工程主要原辅材料及产品储量拟建工程主要原辅材料及产品的存放情况具体见表244。表244拟建工程主要原辅材料和产品存放一览表序号名称规格标准储存方式最大储存量（T）1硫酸亚铁工业品塑料袋10002浓硫酸98储罐5003固体氯酸钠工业品，片状储罐254纯碱工业品，粉状塑料袋105液体产品工业级成品池500025污染源分析及主要污染物排放情况251废水2511废水来源、产生量及所含主要污染物拟建项目的废水主要来源于生活污水、车间清洁废水、反应罐洗罐废水、酸雾吸收废水和初期雨水。（1）生活污水拟建项目职工人数为63人，项目设置职工宿舍、食堂等生活设施，生活用水按150升/人日计，生活用水量2835T/A，排水量按80计，生活污水排放量为2268T/A。（2）车间清洗水拟建项目为连续生产，打扫卫生，冲洗地面，擦洗设备平均用水为00125M3/H合100M3/A，排水按用水的80计，则车间地面冲洗水排放量为001M3/H，年排放量为80M3/A，该废水中COD浓度约为500MG/L。（3）反应罐洗罐废水拟建项目生产过程中的反应罐洗罐废水产生量为75M3/A，这部分废水直接排入回用水储水池，回用于生产，不外排。（4）酸雾废气吸收废水拟建项目生产过程中产生的少量硫酸酸雾经收集后，通入雾气吸收池，最后由排气筒引出15米高空排放。雾气吸收池废水水质为PH1113，定期排入回用水水池，回用于生产，不外排。（5）初期雨水初期雨水量计算主要根据室外排水设计规范进行，雨水流量公式为QQF式中Q雨水设计流量（L/S）；Q设计暴雨强度L/SHM2径流系数，取09；F汇水面积HM2，厂区占地面积2131HM2根据类比分析，淄博市暴雨强度公式Q409117（10824LGP）/（T167）087式中P设计重现期，取2年；T降雨历时，取60MIN；T1地面集水时间；T2管内流行时间；M延缓系数，管道取2。将相关参数代入公式计算可知，雨水流量为22443M3/H，每次需要收集的前10分钟的初期雨水水量为22443/63741M3。2512废水处理情况拟建项目排水分车间清洗水、生活污水和初期雨水三部分，为了有效防治废水污染，本项目实行“清污分流”，将后期雨水由雨水管网直接排放。生活污水经化粪池处理后和车间清洗水、初期雨水一起在污水集中池混合收集，拟建工程完成后预计废水总排放量为27221M3/A。排入开发区污水管网，经淄博利民净化水有限公司进行深度处理后达标排放。拟建工程所排废水水质及水量见表251。表251拟建工程所排废水水质及水量主要污染物浓度（MG/L）序号类别废水量（M3/A）排放去向CODBOD5SSNH3N石油1车间清洗水80500200300402生活污水2268300150200203初期污染雨水374130020010010合计污水集中池27221污水集中池收集，排入开发区污水管网30591583207616725由表315可知，拟建项目废水量27221M3/A，在污水集中池混合收集后，项目废水水质COD3059MG/L、BOD51583MG/L、SS2076MG/L、NH3N167MG/L、石油25MG/L，COD的排放量为083T/A、BOD5为043T/A、SS为056T/A、NH3N为0045T/A、石油类为00068T/A。符合淄博利民净化水有限公司进水指标。项目废水排入园区污水管网，接进淄博利民净化水有限公司进行深度处理后达标排放，排入孝妇河河。252废气2521废气污染源及处理措施拟建项目在反应釜中水解聚合反应过程会产生少量硫酸雾汽。反应釜总面积合计为23M2，水解聚合反应在常压密闭环境中进行，连续生产，温度大致在80左右，根据环境统计手册中计算公式，其理论挥发量通过如下公式计算GZM（0000352000078V）PF式中GZ液体的挥发量（KG/H）；M挥发物的分子量；V蒸发液体表面上的空气流速，无条件实测时一般可取0205，反应由于在密闭容器内进行，V取0；P该组分的蒸汽分压（毫米汞柱）；查表得477F液体蒸发表面积（M2）。经计算得，挥发量约378KG/H，即硫酸雾为272T/A。要求在反应釜上装置废气收集系统，硫酸雾经收集后再通入雾气收集池用水吸收后由15M高排气筒排放，由于H2SO4本身就是溶在水蒸汽中排放的，所以回收效率较高，可以达到95以上，则硫酸雾经处理后排放量为0136T/A，排放浓度378MG/M3，排放速率00189KG/H，均达到大气污染物综合排放标准（GB1629796）二级标准。硫酸用密闭储罐储存，在使用时用离心泵运输投料，储存和投料过程中无废气发生。2522非正常工况下废气排放分析非正常工况是指污染物控制措施出现问题等因素引起的污染源排放量高于设计值，如设备检修，原、燃料中毒性较大污染物的含量不稳定，污染物控制措施达不到应有效率等情况。就本项目来讲，非正常工况主要是指设备检修时或废气收集装置由于停电或其它原因，造成故障而不能正常运行，硫酸水雾将直接排放。这种工况尽管出现次数有限，但需采取应急治理措施。为了尽量减少非正常工况的产生，公司同时设计采取一定的措施，具体如下1、废气收集装置由于停电或其它原因不能正常运转时，首先应停止各设备的进料，然后把设备中停留的物料排出至各相应的物料储罐，待确认设备中物料排尽后，打开一些设备的排尽阀或管路中的排尽阀，把设备和管路中残存的物料排尽，排出的物料放回至各自储槽中或用备用桶接好，待正常开车时返回系统。2、在设备检修之前要提前开启废气收集系统，确保将反应罐中废气排尽再打开设备进行维修。3、确认各设备和所有要检修的管路中不存在物料后，根据物料性质分别用水或蒸汽进行清洗或吹扫，洗出的废水统一收集到废水储罐。253固体废物2531固体废物产生环节根据工程分析，拟建工程投产后产生的固体废物主要为职工生活垃圾和反应釜中剩余杂质、沉淀池中杂质、回用水储水池定期产生的沉淀残渣，以及废弃原料包装。根据