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菏泽方案
山东健宇生物科技有限公司1000m3/d
废水治理工程工艺设计方案
第一章概述
§1-1企业简介
山东三达环境工程有限公司是中国环保骨干企业,是中国环保产业协会会员单位和山东省环保协会理事单位会员之一,由山东省科技厅命名的环保高新技术企业,公司注册资本500万元,公司具有建设部颁发的环保工程设计乙级资质,山东省建设厅颁发的叁级施工资质,国家环保总局颁发的环保设施运营资质。
2003年被评为“山东省十大环保先进企业”、“济南高新技术创业先进企业”等荣誉称号。
公司技术力量雄厚,人才荟萃,拥有环境工程、给排水、工民建、电气自动控制、计算机等各专业技术人员56人,其中具有研究员、教授、高工等高级职称人员15人,技术工人40余名,2003年年产值达6800多万元,上缴利税870万元。
公司集科、工、贸一体,“以人为本”和“科技创新”为公司立命之本,开拓前进,不断创新。
近年来在水、气、声、渣等防治领域内开发和研究了一大批科研新技术、新成果,并已产业化。
高效厌氧反应器(UASB、EGSB、IC厌氧反应器)、机械格栅、刮吸泥机、曝气转盘、共聚气浮、电除尘等技术已获国家专利,其中高效厌氧反应器(UASB、EGSB、IC厌氧反应器)、共聚气浮技术2002年被中国环保产业协会定为最佳推广技术。
近几年,在省内外已完成北京、青海、安徽、威海、青岛、烟台、东营、德州、临沂、菏泽等地区100多项环保工程。
公司在项目实施过程中完全做到了“精心设计,精心施工,精心服务”,以高度的责任感和事业心取得了用户的信赖。
§1-2项目提出的背景
环境保护是我国的一项基本国策,关系到国民经济能否持续发展。
山东健宇生物科技有限公司从保护环境出发,提出了对木糖生产废水进行综合治理的要求,通过对废水的综合治理,使排水达到《污水综合排放标准》(GB8978-1996)一级标准,保护当地水环境,并为企业节约大量的排污费用,具有较高的经济效益。
§1-3结论
为了保护地面宝贵的水资源,防止生产废水污染水体,山东健宇生物科技有限公司废水治理工程的建设是非常必要的。
治理后的废水水质指标可达到《污水综合排放标准》(GB8978-1996)一级,对当地的环境保护工作起到了积极作用,同时还可为企业节约大量排污费。
因此本项目具有显著的社会效益和环境效益,对企业也有较好的经济效益,它的建成和使用将促进企业的持续、快速、健康发展。
第二章设计依据、原则和范围
§2-1设计依据
山东健宇生物科技有限公司1000m3/d废水治理工程工艺方案设计说明书依据下列文件编制。
1、国家有关法规、设计规范:
《污水综合排放标准》GB8978-1996
《室外排水设计规范》GBJ14-87(1997年版)
《给水排水工程结构设计规范》GBJ69-84
《混凝土结构设计规范》GBJ10-89
《砌体结构设计规范》GBJ3-88
《建筑结构荷载规范》GBJ9-89
《建筑地基基础设计规范》GBJ7-89
《工业与民用建筑抗震设计规范》GBJ11-89
《建筑物抗震设计规范》GBJ50191-93
《建筑设计防火规范》GBJ16-87
2、厂方提供的有关资料。
§2-2设计原则
山东健宇生物科技有限公司1000m3/d废水治理工程工艺方案设计说明书依据如下原则编制:
1.依照总体规划,对生产污水进行综合处理,力求获得最大的社会、环境和经济效益。
2.充分利用现有条件,因地制宜,少占用地。
3.严格执行国家及地方的现行有关环保法规及经济技术政策,结合工程实际,本着技术上先进、安全、可靠,经济上合理可行的原则,采用国内外同行成熟的工艺路线,减少投资和运行管理费。
4.废水处理工程中的设备选用国内先进节能优质产品,确保工程质量。
5.结合国情、厂情合理确定废水处理工程的自动化水平。
§2-3设计范围
山东健宇生物科技有限公司1000m3/d废水治理工程包括以下内容:
1、废水处理站总平面布置图设计。
2、工艺设计(包括污泥处理设计工艺)。
3、土建、构(建)筑物设计。
4、设备工艺、管道等设计。
5、电气及自动控制设计。
第三章水量、水质和处理后标准
§3-1设计水量
根据山东健宇生物科技有限公司提供的资料,
Qd=1000m3/d,Qh=42m3/h(按24小时连续排水计)
§3-2设计水质
根据山东健宇生物科技有限公司提供资料,废水水质如下:
污染物指标
浓度
CODcr
3500mg/l
BOD5
1600mg/l
SS
355mg/l
PH
5~6
§3-3处理后水质标准
按照《污水综合排放标准》(GB8978-1996)一级标准,出水水质为:
污染物指标
浓度
CODcr
100mg/l
BOD5
20mg/l
SS
70mg/l
PH
6~9
第四章工艺方案设计
§4-1工艺流程的确定
根据山东健宇生物科技有限公司的生产工艺,生产废水主要包括离子交换过程中的洗涤废水等生产车间所排放的生产废水、车间设备及地面冲刷排水以及生活污水等。
废水中主要含有有机污染物、酸(HCl)、碱(NaOH)等。
结合我公司所做一期废水治理工程的成功经验并参照麦芽糖醇行业废水治理实例,确定如下工艺路线:
第五章各主要单元去除效果
污水处理主要单元去除效果一览表:
序号
处理单元
水量
(m3/d)
项目
CODcr
(mg/l)
SS
(mg/l)
PH
1
初沉、调节池
1000
进水
3500
355
2
出水
2800
266
去除率
20%
25%
2
微电解池
中和沉淀池
1000
进水
2800
266
出水
1820
173
去除率
35%
35%
3
UASB厌氧池
1000
进水
1820
173
出水
455
121
去除率
75%
30%
4
好氧池
二沉池
1000
进水
455
121
出水
128
73
去除率
72%
40%
5
电解气浮池
1000
进水
128
73
出水
97
37
6~9
去除率
35%
50%
第六章工艺流程特点
本工艺有如下特点:
1、采用“初沉、调节+微电解+中和沉淀+UASB+好氧+二沉+好氧+电解气浮”为主体的工艺。
2、微电解反应池作为预处理,主要是去除CODcr,其基本原理是利用铁屑中的铁和碳组成微小原电池的正极和负极,以充入的废水为微电解质溶液,发生氧化-还原反应,形成原电池。
新生态的电极产物活性极高,能与废水中的有机物染物发生氧化还原反应,使其结构、形态发生变化,完成由难到易的处理。
其特点如下:
●微电解反应器在长期运行中始终保持高活性,同时为防止出现“结疤”、“钝化”现象,定期进行空气吹脱,使其“活化”,保证稳定可靠运行;
●微电解反应器处理效率高,效果好。
COD去除率在30%以上,同时可改善污水的可生化性,提高B/C比值0.1~0.3;
●该反应器结构紧凑、新颖,占地面积小,能耗低,管理操作方便。
3、采用UASB厌氧工艺有以下优点:
●能保持大量的厌氧活性污泥和足够长的污泥龄,又可保持废水和污泥之间的充分接触;
●可采用固定化或培养沉淀性能良好的颗粒化污泥;
●能耗低,而且产生能源沼气;
●容积负荷极极高,停留时间短;
4、本设计的好氧工艺是采用“推流曝气+生物接触氧化”组合工艺有以下优点:
目前,国内该行业废水治理多采用单一的活性污泥法,因曝气池内有机物浓度梯度大小与丝状菌的增殖有关,当浓度梯度小时,丝状菌增殖速度快,故容易发生污泥膨胀。
而生物膜法则不存在此现象,故本设计把活性污泥法与生物膜法两者结合起来。
生物膜法中生物接触氧化工艺对水量、水质的变动有较高的冲击负荷故把推流式曝气与生物接触氧化组合起来,其出水有机物浓度梯度大,能有效的抑制丝状菌的生长,从而控制污泥膨胀的发生。
好氧工艺应用特点:
水力负荷和容积负荷极高,水力停留时间短,有机物染物负荷高;滤池不会堵塞,运行稳定性好,抗冲击负荷能力强;结构紧凑,节省占地面积;浊度的去除效果好,出水清澈透明;不存在污泥膨胀不需要回流污泥。
6、本工艺曝气设备选用高效,低能耗的聚合物管式微孔曝气器,具有充气量大,氧利用率高,运行稳定,曝气均匀的特点。
7、本工艺流程有较大的灵活性、稳定性和可操作性。
8、本工艺流程没有二次污染,污泥进行机械脱水干化处理后,干泥饼定期直接外运,滤液返回至调节池进行再次处理,实现了清洁生产和文明生产。
第七章工艺流程说明
§7-1废水处理部分
1、格栅
前后采用固定粗格栅和机械细格栅,前道固定粗格栅用来拦截去除废水中的较大的块状漂浮物和悬浮物质,后道机械细格栅主要去除细小的悬浮物质,从而保证后续处理构筑物和污水处理设施能够稳定运行。
2、初沉、调节池
该池分为沉淀区和调节区,沉淀区主要去除大部分SS,并对有机污染物质、有毒有害物质的去除、起到至关重要的作用。
调节区进行水量水质的调节均一,由于废水水量和水质在不同时间内有较大的差异和变化,为保证管道和后序构筑物能正常工作,不受废水的高峰流量和浓度的影响,应设置调节区,把排出的高浓度和低浓度的水混合均匀,保证废水进入后序构筑物水质和水量相对稳定,便于后续生物处理的稳定。
另外,在池底设预曝气系统进行预曝气,对废水进行搅动,使废水得到充分地均衡,同时消减部分污染负荷。
3、微电解池
微电解法是利用铁─碳在电解质溶液中腐蚀形成的微(内)电解过程来破坏废水中有机物分子结构及其性质的一种电化学技术。
其原理是:
铁与炭的腐蚀电位不同,铁作阳极、炭作阴极、废水作电解质而形成千千万万个原电池。
电极反应如下:
Fe-2e=Fe2+(阳极反应)
E0(Fe2+/Fe)=-0.44V
2H++2e=H2↑(阴极反应)
E0(H+/H2)=0V
当有氧存在时阴极反应如下:
O2+4H++4e=H2O
O2+2H2O+4e=5OH-
E0(O2/OH-)=0.40V
电极反应过程不耗电,而能产生氧化还原、电附聚等作用,电极反应产生的新生态Fe2+是一种吸附,包容和络合能力相当强的混凝剂,故微电解法的特点是作用机制多,协同性强,综合效果显著,可提高废水可生化性,与生化处理匹配性好,操作简便,运行费用低。
铁屑内电解过程中,阳极溶出Fe2+能将废水中的胶体粒子等胶凝在一起,形成以Fe2+为胶凝中心的絮凝体,捕集、挟裹和吸附悬浮的胶体共沉。
另外,Fe2+经石灰乳中和及曝气后,生成的Fe(OH)3是胶体絮凝剂,它的吸附能力高于一般药剂水解法得到的Fe(OH)3的吸附凝聚能力。
本单元局部通入高频直流电加快电子转移,促进氧化—还原反应的进行,进而提高反应速度,增强反应效果。
4、中和沉淀池
微电解反应器出水至中和沉淀池,通过向该池中投加石灰乳、PAM,在调节PH值的同时,促进悬浮物的絮凝聚集,加快沉淀速度。
本单元主要用来沉淀去除大部分悬浮物SS及其它一些污染物,同时降低出水浊度和BOD5,对有机污染物质、有毒有害的去除、改善厌氧生物反应的进水水质条件、降低后续生化处理的负荷起到至关重要的作用。
5、UASB(上流式厌氧污泥床反应器)
UASB反应器内没有载体,是一种悬浮生长型的消化器,由反应区、沉淀区和气室三部分组成。
生物的厌氧发酵分为四个阶段,水解阶段、酸化阶段、酸性衰退阶段及甲烷化阶段,固体物质降解为溶解性物质。
大分子物质降解为小分子物质。
在UASB反应器的底部是浓度较高的污泥层,称污泥床,在污泥床上部是浓度较低的悬浮污泥层,通常把污泥层和悬浮污泥层统称为反应区,在反应区上部设气、液、固三相分离器。
启动后,污水由污泥床底部进入,与污泥床中的污泥进行混合接触,微生物分解废水中的有机物产生沼气,微小沼气泡在上升过程中,不断合并逐渐形成较大的气泡。
由于气泡上升产生较强烈的搅动,在污泥床上部形成悬浮污泥层。
废水由池底向上流动,经细菌形成的污泥层时,污泥层对悬浮物、有机物进行吸附、网捕、生物学絮凝、生物降解作用,使污水在降解COD的同时也得以澄清。
6、好氧池
好氧池分为推流曝气单元和生物接触氧化单元。
(1)推流曝气单元
UASB厌氧池出水流入推流曝气池,在好氧条件下进行生化反应,利用活性污泥降解有机污染物。
推流曝气工艺可大量地回流活性污泥,能够保证曝气池内的活性污泥浓度,因而可采用低活性污泥负荷处理污水,低活性污泥负荷工艺污水停留时间长,活性污泥中微生物具有较长的时间消化分解污水中的污染物,使污水中的污染物浓度降到很低的水平,所以处理出水效果很好。
低负荷活性污泥工艺泥龄长,一般为25-30天,微生物处于内源呼吸期,剩余污泥大部分已经消化稳定,污泥量较少,便于进行浓缩处理。
(2)生物接触氧化单元
生物接触氧化池作为本工艺的主体操作单元,由池体、填料、布水和布气系统四部分组成。
推流曝气池的废水自流入生物接触氧池,自下向上流动,运行中废水与填料接触,微生物附着在填料上,水中的有机物被微生物吸附、氧化分解并部分转达化为新的生物膜,废水得到净化。
该工艺在填料下直接布气,生物膜直接受到气流的搅动,加速了生物膜的更新,使其经常保持较高的活性,而且能够克服堵塞现象。
本工艺处理能力大,COD容积负荷可达到1.5~3.5KgCOD/(m3·d),COD去除率为70~90%,气水比30:
1,污泥生成量少,污泥产率0.2~0.4Kg干污泥/(1KgCOD去除),运行中不会产生污泥膨胀,能够保证出水水质的稳定。
7、二沉池
生物接触氧化池出水在二沉池固液分离,沉降下来的污泥大部分回流至推流曝气池,剩余部分污泥自流进入污泥浓缩池,上清液流出。
针对该组合单元选取合适的污泥回流比,来保证反应池混合液的MLSS值,提高单元综合处理效果,并能有效抑制污泥膨胀。
8、电解气浮
电解气浮由槽体、混合器、电解装置、刮渣装置、进水管、沉沙嘴等主要部件构成,其特征在于:
槽体内装有混合器,混合器的下面装有电解装置,进水口设在混合器电解装置的上方中心。
废水在混合装置中与微泡充分混合后呈薄膜状由气浮机中心先向上然后朝四面扩散,刮渣装置将浮刮出,净化水经集水管排出。
该设备有如下特点:
产生的微泡(20-50微米)量大,气泡载荷大;浮渣与出水完全隔离分排,污染物去除率高;处理量大、出水质量高;杀菌灭毒、投资和运行成本低;设备结构简单、占地面积与操作维修方便;无噪音、无二次污染。
§7-2污泥处理部分
初沉池、微电解池、中和沉淀池、UASB池污泥,二沉池剩余污泥均进入污泥浓缩池,以降低污泥的含水率。
靠重力自然浓缩后的污泥由泵打至污泥脱水机,DYQ型带式压滤机是一种高效、低能耗、连续运行的挤压式污泥脱水设备,该机有较长的重力脱水区,一使游离水与絮状污泥能够充分分离,初步降低污泥含水率。
然后在预压辊、低压挤压辊和高压挤压辊的作用下,使污泥逐渐加压脱水,进一步使污泥的含水率降至最低。
滤液回流入调节池再行处理,避免了“二次污染”现象的产生。
干泥饼含水率降至75-85%左右,可外运作农肥或焚烧。
第八章工艺构筑物设计及设备选型
§8-1废水处理部分
1、格栅
(1)固定粗格栅
栅条间隙为10mm材质:
不锈钢
数量:
1台
(2)机械细格栅
型号:
XGS-600型
性能参数:
设备有效宽600mm,栅条间隙为3mm
材质:
不锈钢电机功率:
0.75KW
数量:
1台
2、初沉、调节池
(1)构筑物:
钢砼结构,地下式
(2)设计参数
设计水量:
Q=42m3/h
停留时间:
HRT=24h
有效容积:
1000立方
数量:
1座
(3)初沉池刮泥机
型号:
PG-5
性能参数:
刮板速度:
0.6m/min驱动功率:
1.1KW
数量:
1台
(4)预曝气系统数量:
1套
(5)一级提升泵
型号:
80ZW40-16耐腐蚀泵
性能参数:
Q=40m3/hH=16mN=4KW
数量:
2台(1用1备)
3、微电解池
(1)构筑物:
钢砼结构,地上式
(2)设计参数
设计水量:
Q=42m3/h
停留时间:
HRT=2h
池体有效容积:
V有=84m3
数量:
1座
(3)铁、炭填料数量:
42m3
(4)活性强化系统数量:
1套
(5)微电解电源及电极数量:
2套
4、中和沉淀池
(1)构筑物:
钢砼结构,地上式
(2)设计参数
设计水量:
Q=42m3/h
停留时间:
HRT=4h
池体有效容积:
V有=168m3
数量:
1座
(3)药剂制备、投加装置
配套:
减速机、流量计、药剂投加泵各1套
数量:
1套
5、集水池
(1)构筑物:
钢砼结构,地下式
(2)设计参数
设计水量:
Q=42m3/h
停留时间:
HRT=1.0h
池体有效容积:
V有=42m3
数量:
1座
(3)二级提升泵(带自耦装置)
型号:
80WQ43-13-3
性能参数:
Q=43m3/hH=13mN=3KW
数量:
2台(1用1备)
7、IC厌氧池
(1)构筑物:
钢砼结构,半地下式
(2)设计参数
设计水量:
Q=42m3/h
停留时间:
HRT=24hV有=1000m3
(4)进水配水系统
数量:
3套
(5)三相分离器
数量:
51套
(6)出水系统
数量:
3套
(7)排泥系统
数量:
3套
(8)水封器
数量:
1个
(9)脱硫装置
数量:
1套
(10)进水加热系统
数量:
1套
8、好氧池
(1)构筑物:
钢砼结构,半地下式
(2)设计参数:
设计水量:
Q=42m3/h
停留时间:
HRT=32h池体有效容积:
V有=1344m3
数量:
1座(分2格)
第一格为推流曝气区,第二格为生物接触氧化区
(3)聚合物管式微孔曝气器
外径Φ75,长度500mm
服务面积:
0.8~1.5m2/只氧利用率:
27-32%
数量:
336个
(4)罗茨鼓风机
型号:
RTSR150
性能参数:
Q=20m3/minP=0.05MPaN=30KW
数量:
2台(1用1备)
(5)填料
PP材质半软性Φ150×80型层高2.5m
数量:
672m3
9、二沉池
(1)构筑物:
钢砼结构,半地下式
(2)设计参数
设计水量:
Qh=42m3/h
停留时间:
HRT=2h池体有效容积:
V有=84m3
数量:
1座
(3)污泥回流泵
型号:
80GW43-13-3
性能参数:
Q=43m3/hH=13mN=3KW
数量:
1台
10、曝气生物滤池
(1)构筑物:
钢砼结构,半地下式
(2)设计参数:
Qh=42m3/hBOD负荷为0.1~0.4Kg/(m3滤料·d)HRT=4hV有=168m3
(4)布水装置7套
(5)曝气系统4套
(6)陶粒滤料
滤层高2.0m,共84m3
(7)反冲洗水泵
型号:
IS100-200
(1)A
性能参数:
Q=150m3/hH=11mN=11KW
数量:
2台
(8)罗茨鼓风机
型号:
RTSR200
性能参数:
Q=33.88m3/minP=0.05MPaN=37KW
数量:
1台
§8-2污泥处理部分
1、污泥浓缩池
(1)构筑物:
圆形钢砼结构,地下式
(2)池体尺寸:
Φ12×4.0m
数量:
1座
(3)CG-12C支墩式单周边传动刮泥机
性能参数:
周边线速度2m/min驱动功率:
0.37KW
数量:
1台
(4)污泥螺杆泵(浓浆泵)
型号:
I-1B2.5寸
性能参数:
流量Q=6.5m3/h,扬程H=60m,电机功率N=3kw
数量:
1台
2、带式压滤机
型号:
DYQ-1000
处理能力:
5~10m3/h滤带宽度:
1000mm带速:
0.6~6m/min
电机功率:
1.5KW外形尺寸:
3100×1850×2180mm
数量:
1台
配套设备:
(1)冲洗水泵
型号:
ISW40-200
性能参数:
Q=6.3m3/hH=50mN=4.0KW
数量:
1台
(2)溶药搅拌机
罐体直径:
1200mm,罐体深度:
1500mm,配套功率:
1.1KW
数量:
2台
(3)加药泵
型号:
IHG20-110
性能参数:
Q=2.5m3/h,H=15m,N=0.37KW
数量:
2台
§8-3综合车间
(1)构筑物:
砖混结构,地上式
(2)包括风机间、压滤间、值班室、配电室等
平面尺寸为:
18×6m
第九章电气、仪表设计
§9-1电气部分
1、电源进线由厂配电室直接引进,电源进综合车间后,先进配电箱进行分配,然后再由配电箱分配后引至配电柜进行各路分配。
电源进线为三相四线制,380伏,地线由综合车间就地取用。
2、配电柜以下设备动力线由电缆沟引至或者采用直接地埋的形式进行铺设。
3、控制部分:
控制柜一般采用集中控制、根据现场需要,必要采用现场控制就地采用现场控制,用信号线进行连接控制。
4、绝大部分设备采用直接起动控制,少数大型设备因配置功率较大,需要进行降压启动,按照国家规定,设备配置功率在15KW及以上需进行降压启动,现行大多采用星-三角或自耦变压器进行降压启动。
第十章工程投资估算
一、土建工程投资估算
序号
名称
有效容积
数量
单价
(万元)
价格
(万元)
备注
1
初沉、调节池
1座
钢砼
2
微电解池
1座
钢砼
3
中和沉淀池
1座
钢砼
4
超声波催化塔
2座
钢砼
5
集水池
1座
钢砼
6
IC池
3座
钢砼
7
好氧池
1座
钢砼
8
二沉池
1座
钢砼
9
曝气生物滤池
1座
钢砼
10
污泥浓缩池
1座
钢砼
11
综合车间
1座
砖混
土建合计
以当地土建价格为准
二、工艺设备投资
序号
名称
规格型号
数量
单价
(万元)
价格
(万元)
备注
1
固定粗格栅
栅隙10mm
1个
不锈钢材质
2
机械细格栅
XGS-600
1台
不锈钢材质
3
初沉池刮泥机
PG-10
1台
液下不锈钢
4
预曝气系统
1套
PVC材质
5
一级提升泵
80WQ43-13-3
2台
产地:
上海天泉
6
铁、炭填料
42m3
7
活性强化系统
1套
PVC材质
8
微电解电源及电极
2套
钛极板
9
石灰乳制备系统
2套
含减速机、
流量计等
10
石灰乳输送泵
2台
产地:
上海天泉
14
二级提升泵
80WQ43-13-3
2台
产地:
上海天泉
15
进水配水系统
3套
PVC材质
16
三相分离器
51套
PVC材质
17
出水系统
3套
PVC材质
18
排泥系统
3套
PVC材质
19
水
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