兰炭废水综合处理站可研报告.docx
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兰炭废水综合处理站可研报告
兰炭厂配套工业废水综合处理站
可行性研究报告
2011年08月03日
一、总论
1、概述
1.1项目名称及主办单位
1.1.1项目名称：
*****兰炭厂配套废水综合处理站
1.1.2建设单位：
******
1.2编制依据：
1.2.1法律、法规及条例依据
（1）《中华人民共和国环境保护法》，1989年12月；
（2）《中华人民共和国环境影响评价法》，2003年9月；
（3）《中华人民共和国大气污染防治法》，2000年4月；
（4）《中华人民共和国水污染防治法》，2001年3月；
（5）《中华人民共和国环境噪声污染防治法》，1996年10月；
（6）《中华人民共和国固体废物污染环境防治法》，2005年4月；
（7）《中华人民共和国水土保持法》，1991年6月；
（8）《中华人民共和国土地管理法》，1998年8月29日（修正）；
（9）《中华人民共和国清洁生产促进法》，2002年6月；
（10）国务院第253号令《建设项目环境保护管理条例》，1998年11月；
（11）《建设项目环境保护分类管理名录》，2002年10月；
（12）国家发展计划委员会、国家环保总局：
计价格[2002]125号《关于规范环境影响咨询收费有关问题的通知》，2002年1月31日；
（13）国家环境保护总局环发[2006]28号文“关于印发《环境影响评价公众参与暂行办法》的通知”，2006年3月；
（14）国务院国发[2005]39号“国务院关于落实科学发展观，加强环境保护的决定》”，2005年12月；
（15）国务院国发[2005]40号“国务院关于发布实施《促进产业结构调整暂行规定》的决定”；《产业结构调整指导目录（2005年本）》，2005年12月；
（16）国家发展和改革委员会《焦化行业准入条件》，2005年1月1日起实施；
（17）国家发展和改革委员会发改产业[2006]328号文《国家发展改革委关于加快焦化行业结构调整的指导意见的通知》，2006年3月；
（18）国家发展和改革委员会《“十一五”资源综合利用指导意见》；
（19）国家发展和改革委员会发改环资[2006]1457号《关于印发“十一五”十大重点节能工程实施意见的通知》，2006年7月；
（20）国家经济贸易委员会、国家环保总局等六部委共同签发的国经贸资源[2000]1015号“印发《关于加强工业节水工作意见》的通知”,2000年10月；
（21）国家环保总局“环办（2003）25号”《关于核定建设项目主要污染物排放总量控制指标有关通知》，2003年3月；
（22）国务院344号令《危险化学品安全管理条例》，2002年1月；
（23）《国家危险废物名录》，1998年。
1.2.3技术标准及规范
（1）中华人民共和国环境保护行业标准《环境影响评价技术导则-总则》（HJ/T2.1－93）；
（2）中华人民共和国环境保护行业标准《环境影响评价技术导则-大气环境》（HJ/T2.2－93）；
（3）中华人民共和国环境保护行业标准《环境影响评价技术导则-地面水环境》（HJ/T2.3－93）；
（4）中华人民共和国环境保护行业标准《环境影响评价技术导则-声环境》（HJ/T2.4－95）；
（5）中华人民共和国环境保护行业标准《环境影响评价技术导则-非污染生态影响》（HJ/T19-1997）；
（6）《建设项目环境风险评价技术导则》（HJ/T169－2004）；
（7）《清洁生产标准——炼焦行业》（HJ/T126-2003）；
（8）《重大危险源辩识》，（GB18218-2000）。
1.2.4环境质量标准
（1）环境空气质量评价执行GB3095-1996《环境空气质量标准》二级标准；
（2）地表水执行GB3838--2002《地表水环境质量标准》Ⅲ类水域标准；
（3）地下水执行GB3096-93《地下水环境质量标准》中2类区标准；
（4）声环境质量执行GB3096-93《城市区域环境噪声标准》2类区标准。
（5）生态环境评价执行GB9137－88《保护农作物的大气污染物浓度限值》。
具体的环境质量标准限值列于表1－1。
表1-1环境质量标准
标准名称
标准中有关内容
《环境空气质量标准》二级标准
项目
SO2
TSP
NO2
H2S
NH3
B[a]P
μg/m3
1小时平均值（mg/m3）
0.5
—
0.24
0.01
（1）
0.2
（1）
日平均值（mg/m3）
0.15
0.3
0.12
0.008
（2）
0.2
（2）
0.01
年平均值（mg/m3）
0.06
0.2
0.08
—
—
—
《地表水环境质量标准》Ⅲ类水域标准
项目
pH
COD
BOD5
氰化物
硫化物
NH3-N
标准值（mg/L）
6~9
20
4
0.2
0.2
1.0
项目
挥发酚
石油类
SS
—
—
—
标准值（mg/L）
0.005
0.05
—
—
—
—
《地下水质量标准》
Ⅲ类水域标准
项目
pH
Ar-OH
总硬度
浊度
溶解性总固体
标准值（mg/L）
6.5~8.5
≤0.002
≤450
≤3NTU
≤1000
项目
氨氮
氰化物
细菌总数
总大肠菌群
标准值（mg/L）
≤0.2
≤0.05
≤100个/L
≤3.0个/L
《城市区域环境噪声标准》的2类区标准
时间
昼间
夜间
标准值dB（A）
60
50
《保护农作物的大气污染物浓度限值》中等敏感作物SO2限值（mg/m3）
生长季平均浓度
日平均浓度
任何一次
0.08
0.25
0.70
注:
（1）为TJ36－79《工业企业设计卫生标准》居住区大气中有害物质一次最高容许浓度；
（2）为前苏联标准。
1.2.5污染物排放标准
（1）大气污染物排放执行GB16297－1996《大气污染物综合排放标准》中的二级标准和GB16171－1996《炼焦炉大气污染物排放标准》中的二级标准；燃气锅炉执行GB13271－2001《锅炉大气污染物排放标准》二类Ⅱ时段标准；H2S和NH3执行《恶臭污染物排放标准》（GB14554-93）。
（2）废污水全部综合利用不外排。
（3）厂界噪声执行GB12348－90《工业企业厂界噪声标准》中Ⅱ类标准；施工噪声执行GB12523－90《建筑施工场界噪声限值》。
（4）一般工业固废排放应依据固废鉴别结果相应执行GB18399－2001《一般工业固体废物贮存、处置场污染控制标准》中有关要求；涉及危险废物贮存应执行GB18597-2001《危险废物贮存污染控制标准》有关规定；生活垃圾执行GB16889－1997《生活垃圾填埋污染控制标准》。
具体的污染物排放标准限值列于表1.4－2。
表1.4-2污染物排放标准
标准名称
相关标准值
《炼焦炉大气污染物排放标准》
二级标准
颗粒物无组织排放浓度
B[a]P无组织排放浓度
2.5mg/m3
0.0025mg/m3
《大气污染物综合排放标准》二级标准
颗粒物
SO2
NOx
林格曼黑度
120mg/m3
550mg/m3
240mg/m3
1级
《锅炉大气污染物排放标准》
燃气锅炉二类Ⅱ时段标准
NOx
SO2
烟尘
林格曼黑度
400mg/m3
100mg/m3
50mg/m3
1级
《工业炉窑大气污染物排放标准》表2干燥炉窑二级标准
烟（粉）尘浓度
200mg/m3
《恶臭污染物排放标准》表2中的标准
H2S
NH3
0.33（kg/h）
4.9（kg/h）
《工业企业厂界噪声标准》
Ⅱ类标准
昼间
60dB（A）
夜间
50dB（A）
《建筑施工场界噪声限值》
土石方
打桩
结构
装修
昼间
75dB（A）
昼间
85dB（A）
昼间
70dB（A）
昼间
65dB（A）
夜间
55dB（A）
夜间
禁止施工
夜间
55dB（A）
夜间
55dB（A）
表中未特殊说明的大气污染物排放浓度或排放速率均为有组织排放方式。
1.3研究范围：
剩余氨水及洗脱苯工段废水处理系统及装置水平、变配电、给排水等公用工程、环保、劳动安全卫生及经济评价。
1.4可行性研究报告编制原则：
1.4.1、贯彻“五化”设计原则，尽量减少投资，获得较好的社会环境效益。
1.4.2、工艺技术方案尽量做到先进、成熟、可靠。
1.4.3、做到布局合理，工程衔接紧凑合理，既符合环保、安全消防规定，又尽量减少占用土地。
1.4.4、坚持资源综合利用，节约能源，降低能耗。
1.4.5、环境保护、工业卫生、劳动安全和消防均要按国家法规和标准设计。
二、项目工艺技术方案
2.1、概述:
由于现有焦油的收集常规采用静置沉淀法,只能收集到比水密度大的焦油（含所产焦油总量的70%）和比水密度小的焦油（含所产焦油总量的25%）,而剩余的和水密度相当的焦油（所产焦油总量的5%左右）无法回收,只能排放到废水中.
现在国内处理废水的方式有两种,一种是生化处理,一种的焚烧处理,以下就针对现有的两种处理方法存在的问题给予说明：
采用现有的生化废水处理,典型的存在以下问题:
生化处理仅是针对主要的有毒和存在污染物进行处理,而焦化废水的成份特别复杂,不能完全进行处理,而经常说的零排放而言,仅是把处理后的废水重新用于生产中（比如息焦方面）,用于息焦时,仅是把废水变成废气排入大气中,还会造成污染.
采用焚烧方法处理废水,从设计原理上存在着最大的缺陷,即:
废水直接喷入煤气燃烧的火焰中,从化学基础原理而言,属不完全燃烧,势必产生大量的CO,而针对部分有机物,氨和氰无法彻底去除,而大量的CO需要在1100度温度下存在时间为1s,才能氧化成CO2.焚烧炉占地面积很大,焚烧的热量又无法充分利用,水无法再行利用,会造成能源和水的极大浪费,同时维护和运行成本偏高,同时在焚烧处理过程中,所含的氰化物和部分氨氮无法进行处理再排到大气中,还会造成大气污染。
同时考虑到现有的生化废水处理方法，废水露天蒸发量过大产生焦化厂工业需求水量均保持在高耗量上的问题，明显限制了缺水多矿产地区的发展。
同时焦化厂废水成分复杂，仅在山西三十多家采用生化处理法，无一家达标。
本设计方案主要为了解决现有兰炭厂工业废水处理不能达标的问题，采用新的技术和工艺路线，尤其适用于矿产丰富而水资源紧张的地区。
兰炭厂工业废水综合处理站主要以兰炭厂自产煤气进行氨氰分离、焦油酚油提纯、多效余热回收、催化氧化系统、过滤系统等闭路处理，处理后的水与生活污水共同进入CASS系统进行处理，从而实现污染物零排放，焦油、酚、水和余热收利用的目的。
完全可以解决现有的生化处理法所造成的：
焦油、酚油无法分解和回收，运行成本高，无收益问题。
兰炭厂工业废水综合处理站全部采用自主产权的氨氰分离系统、催化氧化系统、焦油酚提纯系统、多效余热回收系统、过滤系统、CASS处理系统。
主要的创新点：
1、废水处理思路由原先如何从废水中处理掉所含的焦油、酚、CN-、S2-、NH3-N、S、S2O32-、NO-2、CLˉ等污染物，转化为将需要回收的焦油、酚中的水脱除，其余有害物氧化中和、催化分解。
思路的转变使整个系统有效的融入到焦化厂焦油回收工段、蒸氨工段和脱硫工段，极大降低了固定投资和占地面积。
2、采用回收余热产生高温空气进行蒸氨，替代了原工艺中需要配置锅炉房，才能用蒸汽蒸氨。
3、采用多效余热回收浓缩装置，有效降低了废水站的能耗。
2.2、项目技术路线描述
本工艺方案为先针对工业废水进行预处理后，再与生活废水混合进入下一步工序处理工艺。
2.2.1工业废水工艺流程图
氨水不回收工艺（见附图）
2.2.2工艺流程说明：
废水通过自吸泵通过计量泵加NaOH后，进入静置池，通过加压泵加压到0.8MPa后，进入废水加热器加热到120~126°C后，与蒸氨空气加热器来的150~200°C空气在中和器中混合后，直接进入氨分离器进行脱氨脱氰后，废水连续经过提纯和浓缩塔后，生成的蒸汽通过多效冷凝器和冷风机组，变成冷凝水经过过滤槽后，水质的COD不高于300mg/L，经过过滤槽的净化水，与生活污水混合后通过CASS废水处理工艺，废水完全达到工业污水三级排放标准。
废水经过提纯后焦油和水的比例为5:
1进行静置回收。
氨氰分离器出来的氨、氰化物、空气、部分水蒸汽及废水提纯产生的不可凝气体，同时进入催化氧化炉在催化剂作用下进行分解，催化氧化炉出来的高温废气依次通过蒸氨空气加热器、废水加热器、提纯废水加热器进行余热回收利用后外排。
外排的废气完全满足环保要求。
2.2.3、加碱系统概述
本系统主要由：
计量泵、碱罐、静置槽
通过计量泵来控制加碱量。
使废水的PH值控制在10~11,静置槽带自动旋流装置，同时起到废水杂质沉淀作用，已便于后续工艺的正常运行。
2.2.4、催化氧化系统概述
催化氧化系统主要由：
催化裂解炉、全自动燃烧机、催化剂、催化裂解燃烧机构成。
催化氧化采用燃烧煤气的方式，使得蒸出来的氨、氰在催化剂作用下，将氨、氰分解成无害的CO2、N2、H2O.从而达到环保要求。
2.2.5、氨氰分离系统概述
氨氰分离系统主要由：
高压风机、蒸氨空气加热器、中和器、氨氰分离器组成。
本系统打破常规的蒸汽蒸氨方法，利用废水处理站的余热，通过高压雾化旋流，使废水与高温空气充分混合，在有效的空间内，增加空气和废水的接触面积，对废水中的氨氰进行提取分离。
属于精细化蒸氨工艺。
2.2.6、焦油酚油提纯系统概述
焦油酚油提纯系统主要由：
提纯燃烧炉、提纯炉、浓缩塔、提纯废水加热器、全自动燃烧机、负压引射器、高压风机组成。
其主要目的是采用多效余热回收，使废水连续在负压状况下进行低温蒸发。
在四效提纯中，采用水火交融技术，使火焰与高压雾化的废水直接接触，并采用改变烟气水的饱和度进行焦油浓缩，炉内温度控制在150°C以内，本工艺属于速效提纯装置。
2.2.7、余热回收及蒸馏水冷凝回收系统
从提纯炉和浓缩塔出来的混合气，经过采暖换热器或冷风机组，将混合汽进行冷却冷凝，再经过双级分离器，将冷凝水回收，采暖水经过采暖换热器与混合汽换热后，温度升高到85度，再进入采暖管网用于采暖。
2.2.8、CASS废水处理系统
污水经格栅截留大颗粒污物后流入调节池，调节池采用曝气式，以均衡水质水量，并通过曝气搅拌避免污物沉淀。
调节池后部设厌氧槽，接触氧化处理采用两级生物接触氧化。
生物接触氧化是处理流程中最重要的部分，大量有机物在这里被细菌好氧降解。
采用多级分段式接触氧化，形成逐级负荷递减系统，使接触氧化在去除率、抗冲击负荷、出水水质等方面更具优势和可靠性。
其最大的优点是运行费用为零。
出水水质可达到国家《污水综合排放标准》中的三级标准。
2.3本系统与常规处理方式的比较
1、废水处理思路由原先如何从废水中处理掉所含的焦油、酚、CN-、S2-、NH3-N、S、S2O32-、NO-2、CLˉ等污染物，转化为将需要回收的焦油、酚中的水脱除，其余有害物氧化中和、催化分解。
思路的转变使整个系统有效的融入到焦化厂焦油回收工段、蒸氨工段和脱硫工段，极大降低了固定投资和占地面积。
原生化处理法（A/O法）：
废水处理由3部分组成：
预处理、生化处理和后处理。
预处理包括除油池、气浮池和调节池。
生化处理包括厌氧反应器、缺氧池、好氧池、中沉池、接触氧化池和二沉池。
后处理包括混合反应池、混凝沉淀池和过滤器。
蒸氨废水和经过水泵提升的无压废水，首先进入除油池，除去轻、重焦油后自流入气浮池。
废水在气浮池中除去乳化油后进入调节池，以调节水量，均化水质。
经过调节池的废水再经提升泵送至厌氧反应器，进行水解酸化反应，以提高废水的可生化性并降解部分有机物。
厌氧反应器出水进入硝化液回流池并与从中沉池出水回流的硝化液相混合，再经回流泵提升至缺氧池进行反硝化反应，将亚硝酸氮和硝酸氮还原为氮气，并同时降解有机物。
缺氧池出水进入好氧池进行脱碳和硝化反应。
废水在硝化池中首先大幅度降解有机物，然后将氨氮氧化为亚硝酸氮和硝酸氮。
好氧出水进入中沉池，进行固液分离，上清液大部分回流。
中沉池出水进入接触氧化池进一步降解有机物，然后进入二沉池进行沉淀。
剩余的废水进入混合反应池，废水与絮凝剂经过混合和反应后进入混凝沉淀池，再次进行固液分离。
混凝沉淀池出水再经提升泵送至过滤器进行过滤，过滤器出水送至厂内回用。
焦油处理：
除油池分离出来的重油，经过蒸汽加热后由油泵提升至重油槽贮存。
除油池轻油自流入轻油槽贮存。
轻重油槽贮存的焦油及气浮产生的油渣定期用罐车拉入厂内焦油加工工段统一进行处理。
污泥处理：
污泥处理包括污泥浓缩和污泥脱水。
中沉池、二沉池的剩余污泥和混凝沉淀池的污泥提升至污泥浓缩池，浓缩后的污泥经单螺杆泵提升至板框压滤机脱水。
由于污泥产量不高，所以泥饼可供锅炉房焚烧。
在焦化厂或兰炭厂，焦油回收工段和生化废水处理中，焦油的脱除基本都是静置法回收，可在焦化厂中，75%的焦油比水重，20%的焦油比水轻，和水比重相近的5%焦油无法用回收利用，也无法用A/O法分解处理。
不但造成了资源的浪费，也造成了环境的污染。
同时占地面积（按60万吨/年焦化厂规模计算）2400平米，工程投资800万左右，年运行成本250万元左右。
工业废水综合处理站：
处理方法为焦油回收工段的静置后的废水，利用焦化厂自产煤气（使用量为自产煤气总量的5%）,将静置后的废水中水蒸发，未蒸发的剩余焦油和酚回收，再采用余热回收技术，将蒸汽和燃烧产生的烟气余热回收利用，蒸汽冷凝后的蒸馏水COD不大于500mg/L,氨氮不高于40mg/L，再经过活性炭和石英砂过滤后，与生活污水混合进入CASS废水处理系统，经处理完全达到工业废水三级外排标准后外排。
未凝气体进入YCL型炉氧化分解，继续回收YCL型炉的余热，供生活和生产用。
2、采用回收余热产生高温空气进行蒸氨，替代了原工艺中需要配置锅炉房，才能用蒸汽蒸氨。
3、采用余热回收装置，产生采暖和中央空调所用热水，满足厂区和生活区采暖和空调所需。
4、回收的焦油、酚、水带来收益可使企业在一年半内收回投资，解决了常规处理方式只有投资无收益的被动局面，提高了本技术的市场竞争力。
2.4、本项目关键技术及技术指标
关键技术：
1、固定铵加碱技术
2、全自动燃烧和系统控制技术
3、焦油、酚回收技术
4、氨、氰催化裂解技术
5、余热回收及冷凝水回收技术
6、CASS废水处理技术
技术指标：
1、外排的废气满足GB16297-1996“工业废气外排标准”
2、焦油、酚回收率达90%
3、水回收率达50%
2.5系统原理说明
废水综合处理系统整个过程包含了物理变化、化学变化、反应动力学、催化作用、空气动力学、热力学、热动学、热工学、流体学的综合过程。
本工艺所针对的多余的废氨水水质为：
序号
监测项目
设计进水水质（mg/L）
1
CODcr
50000
2
BOD5
10000
3
SS
1000
4
NH3-N
4000
5
硫化物
150
6
氰化物
10
7
石油类
2500（实际值废水量的4%左右）
8
酚
2300
9
PH
8～9.5
a、废水加碱原理：
废水中加碱，利用强碱制弱碱的原理，将固定铵变为游离氨，经过我公司在新疆80万吨/年兰炭废水未加碱蒸氨效果，固定铵基本保持在2500~2750mg/L之间，每吨废水加NaOH量为：
3Kg。
考虑到废水中含有较高的酚，故将加碱量调整到每吨废水加NaOH量为：
4.5Kg。
大部分酚与NaOH在加热状态下中形成酚钠，确保在蒸氨和焦油提纯过程中，酚不会随蒸汽出来。
而废水中形成的酚钠，最后留在回收的煤焦油中，在煤焦油深加工过程中。
本身脱酚采用碱洗工艺，酚变为酚钠再制取粗酚。
故在废水加碱，形成的酚钠对回收的煤焦油深加工很有益处。
b、蒸氨原理：
温度
0
30
60
90
96
99
溶解度g/g
0.8975
0.41
0.168
0.06
0.04
0.013
c、焦油回收原理：
焦油沸点：
163.50C
酚的沸点：
1340C
水沸点：
960C
酚、氰、氨等化合物溶解于水，在常温时以气体存在
d、污染物氧化净化原理：
CnHm+O2 6400CCO2+H2O
NH3+O27400C催化剂N2+H2O
CN-+O22600C催化剂N2+CO2
从上述反应看出，污水中的主要污染物氧化后生成CO2
和N2及水蒸汽.处理效果及预计处理效果
（1）焦油回收可达90%.
（2）氧化净化后，有害物质去除率
对酚及有机物的去除率：
97-99%
对NH3（NH+）的去除率：
83-95%，
对CN-的去除率：
90-96%
对硫的去除率：
90%
（3）排入大气中的废气情况
污染物
预计污染物排放量
GB16297-1996
排放浓度
mg/Nm³
排放速率
Kg/h
排放浓度
mg/Nm³
排放速率
Kg/h
SO2
＜63
＜0.3
＜550
＜15
NOx（以NO2计）
＜72
＜1.7
＜240
＜4.4
酚类
＜30
＜0.24
＜100
＜0.58
HCN
＜0.2
＜0.03
＜1.9
＜0.26
苯并芘
――
――
＜0.3×10-3
＜0.29×10-3
烟尘浓度
＜30
＜5
≤120
＜23
e、CASS废水处理系统
废水处理站出来的净化水与生活污水混合后，生活污水经过格栅井流入调节池用泵将污水泵入厌氧池（均匀布水，池内安装2台潜水搅拌机）污水经过三角出水堰进入一级氧化池（底部安装微孔曝气器）和二级接触氧化池（安装填料，底部安装微孔曝气器）水进入澄清池，上清水流入消毒池消毒后外排。
污泥用泵回流进入厌氧池。
剩余污泥进入污泥池。
接触氧化处理采用两级生物接触氧化。
生物接触氧化是处理流程中最重要的部分，大量有机物在这里被细菌好氧降解。
采用多级分段式接触氧化，形成逐级负荷递减系统，使接触氧化在去除率、抗冲击负荷、出水水质等方面更具优势和可靠性。
其最大的优点是运行费用为零。
出水水质可达到国家《污水综合排放标准》中的三级标准。
2.6、系统控制原理
a、检测点
模拟量输入：
一级出水温度（0～150℃），二级排烟温度（0～150℃）。
开关量输入：
液位超高，液位超低，液位高，液位低。
开关量输出：
1级燃烧器运行，2级燃烧器运行，引风机运行，1级供液泵运行，1级加压泵运行2、3、4、5级加压泵运行，高压风机运行。
b、炉膛吹扫程序：
在燃烧启动前燃烧机对炉膛预吹扫,风门执行器将风门由小向大运行，在风门最大位置对炉膛进行吹扫，吹扫后风门自动关小进入自动点火状态，运行完毕自动熄火后进行吹扫。
c、自动点火程序：
在预吹扫完成后，风门执行器带动风门关小到设定的点火位置，点火变压器投入工作，点火电磁阀打开后，可将燃料雾化立即被高压电火花点燃产生点火火焰。
d、燃烧器安全运行联锁保护程序：
风压安全检测，在预吹扫过程和整个运行过程中，风压检测装置都在工作中，当风压低于设定值时，程控器进入自锁状态中止运行或停止燃烧。
对于燃气的燃
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