120吨天树脂生产废水处理工程设计.docx
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120吨天树脂生产废水处理工程设计
摘要
本设计是根据某树脂厂废水处理站而进行的。
该厂一直以来大力支持国家的环保政策，自觉地遵守国家的环保法律及其措施。
为更好地实现废水的处理以及响应国家的政策，该厂一致决定兴建废水处理站。
该厂废水处理站的设计规模为120
，设计水质以业主提供的资料为准，具体为COD：
BOD：
SS：
pH：
6
根据业主的要求，废水执行《水污染物排放限值》（DB44/26-2001）二时段一级标准，具体为COD
BOD
SS
pH6~9
通过对树脂生产废水的水质特性分析以及治理技术路线分析，本工程在全力遵守有关环保法律的前提下，决定采用“以化学混凝+UASB+生物接触氧化为主体”的这种目前治理树脂废水最成熟，最稳定，最经济的工艺。
经技术分析，此方案投资总额仅为52.841万元，废水处理成本仅为1.71元/m3完全符合该厂的经济状况。
用地少、绿化好、能耗低的法理理念被很好地贯彻于整个工程之中，可谓是该类废水处理中的典范，有着榜样的作用。
关键词：
树脂废水，化学法纪凝处理，UASB，生物接触氧化法
Abstract
TheengineeringdesignissuitableforwastewatertreatmentstationofHuimingresinfactoryinSanShui.Andaccordingtothelocalformulateofenvironmentalprotection,thefactoryhastobuiltrelevantwastewatertreatmentstationtoprotectenvironmentandachievethegoalofsustainabledevelopment.
Thescaleofdesignstandinginthisfactorywastewatertreatmentif120
itissubjecttomaterialsthattheownerofferedtodesignwaterquality,thedetailsareasfollows:
COD：
BOD：
SS：
PH：
6
Accordingtotherequestofowner,thewastewatercarriesoutthefirstclassstandardoftwoperiodof“waterdisposalofpollutantslimit”（DB44/26-2001）,theconcreterequestisasfollows:
COD：
BOD：
SS：
PH：
6~9
Throughanalyzingandcontrollingtechnologicalrouteanalysisaboutthewaterqualitycharacteristicofproducingthewastewaterofresin,thisprojectisonthepremiseofobservingaboutenvironmentalprotectionlawwithallstrength,isitadopt”isitcongealwithchemistry+UASB+livingbeingsisitoxidizeforsubjecttoexposedtomix“Thiskindcontrolresinwastewaterripestatpresenttodetermine,moststeady,themosteconomiccraft.
Accordingtoanalyzedoftechniqueeconomy,thisprojectinvestmenttotalamount52.841yuan,liquidwasteprocessingcost1.71yuan/m3,havegottheeconomicperformanceforthefactory,Anditisagoodexampleofwastewatertreatment.
Keywords:
resinwastewater,chemicalcoagulationdisposal,UASB,biologicalOxidation
1绪论
1.1项目概况
某树脂有限公司（以下简称“该公司”）生产油漆及油墨380吨/年，合成粘合剂1200吨/年（其中40-60%为水性粘合剂）,粉末涂料600吨/年,PU树脂4200吨/年。
为更好地保护环境，根据国家和广东省相关法律法规的要求，公司建成投产后，所产生的废水需全部经处理达标后排放。
1.2设计依据
●《中华人民共和国环境保护法》
●《中华人民共和国水污染防治法》
●《废水处理设施环境保护监督管理办法》
●《国务院关于环境保护若干问题的决定》
●《广东省地方标准—水污染物排放限值》第二时段一级标准
●《室外排水设计规范》（GBJ14-87）
●《建筑给水排水设计规范》（GBJ5-88）
●该公司提供的本项目水量、水质、用地等基础资料
●《某树脂有限公司建设项目环境影响报告书》
1.3设计水量、水质
1.3.1废水水量
根据该公司提供的资料，生产实行一班制，白糊车间每天废水产量和粉体车间产出生产废水共120吨/天。
1.3.2废水水质
根据该公司提供的水质分析报告，水质情况如下：
表1待处理废水水质（mg/L,pH除外）
pH
CODcr
BOD5
SS
6.0
18000
8000
12000
1.4处理要求/排放标准
根据《水污染物排放限值》（DB44/26-2001）二时段一级标准，本设计确定经过处理后相应的主要出水指标，如表2所示
表2粘合剂废水的主要出水指标（mg/L）
pH
CODcr
BOD5
SS
6~9
≤100
≤30
≤60
1.5设计原则
●本设计认真贯彻执行国家严格控制污染、保护和发送环境的环境法规、政策和建设方针；
●工艺先进、合理，运行可靠、稳定，在保证排放达标的前提下，尽可能减少投资，降低运行成本；
●工作造价合理，运行费用低；
●操作管理、设备维护、检修方便；
●整体设计合理可靠、简洁美观。
1.6设计范围
本废水处理工作的设计范围：
自废水由导流管流入，调节池等各处理构筑物处理后排放为止。
包括工艺流程中所有的构筑物、设备、连接管道、电气设计、自动控制仪表、操控室和工程概算等。
2污水处理工艺流程及说明
2.1工艺选择
该废水主要是白糊反应釜的清洗废水。
白糊产品外观呈乳白色粘稠态，不具有流动性，经多次分析，CODcr高达77万mg/L，BOD5高达33万mg/L，是混合废水中有机物的主要来源。
2.1.1有机物处理工艺选择
废水中的有机物的处理主要是指COD和BOD5的处理。
化学需氧量COD由两部分产生，其一为固体悬浮物及无机化学物质产生，其二为可溶解性的有机物。
固体悬浮物及无机化学物质产生的COD则不能由化学混凝沉淀去除，而必须采用生物化学处理方法，即利用微生物的新陈代谢作用，将有机物分解达到去除的目的。
由于此树脂废水属于高浓度有机废水，可生化好，采用生化处理技术是可行的，有机物的去除北较高。
结合国内外污水处理的最新技术设计经验，本设计采用厌氧+好氧综合处理方法，其中厌氧处理采用UASB方法，好氧处理采用接触氧化法。
1、厌氧生化处理技术概述
厌氧生化处理废水是一个复杂的生物化学过程，依靠三大类群细菌（依次为水解发酵细菌、产氢产乙酸细菌、产甲烷细菌）的联合作用完成复杂的厌氧生物化学过程，这个完整过程大致分成3个连续的阶段，即水解酸化（发酵）阶段、产氢产乙酸阶段和产甲烷阶段。
厌氧生物处理工艺主要有厌氧生物滤池、厌氧接触法、上流式厌氧污泥床反应器（UASB）和厌氧流化床等。
针对本工程原水COD负荷很高而UASB和传统的厌氧工艺比较，具有以下优点：
（1）成本低由于UASB工艺简单、反应器体积小、造价便宜、运行中不但能耗小于好氧工艺、且可产生大量的生物气能源。
UASB工艺在处理废水时很少或不添加化学药品，且只产生极少的沉降性能良好、容易脱水的剩余污泥，从而大大节省了污泥处理所需的费用。
由于成本低，该工艺特别适合于发展中国家，以解决资金短缺与环境保护之间的矛盾。
（2）处理效率高UASB反应器污泥床内生物量多，折合浓度计算可达20~30g/L；容积负荷率高，在中温发酵条件下，一般可达10KgCOD/m3·d左右，甚至能够高达15~40KgCOD/m3·d，污水在反应器内的水力停留时间较短，因此所需池体容积大大缩小。
（3）反应器体积小UASB反应器为高速厌氧反应器，单位容积负荷高，所以反应器体积相对较小，占地较少。
（4）操作方便UASB反应器内的厌氧颗粒污泥可以在停机或放置在环境中，不加任何措施保存一年以上，不丧失其活性和沉降性能。
可见，UASB系统在处理有机物能力、工程投资、运行费用等方面都具有明显的优点。
本工程主体工艺的厌氧段选用UASB系统。
2、好氧生化处理技术概述
在树脂废水处理工艺流程的选择上，在去除有机物方面，主要是根据废水的可生化选择处理流程，当BOD/COD大于0.3的树脂废水，可选用好氧生物处理。
好氧生物处理系统中，常用的有活性污泥法和生物膜法，生物膜法中的生物接触氧化法与活性污泥法相比，具有生物量大，抗冲击负荷，无须污泥回流，无污泥膨胀现象，剩余污泥量小等优点。
因此，本工程主体工艺的好氧段选用生物接触氧化法。
生物接触氧化处理技术的实质之一是在池内充填填料，已经充氧的汗水浸没全部填料，并以一定的流速流经填料。
在填料上布满生物膜，污水与生物膜广泛接触，在生物膜上微生物的新陈代谢功能的作用下，污水中有机污染物得到去除，污水得到净化。
因此，生物接触氧化处理技术又被称为“淹没式生物滤池”。
生物接触氧化处理技术的另一项技术实质是采用与曝气池相同的曝气方法，向微生物提供其所需要的氧，并在起搅拌与混合作用。
这样，这种技术又相当于在曝气池内充填供微生物栖息的填料。
在此，又被称为“接触曝气法”。
2.1.2SS处理工艺选择
污水中存在的SS主要有两方面的影响：
一方面是由于SS对于生化处理功能和效果的影响；另一方面废水处理设施中悬浮物的浓度不仅仅只涉及到出水的SS指标，而且出水的BOD5、COD等指标也与其有关，这是因为最终出水悬浮物主要是活性污泥絮体，所以控制污水处理厂出水的SS指标是最基本的，也是很重要的环节。
为了尽量去除水中的悬浮物本设计采用两级反应的方法，即在投加混凝剂PAC的基础上增加助凝剂PAM。
混凝剂PAC的主要化学物质是聚合氯化铝，水溶液是介于三氯化铝和氢氧化铝之间的水解产物，灰色透明，带胶体电荷，从而对水中的悬浮物具有很强的吸附性，同时也可以去除污水中的少量的重金属离子。
而助凝剂PAM为高分子的聚合物-聚丙烯酰胺，在此利用聚丙烯酰胺的酰氨基使被吸附的粒子间形成“桥联”，产生絮团，从而加速微粒子的下沉，达到去除的目的。
其中反应式如下：
SS+胶体（混凝剂、助凝剂）→絮凝体↓
分离絮凝体主要方法有沉降法和新式的气浮法。
针对本项目原水SS很高运用沉淀池分离，沉渣量大且脱水困难，导致运行费用高，因此，本工程SS处理主体工艺选用化学混凝+气浮法。
原水经过投药、混合反应后形成的絮粒采用气浮法时上浮速度快于沉淀法，而且气浮法占地面积小，仅为沉淀法的1/8~1/2，池容积也小，仅为沉淀法的1/8~1/4。
处理后出水水质好，不仅浊度和悬浮物低，而且不中溶解氧高，排出的浮泥含水率远低于沉淀法排出的泥浆，一般污泥体积比为1/10~1/2，这给污泥的处理和处置带来很大的方便，又节省了费用。
2.1.3污泥处置工艺选择
在树脂废水处理过程中，由于SS很高，会产生大量的污泥。
因此污泥需要及时处理与处置，以便达到如下目的：
（1）后续处理设施能够正常运行，确保污水处理效果；
（2）使容易腐化发臭的有机物得到稳定处理；
（3）使有用物质能够得到综合利用，变害为利。
总之，污泥处理的目的是使污泥减量、稳定、无害及综合利用。
污泥处理可供选择的方案大致有：
污泥→浓缩→消化→自然干化→最终处置
污泥→浓缩→自然干化→堆肥→最终处置
污泥→浓缩→消化→机械脱水→最终处置
污泥→浓缩→机械脱水→干燥焚烧→最终处置
常规的污泥处理工艺为：
剩余污泥→浓缩→消化→脱水→最终处置。
污泥的中温消化可以有效达到污泥减量化和杀灭病原菌的目的，经过消化的污泥可以通过填埋或堆肥进行最终处置。
由于我们采用了化学混凝——气浮法和UASB——好氧接触氧化工艺，其工艺本身使污泥得到了稳定，后续工艺不需要再进行消化。
因此，本方案中考虑采用的污泥浓缩后直接脱水的工艺，即：
剩余污泥→浓缩→脱水→卫生填埋/有效利用
2.2预期处理效果
单位mg/L
指标名称
COD
BOD5
SS
调节池
进水
18000
8000
12000
出水
17000
8000
12000
混凝—气浮
进水
17000
8000
12000
出水
11000
5000
1200
UASB
进水
11000
5000
1200
出水
1500
800
480
接触氧化池
进水
1000
800
480
出水
200
70
240
混凝—沉淀
进水
200
70
240
出水
80
28
48
砂滤池
进水
80
28
48
出水
70
25
10
最终出水
70
25
10
2.3工艺流程图
具体工艺流程如下：
3工艺设计参数
3.1调节池
3.1.1设计说明
设调节池的目的在于对来水进行水质水量均和调节，使水质相对稳定均匀，以保证整个系统和稳定运行。
根据生产废水的排放规律后续处理构筑物对水质水量的稳定的要求，调节池停留时间取8.0h。
调节池采用地下式构筑物，上覆盖水泥板，可以搞绿化，防止臭气外逸。
对角线出水。
3.1.2尺寸计算
考虑该厂的规模有可能扩大及水量的波动，调节池可设为事故调节池波动系数K为1.5，设计最大流量为：
HRT为8.0h，
有效水深h=3m，超高0.5m
调节池规格（长×宽×高）:
6.0m×4.0m×3.5m
3.1.3其他设备的选用
1、由于该污水是高浓度的树脂废水，具有高SS的特点,为了使废水充分混合、防止固体悬浮物沉积下来，厌氧发酵，令污水发臭,以及粘在池壁增大清洁难度,调节池需安装搅拌设备.本项目采用穿孔管与鼓风机空气管连接，用压缩空气进行搅拌。
（1）空气管计算
气水比为4：
1空气量
空气总管D1取30mm，管内流速V1为：
（3.1）
V1在10~15m/s范围内，满足规范要求。
空气支管D2：
共设4根支管，每根支管的空流量Q2为
（3.2）
支管内的空气流速V2应在5~10m/s范围内，选V2=6m/s，则支管直径
D2为：
，取D2=20mm。
（3.3）
穿孔管D3：
每根支管连接两根穿孔管，则每根穿孔管的空气流量Q3=0.0008m3/s,取V3=10m/s
，取D3=10mm
（2）孔眼计算
孔眼开于穿孔管底部与垂直中心线成45°处，并交错排列，孔眼间距b=100mm，孔径
，穿孔管长一般为4m，孔眼数m=40个，则孔眼流速v为：
（3.4）
（3）罗茨鼓风机，型号：
仁创机械RT-050转速RPM=900风量Qs=0.89m3/min
轴功率=0.85KW
2、废水经调节后，用泵提升至反应池。
提升泵采用潜水汗水泵，以减小泵房的占地面积。
潜水污水泵为连续工作的设备，因此本设计采用两台潜污泵，一用一备，互为备用。
本设计选用的潜污泵的主要技术参数为：
流量：
10m3/h
扬程：
10m
电源参数：
3×380V/50Hz
功率：
3KW
数量：
2台，一用一备
安装方式：
自耦结合
3.2隔板反应池
3.2.1设计说明
混凝的主要对象是污水中的细小悬浮颗粒和胶体颗粒，它们能在水中长期保持分散悬浮状态使水呈浑浊，通过向污水中投加混凝剂，使这些细小颗粒和胶体颗粒聚集成较大的颗粒沉淀，得以与水分离，使水得到净化。
混凝反应设备有隔板反应池、机械反应池等，其中隔板反应池反应效果好，构造简单，施工方便，结合本项目水质、水量情况，本设计选用平流隔板反应池。
一般情况下，铝盐和铁盐等无机混凝剂对此类化工废水都有较好的混凝效果，聚合氯化铝和聚丙烯酰胺的混凝效果优于无机盐混凝剂。
考虑此项目的SS很高，为了提高混凝效率，本设计聚合氯化铝（PAC）作为混凝剂，聚丙烯酰胺（PAM）作为助凝剂。
3.2.2主要参数的确定
设计流量：
以7.5m/s为最大流量计算，反应时间：
T=20min
由于流量不大，故内部处理单元不分格，反应池个数n=1
反应池有效容积V：
（3.5）
处理单元表面尺寸（长×宽）为2×1m，每格尺寸（长×宽）为1×1m
反应池平均水深：
（3.6）
反应池超高0.3m，总高1.55m
在池内进口处设置挡板,控制流速在0.5~0.6m/s，防止水流直接冲击隔板；出口流速控制在0.2~0.3m/s;
隔板间距设置为0.5m，共设4块隔板；
池底设3%的坡度，坡向排泥口，排泥管管径为150mm。
3.2.3加药系统的设计
药剂池分两格，一个用来配混凝剂PAC，一个用来配助凝剂PAM。
其中PAC药剂池池体尺寸（长×宽×高）：
1.5m×2m×1.5m，PAM药剂池池体尺寸（长×宽×高）：
0.5m×2m×1.5m。
加药采用加药提升泵的方式加药，每种药剂配置两台，一用一备，所以共需加药提升泵4台，用转子流量计计算加药量，默哀子流量计2个。
3.2.4混合设备的设计
本设计采用管式混合，在管道加药口设计一个扩散混合器，孔隙率为80%
1、扩散混合器为孔板混合器上加一个锥形帽所组成，锥形帽夹角为90°
2、锥形帽顺水流方向上的投影面积为进水管截面积的1/4，孔板的开孔面积为进水管截面积的3/4
3、孔板流速为1.0~1.5m/s，混合时间为2~3s
4、混合器长度为50mm
5、水流通过混合器的水头损失约为0.3~0.4m
3.3气浮池
3.3.1设计说明
气浮技术是通过各种形式的装置，向净化水中通入或产生大量的息细气泡，为了提高处理效果，同时在水中加入适量的气浮剂或混凝剂使被分离物质呈悬浮状态或具有疏水性质，使水中悬浮颗粒聚凝成田头原絮凝体并与微细气泡黏附，从而使絮凝体的密度下降，并依靠浮力使其上浮，达到固液分离的要求。
气浮以产生气泡方式可分为：
叶轮散气气浮法、微孔布气气浮法、电解凝聚气浮及压力溶气等。
压力溶气气浮法与其他气浮法相比的主要优点是气泡直径小，在供气相同时，气泡吸附的比表面积较大，气泡上浮速度较慢，与吸附质点的接触时间增加，可以提高上浮效果，另外工艺过程简单，操作与维修方便，因此本设计采用部分回流废水加压溶气气浮法。
3.3.2气浮系统的设计
1、回流比R：
（3.7）
Qr——回流溶气水量（m3/h）；取2m3/h
Q——污水流量（m3/h）；取7.5m3/h
R=2/7.5=27%
回流比在25%~30%，符合设计要求
2、总流量Q1：
（3.8）
3、接触室表面积As：
（3.9）
vs——接触室流速（m/s）；取0.06m/s
As=9.5/（0.06×5000）≈0.03m2
4、分离室表面积Ac：
（3.10）
q——分离就不能的表面负荷率{m3/（m2·h）}；取5.4m3/（m2·h）
5、5．气浮池尺寸
气浮池尺寸为单格宽度1.6m，池长2m
死水区高度（h1）0.5，分离区高度（h2）1.5m，则
气浮池高度：
H=h1+h2=2m
气浮池的净容积W：
3.3.3压力溶气系统的设计
1、压力溶气罐采用阶梯环填料
2、空气压缩机的选型
气浮的需空气量Qg：
（3.11）
式中：
Q——气浮设计水量，m3/h；取7.5m3/h
R——试验条件下的回流比，%；取27%
ac——试验条件下的释气量，L/m3；根据试验数据为40mL/L
k——水温校正系数，一般为1~1.3，取1.2
空压机的需额定气量Q`g（m3/min）
（3.12）
式中：
——安全与空压机效率系数，一般为1.2~1.5,取1.5
故选用Z-0.036/7型空压机一台，最大压力为0.7Mpa，电动机功率为0.37kw，增设一台备用。
3、压力溶气罐的选型
根据流量和溶气压力，本设计采用TR-3压力溶气罐
型号
罐直径/mm
流量适用范围/（m3/h）
压力适用范围/Mpa
进水管管径/mm
出水管管径/mm
管总高（包括支脚）/mm
TR-3
300
7~12
0.2~0.5
70
80
2580
压力溶气罐容积V=Qr·t
t——停留时间（min）；取4min
V=Qr·t=2×4÷60=0.13m3
3.3.4溶气释放系统设计
根据选定的溶气压力0.25Mpa及回流溶气水量2m3/h，选用TV-Ⅲ型释放器，这是该释放器得出流量为2.31m3/h，则释放器的个数1只就够。
接触室内的溶气释放器的管道流速为1m/s以下的出口流速为0.4~0.5m/s。
3.3.5排渣系统的设计
集渣槽与气浮池进水段，采用桥式刮渣机逆向刮渣，选用TX-2型刮渣机一台，刮渣机的行车速度宜控制在5m/min以内，功率为0.75W。
3.4UASB
3.4.1UASB反应器简介
UASB的反应原理：
污水从反应器的底部向上通过包含颗粒污泥或絮状污泥的污泥床。
厌氧反应发生在废水与污泥颗粒的接触过程。
在厌氧状态下产生的沼气（主要是甲烷和二氧化碳）引起内部的循环，这对于颗粒污泥的形成和维持有利。
在污泥层形成的一些气体附着在污泥颗粒上，附着和没有附着的气体向反应器顶部上升，上升到表面的污泥碰撞三相分离器，引起附着气泡的污泥絮体脱气。
气泡释放后污泥颗粒将沉淀到污泥床的表面，附着和没有附着的气体被收集到反应器顶部的三相分离器的集气室。
包括一些剩余固体和污泥颗粒和液体经过分离器缝进入沉淀区。
由于分离器的斜壁沉淀区的过流面积在接近水面时增加，因此上升流速在排放点降低。
由于流速降低污泥絮体在沉淀区可以絮凝和沉淀，累积在三相分离器上的污泥絮体在一定程度上将超过其保持在斜壁上的摩擦力，其将滑回到反应区，这部分污泥又可与进水有机物发生反应。
UASB反应器由反应区和沉降区（分离区）两部分组成。
反应区又可根据污泥的情况分为污泥悬浮层区和污泥床区。
污泥床主要由沉降性能良好的厌氧污泥组成，SS浓度可达到50~100g/L或更高。
污泥悬浮层主要靠反应过程中产生的气体的上升搅拌作用形成，污泥浓度较低，SS一般在5~40g/L范围内。
在反应器上部设有气（沼气）、固（污
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