酚醛废水处理方案.docx
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酚醛废水处理方案
酚醛废水处理
设
计
方
案
兰州交通大学
2014.06
一、概述
酚醛树脂是由酚类（如苯酚、甲酚、二甲酚和壬酚等）和醛类（如甲醛、乙醛和糖醛等）在酸或碱的催化作用下合成的,其生产过程中排出的废水含有较高浓度的酚类、醛类,并且还含有大量醇类、酸类等有毒物。
由于酚是一种具有高毒、强腐蚀性的化学物质，它对绝大多数生物均有极强的毒性,能引起蛋白质变性、凝固,最终导致生物体组织衰竭,直至死亡。
含酚废水如果不经处理就任意排放，对人类、鱼类以和农作物都会带来严重危害。
酚能使人的神经、肝、肾受到损害，在加氯水体中酚含量即使在0.01mg/l以下，也会导致氯酚恶臭，造成水质有气味，从而影响饮用水源。
水体中含酚达0.1~0.2mg/l时，鱼肉会有酚味，浓度更高时会引起鱼类大量死亡。
用含酚废水直接灌溉农田，会使农作物枯死和减产。
因此，酚醛树脂废水必须进行有效的治理，否则将会给环境带来极大的危害。
针对此类废水的处理，国外一般采用焚烧处理,但费用太高；国内含酚废水以生化处理为主,但高浓度含酚醛废水需采用萃取、化学氧化、吸附、缩合等预处理降低有毒有害物的毒性和浓度后才可生化处理。
本设计方案针对酚醛废水的特性，采用铁碳氧化还原反应+Fenton试剂+混凝气浮法+生化处理工艺处理酚醛废水，使处理后的废水达到《综合污水排放标准》（GB8978-1996）（三级标准）。
二、设计依据
2.1、《给水排水手册》
2.2、《环境工程师手册》
2.3、《污水综合排放标准》（GB8978—1996）
2.4、《室外排水设计规范》（GBJ14—87）
2.5、《中华人民共和国环境保护法》
2.6、《中华人民共和国水污染防治法》
三、设计原则和要求
3.1、本设计严格执行国家有关法规、规范，地区有关规定，水处理后必须确保各项出水水质指标均达到相关要求；
3.2、采用先进、成熟、稳定、实用、经济合理的处理工艺，保证处理效果，并节省投资和运行管理费用；
3.3、处理系统运行灵活，管理方便，维修简单，自动化程度高；
3.4、设计美观，布局合理；
3.5、设置必要的监控仪表，提高控制操作的自动化程度；
3.6、尽量采取措施减小对周围环境的影响，合理控制噪声；
3.7、对产生的污泥进行处理后再外运，避免二次污染；
四、设计内容
我方负责自水质调节池至设备排放口范围内的所有工艺和电气（自控）仪表设备、连接管道材料和附属材料和系统的安装调试。
（不包括废水的收集管道系统）
甲方负责系统总进线电缆敷设，并将总进线电缆接至我方电控柜内断路器进线端，总进线电缆由甲方提供。
总进线规格为AC380V三相五线制。
五、排放去向
生产废水经过处理后，达标的的废水可进行排放。
六、厂区自然条件（略）
七、设计规模
7.1、设计污水处理量
设计污水处理量：
5m3/h
7.2、进水水质：
项目
COD（mg/l）
挥发酚（mg/l）
甲醛（mg/l）
PH值
水质指标
12600-13000
35000-37000
11000-12000
1-2
7.3出水水质
根据环保局对排放水水质的要求，废水处理后，水质达《综合污水排放标准》（GB8978-1996）（三级标准）。
出水水质如下：
项目
COD（mg/l）
挥发酚（mg/l）
甲醛（mg/l）
PH值
水质指标
500
2.0
5.0
6-9
八、工艺方案的选择
8.1酚醛废水的特性
从酚醛树脂的生产原料和工艺特点中可以看出，此类废水成分复杂，有机物浓度高，其中主要为酚类、醛类，原料中带入的醇类和低分子量缩合中间产物和类酚类物质，如羟基甲基苯酚、羟基二苯甲烷等，带有颜色和气味。
酚属高毒类，为细胞原桨毒物，低浓度能使蛋白质变性，高浓度能使蛋白质沉淀，对各种细胞有直接损害，对皮肤和粘膜有强烈腐蚀作用。
长期饮用被酚污染的水，可引起各种神经系统症状。
酚类化合物对人和哺乳动物有促癌作用。
8.2酚醛废水处理的难点
根据酚醛废水的特性和废水水质可以看出，此类废水在处理过程中存在以下难点：
A．废水的有机物含量很高，且可降解性很差，同时，废水中很有的挥发酚具有毒性，直接采用生化处理很难去除有机物；
B．废水中的挥发酚和甲醛含量很高，而挥发酚和甲醛同时又是难降解和有毒物质，此类废水采用普通氧化法，其去除率很低；
C．废水的PH值很低，属于强酸性废水，废水的腐蚀性对处理设备的耐腐蚀要求很高。
8.3酚醛废水处理常采用的工艺和优缺点
目前，国内外酚醛废水的处理主要包括化学法+生化法处理、浓缩萃取+生化法处理、浓缩+Fenton试剂+生化法处理、Fenton试剂+混凝+活性炭过滤处理等工艺。
其各自处理工艺的优缺点如下：
A.化学法+生化法处理工艺
化学法+生化法处理工艺是首先使苯酚和甲醛以和甲醛和尿素分别发生缩合反应，形成的聚合物是不容易溶解的固态物，然后通过沉淀被去除，废水经过化学预处理后，水中有机物大幅度降低，同时废水的可生化性有所增加；废水再经过生化处理后，可达到排放标准。
此处理工艺的优点在于可回收缩合反应的产物，对进水水质的变化，有一定的适应能力，且设备运行稳定，运行成本较低。
缺点是缩合反应时向废水中加入过量的尿素，废水的有机物和氨氮含量增加，使生化反应处理阶段的负荷加大；同时，缩合反应时需要加热废水至一定温度，处理废水的热能耗高。
B.浓缩+Fenton试剂+生化法处理工艺
浓缩+Fenton试剂+生化法处理工艺是首先使苯酚和甲醛以和甲醛和尿素分别发生缩合反应，形成的聚合物是不容易溶解的固态物，通过沉淀被去除，然后废水在经过Fenton试剂的强氧化作用，一方面氧化和分解废水中的那降解有机物，增加废水的可生化性，为后面的生化处理提供条件；另一方面，通过氧化作用，缩合物、苯酚、甲醛再次发生共聚反应，大大降低了废水的毒性。
经过预处理的废水最后再进行生化处理后达标排放。
这种处理工艺的特点是废水中的苯酚和甲醛经过二次聚合反应后，废水中的苯酚和甲醛已经大部分去除，而且废水的毒性也大大降低。
经过Fenton试剂的处理，废水的可生化性大大提高，有利于生化处理。
其缺点是浓缩过程中需要对废水进行加热、调节PH值、见碱中和、加混凝剂等，其热耗大、加药量多且繁杂，设备操作和维护麻烦。
C.Fenton试剂+混凝+活性炭过滤法处理工艺
Fenton试剂+混凝+活性炭过滤法处理工艺是让废水先经过Fenton试剂的氧化化作用，使废水中的苯酚和甲醛降低毒性的同时，氧化和分解大部分有机物，苯酚和甲醛共聚后形成较大不溶性颗粒物，再通过向废水中投加混凝剂，通过沉淀去除，最后，废水中剩余的有机物再通过活性炭过滤吸附后，水质达标排放。
这种处理工艺的特点是工艺简单，流程短，操作简单。
不足之处在于：
①对有机物的去除率有限，出水水质不稳定；②由于活性炭存在吸附饱和问题，当进水有机物增高时，活性炭的更换频率会增加，从而加大运行费用。
8.4工艺方案的确定
根据以上对酚醛废水水质的分析以和常采用的处理工艺的比较，本方案确定采用铁碳过滤+Fenton试剂+混凝沉淀+生化处理的综合工艺，处理后的水质达到《综合污水排放标准》（GB8978-1996）（三级标准）。
九、工艺流程
9.1污水处理流程框图
9.2工艺流程描述
酚醛废水自管道流入调节池，然后通过提升泵送至铁碳过滤器，然后自留进入氧化池，然后流入中间水池，废水在进入氧化池前加入H2O2和硫酸亚铁；经过预处理的废水再经加压泵加压后先后送至絮凝沉淀池和好氧生化反应池进行生化处理，最后废水再经二次沉淀后，达标排放。
废在进入混凝沉淀池之前加入混凝剂（聚合硫酸铁），在进入生化池之前进行PH值得调节，是PH值在6-9范围之内。
9.3工艺特点
1、采用二级氧化技术，即铁碳氧化还原反应和Fenton试剂的强氧化反应，充分氧化和分解废水中的苯酚和甲醛，并使有机物达到氧化分解。
2、利用混凝剂使氧化反应后产生的共聚物形成可沉淀大颗粒，便于沉淀去除。
3、生化反应填料采用固定化生物填料，大大增加了反应池内的微生物的浓度，提高了有机物的去除率。
十、主要设备的设计和描述
10.1调节池
调节池主要调节和储存酚醛废水。
结垢采用地下钢筋混凝土结构。
尺寸（L×B×H）：
3.0m×3.0m×3.5m
有效容积V：
30m3
数量：
1座
配套设备：
（1）、提升泵：
型号：
IHF32-25-125
数量：
2台（一用一备）
技术参数：
流量：
5m3/h
扬程：
20m
功率：
1.5KW
（2）、超声波液位计
数量：
1套
10.2铁碳过滤器
废水在铁碳过滤器中通过铁离子和碳形成的微电解作用，氧化/还原废水中的有机物。
有效尺寸（L×B×H）2.0×3.0×2.5m
数量：
一座
主要设备参数：
有效容积：
10m3
停留时间：
2h
材质：
不锈钢衬胶
10.3氧化反应池
通过向废水中加入H2O2和Fe2+离子，使废水在氧化反应池进行化学氧化反应，使难降解有机物氧化或分解，初步去除废水中的有机物。
有效尺寸（L×B×H）2.0×6.0×2.0m
数量：
一座
主要设备参数：
有效容积：
20m3
停留时间：
4h
材质：
不锈钢衬胶
配套设备：
（1）H2O2加药装置
（a）H2O2溶液箱：
型式：
垂直圆筒
数量：
1台
容积：
500L
材质：
PE
（b）H2O2计量泵
型号：
P166-398
数量：
1台
出力：
0.08-7.6L/h
扬程：
3.5MPa
泵壳：
PVDF
制造商和产地：
美国米顿罗
（2）Fe2+加药装置
（a）Fe2+溶液箱：
型式：
垂直圆筒
数量：
1台
容积：
400L
材质：
PE
（b）Fe2+计量泵
型号：
P166-398
数量：
1台
出力：
0.08-7.6L/h
扬程：
3.5MPa
泵壳：
PVDF
制造商和产地：
美国米顿罗
（c）Fe2+溶解搅拌电机
数量：
1台
功率：
0.75KW
材质：
碳钢防腐
（3）氧化反应池搅拌电机
数量：
1台
功率：
1.5KW
材质：
SS316
10.4中间水池
中间水池主要储存经过预处理的废水。
结构采用地下钢筋混凝土结构。
尺寸（L×B×H）：
3.0m×3.0m×3.5m
有效容积V：
30m3
数量：
1座
配套设备：
（1）、加压泵：
型号：
IHF32-25-125
数量：
2台（一用一备）
技术参数：
流量：
5m3/h
扬程：
20m
功率：
1.5KW
（2）、超声波液位计
数量：
1套
10.5絮凝沉淀池
絮凝沉淀池是通过想废水中加入混凝剂，使废水中的杂质和絮凝剂发生絮凝反应，形成可沉淀颗粒，再通过斜管沉淀池去除。
有效尺寸（L×B×H）1.5×2.5×2.7m
数量：
一座
主要设备参数：
表面负荷：
1.5m3/m2·h
沉淀时间：
1.5h
材质：
不锈钢衬胶
配套设备：
（1）混凝剂投加装置
（a）加药溶液箱：
型式：
垂直圆筒
数量：
1台
容积：
400L
材质：
PE
（b）加药计量泵
型号：
P166-398
数量：
1台
出力：
0.08-7.6L/h
扬程：
3.5MPa
泵壳：
PVDF
制造商和产地：
美国米顿罗
（c）溶解搅拌电机
数量：
1台
功率：
0.75KW
材质：
碳钢防腐
（2）斜管填料
数量：
3.75m3
规格：
d50×1000mm
材质：
玻璃钢
10.6好氧氧化池
好氧氧化池是利用池内的好氧微生物的新陈代谢对有机物进行降解，达到使废水有机物被去除的目的。
有效尺寸（L×B×H）8.0×2.5×2.7m
数量：
一座
主要设备参数：
填料装填率：
60%
沉淀时间：
10h
水气比：
1:
15
材质：
碳钢防腐
配套设备：
（1）PH值调节装置
（a）碱加药溶液箱：
型式：
垂直圆筒
数量：
1台
容积：
400L
材质：
PE
（b）碱加药计量泵
型号：
P166-398
数量：
1台
出力：
0.08-7.6L/h
扬程：
3.5MPa
泵壳：
PVDF
制造商和产地：
美国米顿罗
（c）碱溶解搅拌电机
数量：
1台
功率：
0.75KW
材质：
碳钢防腐
（d）PH计
数量：
1套
（2）鼓风机
型号：
HSR50
数量：
2套（1用1备）
技术参数：
风量：
1.29m3/min
风压：
29.4KPa
功率：
1.5kw
（3）填料
数量：
20m3
规格：
30×30×30mm
10.7二次沉淀池
二次沉淀池是通过沉淀将好氧池内产生的颗粒或微生物的残留体进行去除的工艺单元。
有效尺寸（L×B×H）1.0×2.5×2.7m
数量：
一座
主要设备参数：
表面负荷：
2.0m3/m2·h
沉淀时间：
1.5h
材质：
碳钢防腐
配套设备：
（1）斜管填料
数量：
2.5m3
规格：
d50×1000mm
材质：
玻璃钢
10.8污泥浓缩池
污泥浓缩池用于收集絮凝沉淀池、好氧生化池、二次沉淀吃排出的污泥，污泥浓缩后定期外运填埋或焚烧处理。
尺寸（L×B×H）：
2.0m×2.0m×2.5m
有效容积：
10m3
结构：
地下钢筋混凝土
十一、废水处理站工程设计
11.1、工艺设计
根据前面所论述的工程规模和工艺方案设计,该污水处理设施设计总规模按5m3/h设计，土建和设备部分一次实施。
11.2、结构设计
由于目前尚无详细地质勘探资料，地耐力暂按10t/m2计算。
考虑到施工方便调节池、中间水池、污泥浓缩池等构筑物采用钢筋混凝土结构。
铁碳过滤器、氧化池采用不锈钢衬胶；絮凝沉淀池、好氧氧化池采用碳钢防腐结构（地上）。
具体设计时应根据以后详细的地质勘探资料，考虑是否进行地基处理和施工井点排水等。
11.3、建筑设计
在满足工艺流程要求的前提下，建筑设计应力求简洁明快，合理组织设计系统构筑物，并充分考虑周围环境，使其与周围环境相协调，平面布置合理、紧凑，科学地确定各建构筑物间距，便于检修观察。
建筑设计包括水处理设备间、加药设备间、风机房、控制值班室、药品库房，所占平面尺寸（L×B）为18.0×12.0m，层高为6.0m。
其中，综合设备间平面尺寸（L×B）为15.0m×12.0m；风机房平面尺寸（L×B）为3.0m×3.0m，加药设备间平面尺寸（L×B）为6.0m×3.0m化，控制值班室平面尺寸（L×B）为6.0m×3.0m，药品库房平面尺寸（L×B）为3.0m×3.0m。
室内（除风机房外）设置供暖措施，以便保证系统设备能够很好的运行。
所有设备间均需设上下通风设备。
各单体建筑设计将在具体工艺方案确定后进行。
十二、电气和自控设计
12.1电气设计
A）设计范围
本设计为工艺设备运行部分。
本工程电气设计包括废水处理系统低压配电系统和电气控制等设计。
以甲方电缆进入废水处理系统电源进线柜为界。
废水处理厂的所有设备均为低压负荷，用电电压为380/220V。
B）电气负荷
设备装机功率为12.75KW，最大用电功率为7.25KW。
设无功功率自动集中补偿装置，补偿后功率因素在0.9以上。
电气能耗的计算如下：
序号
设备名称
单台装机功率
（kw）
数量
备用
工作时间
（h/d）
计算平均功率
kw·h
1
提升泵
1.5
2
1
24
36
加压泵
1.5
2
1
24
36
H2O2加药计量泵
0.25
1
24
6
2
Fe2+加药计量泵
0.25
1
24
3
3
Fe2+溶解搅拌电机
0.75
1
3
2.25
4
反应池搅拌电机
1.5
1
24
36
5
鼓风机
1.5
2
1
24
36
6
混凝加药泵
0.25
1
24
6
7
混凝搅拌电机
0.75
1
3
3
合计
C）供电电源
污水处理工程用电负荷属二类负荷。
供电电压为380/220。
D）电缆
本工程电力电缆、控制电缆，视建用电设备的分布情况，采用穿管或桥架铺设方式。
12.2自控系统和仪表设计
采用先进的自动化技术，对废水处理过程进行控制，以保证出水水质，解放生产力，提高生产效率，降低能耗。
根据本工程的实际情况和工艺要求，对废水处理系统的主要工艺单元进行自动控制，对各种水泵、污泥泵等的自动起、停进行控制，从根本上提高了系统的可靠性。
十三、主要工程量清单
13.1土建工程量清单
序号
名称
有效尺寸
单位
数量
备注
1
调节池
3.0×3.0×3.5m
m2
31.5
钢筋混凝土结构
2
中间水池
3.0×3.0×3.5m
m3
31.5
钢筋混凝土结构
3
污泥浓缩池
2.0×2.0×2.5m
m3
10.0
钢筋混凝土结构
4
房屋建筑
18.0×12.0×6.0m
m2
216
砖混结构
5
设备基础
m3
25.0
混凝土结构
13.1主要设备和材料清单
序号
名称
规格型号
材质
数量
备注
一
设备部分
1
提升泵
（一用一备）
型号：
IHF32-25-125流量：
5m3/h
扬程：
20m
功率：
1.5KW
2台
2
铁碳过滤器
2.0×3.0×2.5m
不锈钢衬胶
1台
包含填料
3
氧化反应池
2.0×6.0×2.0m
不锈钢衬胶
1台
4
H2O2加药装置
1套
H2O2溶液箱
500L
PE
1台
PE
H2O2计量泵
P166-398
出力：
0.08-7.6L/h
扬程：
3.5MPa
泵头：
PVDF
1台
米顿罗
5
Fe2+加药装置
1套
Fe2+溶液箱
400L
PE
1台
PE
Fe2+计量泵
P166-398
出力：
0.08-7.6L/h
扬程：
3.5MPa
泵头：
PVDF
1台
米顿罗
Fe2+溶药搅拌电机
0.75KW
1台
6
反应池搅拌电机
1.5KW
1台
7
加压泵
（一用一备）
型号：
IHF32-25-125流量：
5m3/h
扬程：
20m
功率：
1.5KW
2台
8
絮凝沉淀池
2.5×1.5×2.7m
碳钢防腐
1台
9
斜管填料
d50×1000mm
玻璃钢
3.75m3
10
混凝剂加药装置
1套
混凝剂溶液箱
400L
PE
1台
混凝剂计量泵
P166-398
出力：
0.08-7.6L/h
扬程：
3.5MPa
泵头：
PVDF
1台
米顿罗
混凝剂溶药搅拌电机
0.75KW
1台
11
好氧氧化池
2.5×8.0×2.7m
碳钢防腐
1台
12
填料
30×30×30mm
20m3
13
填料支架
碳钢防腐
1台
14
鼓风机
（1用1备）
型号：
HSR50
风量：
1.29m3/min
风压：
29.4KPa
功率：
1.5kw
2台
15
PH调节装置
1套
碱溶液箱
400L
PE
1台
碱计量泵
P166-398
出力：
0.08-7.6L/h
扬程：
3.5MPa
泵头：
PVDF
1台
米顿罗
碱溶药搅拌电机
0.75KW
1台
16
PH值监测仪
1台
17
二次沉淀池
2.5×1.0×2.7m
碳钢防腐
1台
18
斜管填料
d50×1000mm
玻璃钢
2.5m3
19
微生物培养菌
25Kg
20
管道阀门
UPVC
1批
二
电气自控
1
控制柜
1台
2
就地箱
3台
3
超声波液位计
3台
4
低压电气元件
213
1批
5
端子
魏德米勒
1批
6
电缆线和附件
1批
升级会员 