石药集团宏源化工废水处理方案.docx
《石药集团宏源化工废水处理方案.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《石药集团宏源化工废水处理方案.docx（22页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
石药集团宏源化工废水处理方案
河北宏源化工有限公司
污
水
处
理
方
案
北京昊海天际科技有限公司
2008年7月5日
目录
一.项目概述3
二.设计依据及设计原则5
2.1设计依据5
2.2设计原则5
三．设计范围和主要内容5
四．设计水质、水量以及相关的执行标准6
4.1执行标准6
五.处理规模7
六.进出水水质7
七.废水处理工艺路线选择7
7.1原工艺流程图7
7.2原工艺存在问题浅析8
7.3工艺选择原则9
7.4工艺路线10
7.5各工艺单元简介10
7.5.1微电解单元10
7.5.2酸碱调节单元12
7.5.3A/O高效生物滤池净化单元12
7.5.4MBR处理单元14
7.5.5纳滤（NF）处理单元15
7.5.6反渗透（RO）深度处理单元15
7.5.6浓水处理单元16
八.工程构筑物和设备清单16
主要构筑物16
主要设备17
工程间接费19
工程总价：
19
8.1工程地质19
8.2结构设计20
九．整体布置21
9.1平面布置21
9.2工艺高程设计21
9.3厂区管线设计22
十.控制系统22
10.1PLC操作站22
10.2控制过程以及控制点23
十一．二次污染控制措施及工程节能23
11.1通风和气味控制23
11.2固体废物及废液污染控制23
11.3噪声污染控制24
11.4工程节能措施24
11.5劳动保护与安全卫生24
十二.给排水以及消防25
12.1给水25
12.2排水25
12.3消防25
十三.电气25
13.1设计范围25
13.2用电主要指标26
13.3供电电源和低压配电26
13.4电气动力和照明26
13.5通讯26
十四.劳动定员27
十五．培训内容27
一.项目概述
河北宏源化工有限公司成立于1997年，由石家庄制药集团有限公司与美国汇源公司合资兴建，是石家庄制药集团有限公司生产性子公司之一，现拥有资产7200万元。
公司集科研、开发、生产、经营于一体，是医药中间体专业生产企业。
主要产品有左旋苯甘氨酸（乙基）邓钾盐、左旋对羟基苯甘氨酸和左旋对羟基苯甘氨酸邓钾盐，年生产能力为3000吨，产品销往全国多家药厂，已有部分产品出口。
公司与国内多家企业建立了长期、稳定的合作关系，以高质量的产品赢得了广大用户的赞誉。
公司建立健全质量检验机构，目前公司品质部设有化学分析室、仪器分析室、试验室，并配有高效液相色谱仪、气相色谱仪、紫外可见分光光度计、旋光仪等先进的检测仪器，拥有专业质检人员20多名，其中大专以上学历人员占90%以上。
自2005年通过ISO-9001/质量/ISO14001：
2004环境/OHSAS18001职业健康安全管理体系认证以来，公司一如既往地对产品的质量、环境保护及安全实行高标准要求，坚持“做好药，为中国”的企业理念，以人为本，和谐发展，用优质的产品和服务奉献于社会。
尽管企业从原材料、生产工艺、废水回收利用等诸多环节最大可能的降低污染物排放量，减少对环境的影响和危害，但在诸多反应单元中仍可能存在未反应完全物和中间产物，如氨基磺酸、对羟基苯酐氨酸、乙醛酸、苯酚、乙二醛、对甲苯磺酸、水杨醛、甲醇等。
根据我们在四溴双酚A生产废水、农药废水、垃圾渗滤液、焦化废水、生物制药废水等难降解废水处理领域的经验，我们认为，针对该种废水，首先要调查清楚该种废水的水质特征和时空变化规律，然后遵循废水处理的规律，从实验室模拟小试、中试等，逐步完善该种废水的处理工艺，然后再应用到工程实践当中，通过优化设计参数，使废水处理工艺能稳定高效的运行，从而实现该企业的环境保护和节能减排的要求，为企业的永续发展奠定坚实的环保基础。
二.设计依据及设计原则
2.1设计依据
1）河北宏源化工有限公司生产废水水质、水量资料；
2）小试、中试等的研究的实验结果；
3）在其它难生物降解废水如四溴双酚A、制药废水、垃圾渗滤液、氨基酸废水、植物化工废水等废水的工艺设计、建设、运行时所取得的经验。
2.2设计原则
1）根据废水有机物浓度高、生化性较差及水质不稳定的特点，选用技术先进、工艺可靠和运行稳定的处理工艺；
2）充分考虑节能降耗，降低运行成本，采用投资小、运行费用合理、易于管理维护的工艺；
3）在工艺中尽量采用完善的设施和设备来消除处理工艺中产生的恶臭、飞沫和噪声等二次污染问题。
三．设计范围和主要内容
1）工艺方案说明书及工艺流程图；
2）所需主要设备、材料的规格、型号、数量及技术参数；
3）生产用药品的选用和消耗量；
4）各工序必要的环保（含臭气等）技术措施；
5）检测标准和方法，试验、检测设备的配备；
6）人员配备需求及培训方案。
四．设计水质、水量以及相关的执行标准
4.1执行标准
1）《中华人民共和国环境保护法》（1989）
2）《污水综合排放标准》（GB8978-1996）
3）《恶臭污染物排放标准》（GB14554-93）
4）《室外排水设计规范》（GBJ14-87）
5）《建筑物防雷设计规范》（GB50057-94）
6）《生产过程安全卫生要求总则》（GB12801-1991）
7）《工业企业厂界噪声标准》
8）《低压配电设计规范》（GB50054-95）
9）《给水排水工程钢筋混凝土水池结构设计规程》（CECS138：
2002）
10）《工业企业设计卫生标准》
11）《颁发<关于生产性建设工程项目职业安全监察的暂行规定>的通知》
五.处理规模
拟按200m3/d设计，每小时处理量约8.5m3。
六.进出水水质
项目
COD
（mg/L）
BOD5
（mg/L）
NH3
（mg/L）
pH
电导率
（µs/cm）
设计进水
<30000
<10000
1500
<5
50000
出水水质
100
30
15
6~9
2000
七.废水处理工艺路线选择
7.1原工艺流程图
图一原工艺流程图
7.2原工艺存在问题浅析
原工艺的设计考虑到了该污水处理的时空变化和复杂性，拟通过强化预处理，氧化剂改性，微电解断链等途径提高废水有机物的可生化性。
深度处理采用具有硝化反硝化功能的接触氧化工艺，对污水中的有机物和氨氮同时脱除。
在运行过程中主要存在如下问题：
1.污水浓度变化复杂，有机物浓度高，含盐量高，无法直接进入系统进行处理。
工艺调整后经过双效蒸发，使水中盐分结晶，从而大大降低了污水中盐分含量，具备了进入调节池的水质要求。
2.预处理采用Fenton试剂进行强氧化，存在加药量大，成本高，反应最佳条件不易控制（根据水质变化，进行催化剂硫酸亚铁和双氧水的比例调节），有机物脱除效率较低，产生大量的絮体，不易进行泥水分离。
根据实际的运行情况，主要投加H2O2进行氧化，氧化效率较低。
3.采用铁碳床进行微电解，以破坏苯环、脂肪酸长链等，通过现场情况看，有机物和铁碳床中的阴极阳极混合不充分，铁碳床容易板结，造成内部铁碳效能丧失，尽管有底曝装置，但高效运行还存在一定差距。
4.中和采用氢氧化钠，费用较高，中和后进行絮凝沉淀，效果较差，主要是由于废水中的悬浮物浓度较低，污染物分子量较小，絮凝剂投加比例难以控制。
5.前置反硝化从原理上讲，可以在异养反硝化菌的作用下，把后续的氨氮消化产物硝酸盐转化为氮气，从而脱除废水中的氨氮。
但这基于硝化过程必须充分进行，同时保证反硝化阶段有可利用有机质。
然而硝化菌属于自养型的营养代谢类型，且世代生长周期较长，微生物种群数量受温度、有机物浓度、载体、回流比等多种因素影响。
因此，从现场来看，接触氧化阶段未能很好的满足硝化反硝化的条件。
主要表现为：
生物量较低，回流比低，氨氮负荷和有机物负荷较大，温度波动较大（冬季没有保温措施），有毒性物质干扰，异养型菌为优势菌种，因此，造成系统脱氨效果较差。
为了早日解决废水的达标处理问题，公司不遗余力地寻求优秀的环保技术，先后进行了微生物工程菌脱除COD试验、高效活性碳吸附试验、并在工艺运行时，大胆调试，积极测定不同运行条件下的废水水质，取得大量宝贵的数据，为最终解决废水处理问题提供了有效的支持。
根据前期试验室小试和现场考察，结合我们在其它废水处理领域的实践，我们认为该种废水的处理的确存在一定的难度，但结合原有工艺，进行关键环节的强化和改造，将能较好地解决废水处理难题。
7.3工艺选择原则
考虑到该种废水具有污染物浓度高、pH较低、难生物降解，对微生物有毒性和抑制性的特点，首先进行缺氧微电解还原，以提高废水的可生化性和pH，经微电解还原后的废水经酸碱调节后，进行高效厌氧反应和好氧曝气生物滤池后，脱除氨氮和可生物降解物，生化出水经分体式膜生物反应器（MBR）过滤分离后，进入纳滤或反渗透单元处理，达到一级排放标准或回用标准，纳滤或反渗透浓缩水经臭氧氧化和活性碳吸附后回流至调节池，经过系统重新处理。
当盐分积累到影响膜正常运行时，启动高压反渗透，进行脱盐处理。
该工艺从经济上和运行稳定上，充分结合废水的特征，选择科学合理的处理工艺，最大限度地降低能耗，保证最终出水水质稳定，同时可以结合现场情况，进行适当调整，减少投资费用。
7.4工艺路线
7.5各工艺单元简介
7.5.1微电解单元
由于废水中含有高浓度的有机物和较低的pH，特别是BOD5/COD较低，可生化降解性差，因此，需要通过改性，以提高溶液的可生化性，同时调整pH，使微生物有较好的生长繁殖环境。
微电解过程中的电极反应及还原作用可将难降解物质转化为易降解的物质，将大分子有机物质断链转化成小分子物质，有利于提高B／C比。
微电解法处理废水的过程主要包括还原、絮凝、吸附等过程。
首先，将铁刨花与活性炭以一定比例投入溶液中，构成无数个Fe—C微电解池，发生电化学反应．其中铁为阳极，发生氧化反应：
Fe-2e一Fe2+；炭为阴极，发生还原反应：
2H+2e一2H+，有O2时：
02+4H+4e一2H20或02+2H20+4e一40H-。
电极反应生成的大量新生态Fe、原子H具有高还原性，能改变水中污染物的结构特性，使其发生断裂和开环作用。
其次，Fe在碱性条件下生成具有较强吸附能力的Fe（OH）2和Fe（OH）3絮状沉淀，可引发一系列的絮凝、吸附等连带协同作用，进一步提高处理效果。
第三，废水中带电胶体粒子和细小分散的污染物在微电场作用下产生电泳，向相反电荷的电极移动，形成大颗粒而被沉降，使废水COD降低。
由铁屑微电解法的机理可知，酸度增大有利于反应正向进行，生成更多的新生态原子H，但当pH大于3时，COD的去除率随pH值的增大而降低。
在一定范围内，温度越高反应进行的越快，电极反应产生的活性物质活性越强．此外温度升高，电解质溶液中的溶质运动更加活跃，大大增加了彼此之间的碰撞几率，污染物被活化、氧化还原的几率也就大大地增加，因此处理效果较好。
处理出水用石灰乳中和及曝气后，生成的Fe（OH）3胶体絮状物，其对有机物的絮凝吸附能力远高于一般药剂水解法得到的Fe（0H），的吸附凝聚能力。
根据我们的研究发现：
反应初期去除率不断提高，反应后期曲线趋于平缓，甚至有略微下降的趋势．这是因为铁经过反应后生成了二价铁，二价铁包裹在铁炭原电池的表面使反应减缓或停止进行．另外，可能是反应时间过长，生成的些副产物对农药的降解产生逆向作用．由此，选择最佳反应时间为180min左右．微电解法具有较强的还原能力和较高的COD去除率，而处理成本比较低廉。
经过微电解处理后，废水的pH相应增加，所含有毒物质的活性基团得以破坏，生物可降解性提高，为后续的生物降解提供了条件。
该微电解为还原反应，介质为缺氧环境，为了提高混合均质性能，在该反应器中增设搅拌装置，避免产生板结合阻碍铁碳床内部反应。
7.5.2酸碱调节单元
废水经微电解处理后，pH提高，但仍呈弱酸性，特别是进水出现异常情况如显现为强酸性时，为了适应后段生物降解需要，通过石灰乳进行调节，以使废水呈弱酸性或中性，便于后续的生化反应高效进行。
石灰乳进行酸碱调节具有费用低，能有效吸附废水中的胶体等，同时不增加废水中的盐分，为后端的膜处理降低压力。
反应后的石灰乳通过离心脱水后外运。
7.5.3A/O高效生物滤池净化单元
生物强化技术是现代微生物培养技术在废水处理领域的良好应用和扩展。
生物强化技术是为了提高系统对污染物的处理能力，投加从自然界筛选出的优势微生物种群或通过基因组合技术产生的高效菌种，以提高系统内生物处理效率的方法。
它是借助于生物强化器和特制生物培养基，在废水处理厂现场提取曝气池内的微生物，使优势微生物在培养器内快速增殖后再重新返回原曝气池中，通过系统自身优势微生物的增殖来提高系统处理效率。
所投加的菌体活性高；能快速降解目标污染物；具有竞争能力且能维持相当的数量。
高效菌株的获得主要来自两个方面，一是从污染现场或处理设施中筛选分离，二是通过构建工程菌获得。
采用生物强化技术可使有机物去除率比普通活性污泥法提高20％以上，污泥产量降低34％以上，并可控制臭气的产生。
生物强化剂由自养、异养和兼性菌组成，可向国外厂家直购，方便易得，但价格比较昂贵。
因此，我们采用自己富集培养、分离、纯化的方式获得工程菌种，具体做法是：
首先通过分子生物学手段提取到降解目标物的菌株，然后菌株加入到生物强化系统外设置一富集池，富集池中的物质包括要降解的有害物质、降解的中间产物、引发剂和营养物质等，在接入高效菌种后，就可在其中进行驯化、培养、繁殖。
将培养驯化成熟的高效菌种加入到生物反应中，可以实现对废水中的特征有机物去除。
考虑到该种废水的复杂性，为了富集微生物，减少运行的波动性，同时为后续深度处理提供低浊的废水，拟在工艺中选择A/O生物滤池进行固定化微生物的富集，根据我们的工程实践，固定化微生物能有效富集世代周期长的微生物，如脱氮菌等，生物滤池填料采用多孔的结构的生物载体，载体比表面积大，形成性能良好的生物膜，该生物膜活性高，适应性强，对高浓度、大分子、难降解有机物及有毒有害物质有较强降解能力和抗冲击能力。
7.5.4MBR处理单元
MBR是生化反应器和膜分离相结合的高效废水处理系统，用膜分离（通常为超滤）替代了常规生化工艺的二沉池，与传统活性污泥法相比，MBR对有机物的去除率要高得多，因为在传统活性污泥法中，由于受二沉池对污泥沉降特性要求的影响，当生物处理达到一定程度时，要继续提高系统的去除效率很困难，往往需要延长很长的水力停留时间也只能少量提高总的去除效率，而在膜生物反应器中，由于分离效率大大提高，生化反应器内微生物浓度可从常规法的3～6g/l提高到15～20g/l，可以在比传统活性污泥法更短的水力停留时间内达到更好的去除效果，减小了生化反应器体积，提高了生化反应效率，出水无菌体和悬浮物，因此在提高系统处理能力和提高出水水质方面表现出很大的优势。
MBR的主要特点：
由于膜的分离作用，不必设立沉淀、过滤等其他固液分离设备。
高效的固液分离将废水中的悬浮物质、胶体物质、生物单元的微生物菌群与已净化的水分开，出水水质较好。
可使生物处理单元微生物量维持在高浓度，使容积负荷大大提高，微生物有机负荷降低，同时膜分离的高效性，使处理单元水力停留时间大大缩短，生物反应器的占地面积减少。
系统占地仅为传统方法的三分之一。
膜生物反应器可以滤除细菌、病毒等有害生物，可显著节省加药消毒所带来的长期运行费用并扩大废水回用范围。
膜的高效截留作用，使投加的高效微生物工程菌完全截留在反应器内，避免流失，因此，也不需经常投加工程菌，实现反应器水力停留时间（HRT）和污泥龄（SRT）的完全分离，运行控制灵活稳定。
防止各种微生物菌群的流失，利于生长速度缓慢、世代周期长的工程菌的生长，使一些大分子难降解有机物停留时间长，有利于它们的分解，从而使系统中各种代谢过程顺利进行。
超滤膜孔径较大，基本不截留盐分，因此，MBR反应器内的盐分不积累，不增加溶液的渗透压，减少了盐分对微生物的抑制作用。
MBR反应装置中，世代生长周期长的微生物浓度较高，氨硝化速率快，根据在垃圾渗滤液、化工废水等其它领域的工程实践，氨氮浓度为2500mg/l的废水出水氨氮浓度能稳定在20mg/l以下。
同时MBR中的微生物处于内源呼吸阶段，从源头减少了剩余污泥量。
7.5.5纳滤（NF）处理单元
纳滤膜元件面积大，产水量高，是专门为了高度脱除水中总有机碳（TOC）类有毒有害杂质，如杀虫剂、灭菌剂和THM（三卤代烷）前躯物等的产品，该膜元件同时具有中等透盐率和中等硬度透过率。
纳滤膜是脱除污水中有机物并进行部分软化的理想膜元件。
有效膜面积大而所需的净推动力低使得该纳滤膜元件在很低地操作压力下可有效地脱除上述物质。
纳滤的浓水进入下一阶段的高压反渗透进行处理，
7.5.6反渗透（RO）深度处理单元
纳滤的出水通常情况下，能达到出水排放要求，考虑到出水回用等目的，特在纳滤后段进行反渗透处理，以满足更高的水质指标。
反渗透是在一定的压力下，H2O分子可以通过RO膜，而原水中的有机物、无机盐、、胶体、细菌、病毒等杂质无法通过RO膜，从而使可以透过的纯水和无法透过的浓缩水严格区分开来。
反渗透出水能稳定地使处理出水达到回用标准。
7.5.6浓水处理单元
反渗透和纳滤产生的浓缩液通过碳吸附，以去除悬浮物，然后利用臭氧发生器产生的分子态臭氧（O3）进行氧化分解,有机物得到部分断链分解，部分难降解物转化为小分子有机物，丛而提高可生化性。
该部分污水进入调节池进行循环处理。
八.工程构筑物和设备清单
主要构筑物
序号
名称
规格
数量
类型
价格（万元）
1
调节池
1座
钢砼防腐
2
事故均衡池
1座
钢砼防腐
3
酸碱调节池
1座
钢砼防腐
4
MBR池
1座
钢砼
6
浓水池
1座
7
氧化池
1座
7
清水池
1座
钢砼
8
中央控制室
15m2
1座
砖混
9
膜处理间
1座
砖混
10
加药间
1座
砖混
11
储藏室
1座
砖混
12
化验室
1座
砖混
总价：
万元
主要设备
序号
名称
规格
数量
单价
（万元）
合价
（万元）
备注
1
耐酸提升泵
2
微电解系统
3
碱罐
4
MBR机组
5
填料
6
微生物菌剂
7
反渗透系统
8
纳滤系统
9
PLC在线控制
ORP（微电解，MBR，反渗透，纳滤）
pH（MBR，加碱罐，反渗透，纳滤）
电导率（反渗透，纳滤）
温度（MBR）
DO（MBR）
MLSS（MBR）
NTU（反渗透，纳滤）
Pa（反渗透和MBR，纳滤）
微机
杰控软件
10
电磁流量计
11
石灰搅拌罐
12
石灰乳加药泵
13
离心脱水
14
曝气系统
15
罗茨鼓风机
16
在线溶解氧仪
17
电线电缆
18
管道阀门
总价：
万元
工程间接费
收费项目
收费标准
价格（万元）
设计费
调试安装费
税金
不可预见费
运输费
合计
工程总价：
土建费+设备费+其他=（万元）
8.1工程地质
参考现场地勘报告和原有工程图纸。
8.2结构设计
（1）设计原则
技术先进、经济合理、安全适用、确保质量。
（2）结构设计标准
1.本工程建（构）筑物结构安全等级为二级。
2.本工程水处理构筑物钢筋混凝土结构构件裂缝控制标准为≤0.2mm，建筑物钢筋混凝土结构构件裂缝控制标准为≤0.3mm。
3.本工程现浇钢筋混凝土框架的抗震等级均为二级。
4.本工程各项建构筑物主体结构的设计使用年限为50年。
（3）结构选型
1）处理车间、鼓风机房采用砖混结构。
2）构筑物均采用现浇钢筋混凝土结构。
（4）基础工程
1）混凝土框架结构采用钢筋混凝土独立柱基础。
2）构筑物基础形式为整体现浇结构。
基础均应落在原状土层，若落在人工填土层，须进行换填等处理。
（5）主要结构材料
构筑物混凝土强度等级C25，S6（普通硅酸盐水泥）
混凝土垫层强度等级C10
砂浆强度等级M10
框架填充砌块混凝土空心砌块
钢筋Ⅰ级钢（HPB235）fy=200N/mm2
Ⅱ级钢（HRB335）fy=300N/mm2
焊条E43（用于I级钢的焊接）
E50（用于II级钢的焊接）
建筑物梁，板,柱25mm，15mm，25mm
盛水构筑物底板下层筋40mm其余35mm
本工程构筑物及建筑物的结构混凝土采用水泥为低碱水泥。
混凝土中当量碱含量须符合《混凝土碱含量限值标准》（CECS53:
93）。
九．整体布置
9.1平面布置
根据生产车间污水排放口位置、高程条件、外部供电条件，布置各系统单元。
整个布置达到工艺顺畅、管线短捷、生产管理安全方便，厂区环境良好。
9.2工艺高程设计
在设计站内构筑物高程时采用一次提升后，多数靠重力顺次流经各处理构筑物，这样可减少提升设备，提高设备运行效率，节约能源。
为减少沿程水头损失，在布置构筑物时，考虑了紧凑相连。
9.3厂区管线设计
根据工艺需要，除各构筑物之间的联络管外，厂区设置雨季流量及事故排放的超越管（渠）。
厂内的电力、通讯、给水管线均接自企业内管网。
。
十.控制系统
控制系统采用PLC+工控机的方式，可实现设备手动运行与自动运行。
手动运行状态下，对泵可以单独进行手动控制，对每台气控阀可以单独进行手动动作；自动运行状态下，按预先设定的程序，自动实现对各控制单元进行自动控制，将相应的参数集中显示，同时可实现数据远传。
10.1PLC操作站
硬件配置：
选择市场最佳配置并加装西门子工业以太网卡，配以STEP7编程软件，运用WINCC正版组态软件（含授权）生成机组操作监控、工艺流程、参数显示、故障报警、报表、流量、压力的历史曲线等画面。
同时实现上传功能。
PLC监控操作站软件:
依据过程图形显示提出的信息，PLC系统的操作软件能够灵活地扩展任何区域的输入或输出，计算值、事件、报警、趋势、数据显示或者信息都能在图形上显示出来，包括静态的或动态的数据。
PLC系统将提供以下报警清单和操作能力：
系统报警和过程报警（系统将具备声音报警的能力），打印系统报警并送至历史信息存储，打印过程报警，送至当前报警清单（直到报警被确认，报警状况被认清）并且送至报警历史显示。
10.2控制过程以及控制点
控制室计算机可显示各工艺设备的运行工况和主要工艺参数，控制设备运行。
主要工艺参数能自动检测和显示。
配电盘的传输、偶合和连接，输入箱、动力箱和控制箱通过PLC分隔开。
生化系统监控参数主要包括：
液位，DO,pH，温度，进水流量等，通过PLC和执行控制，控制系统位于控制室内。
进水泵带液位自动控制，流量控制和数字显示；风机带流量控制和数字显示，生化反应器有液位，DO,pH,温度在线测试和显示
升级会员 