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污水深度治理方案
山东华金集团有限责任公司
麦草制浆污水达标深度处理工程
初步设计方案
北京科技大学环境中心
2010年5月
方案说明:
我中心分别于2008年11月20日、2009年1月10日和2010年4月30日对贵厂污水处理现场进行考查,并取水样进行实验室检测,结合华金集团现场工作的具体情况,汇总如下:
08年11月份处理水量为38000-40000m3/h,出水水质的各项指标除色度外均达到国家规定排放标准;09年1月份由于部分制浆机停运,污水处理总量降低1/3(Q=26000-28000m3/h),相应出水水质的各项指标均已达到国家规定的排放标准;而2010年水量恢复后(Q=35000m3/h),水样的色度仍然不达标。
原因是由于09年1月份水量减少,絮凝沉淀前的COD去除效率增加,使出水COD大大降低(220mg/L左右),絮凝沉淀加药量减少,进而使出水色度降低,而且由于当时冬季气温较低,氧化塘的处理效率很低,也减少了铁离子的氧化反色。
综合分析可知,现场水量正常时,三沉池出水经过45天的氧化塘处理,铁离子氧化反色,出水色度就会超标。
以下为2010年4月30日最新实验室检测结果及分析结果。
各水样COD如下:
序号
1
2
3
4
5
水样
一沉池后
二沉池后
三沉池前
三沉池后
总排口
COD(mg/L)
1569.3
307.0
307.7
73.101
59.157
经观察发现三沉池出水中有微小絮凝物,当再次沉淀后,其上清液COD为65.32mg/L,而总排口出水COD为59.16mg/L,氧化塘的处理效率为9%。
三沉池进水主要实验数据如下:
(1)(取样25ml药剂取自山东华金现场)
序号
药剂名称
加药量(ml)
加药后COD(mg/L)
成本
(元/吨)
去除率(%)
1
聚铁
0.025
80.974
1.216
73.7
PAM
0.3
2
聚铁
0.03
67.119
1.416
78.2
PAM
0.3
3
聚铁
0.04
80.373
1.888
73.9
PAM
0.4
原液
307.7
观察发现,在采用华金药剂情况下,经气浮处理的废水中不含有絮凝物,在药剂费用在1.42元/吨时,与三沉池出水上清液COD相同,分析可知,现场加药费用在1.42元/吨左右。
(2)(取样量25ml聚铁取自山东华金PAM取自北科大改性药剂)
序号
药剂名称
加药量(ml)
加药后COD(mg/L)
成本(元/吨)
去除率(%)
1
聚铁
0.022
72.774
1.16
76.3
PAM
0.3
2
聚铁
0.0274
48.449
1.36
84.2
PAM
0.3
原液
307.7
当采用改良PAM时,COD去除率明显提高,但放置24小时后,均有返色反应,色度不达标,不予采用。
(3)(取样量25ml聚铁取自山东华金PAC、PAM取自北科大改性药剂)
序号
药剂名称
加药量(ml)
加药后COD(mg/l)
成本
(元/吨)
去除率(%)
1
PAC
0.1
95.6
0.952
68.9
PAM
0.3
聚铁
0.015
2
PAC
0.2
77.3
1.08
74.9
PAM
0.3
聚铁
0.017
4
PAC
0.3
58.555
1.216
81.1
PAM
0.3
聚铁
0.018
5
PAC
0.3
50.231
1.28
83.6
PAM
0.3
聚铁
0.02
原液
307.7
从上述实验数据可以看出,现场三沉池出水中含有微小悬浮物,产生絮凝的原因及解决办法如下:
1、絮凝沉淀无法做到药剂与水完全混合,沉淀池中一部分污水没有接触药剂,污水与药剂混合均匀的部分,胶体、悬浮物絮凝沉淀,而污水没有接触药剂的部分则仍含有大量胶体和悬浮物。
当产生的絮凝物沉淀后,剩余的胶体和悬浮物与药剂继续接触,产生二次析出,生成了大量的微小絮凝物,这些微小絮凝物在短时间内极难沉淀,容易随出水流出,引起出水水质下降,影响了色度的达标。
但是采用超效浅层纳米气浮则不会发生这种情况,CNQF超效纳米浅层气浮系统采用泵前加药,在污水进入气浮池体的过程中就产生了絮凝反应,进入池体后,在大量纳米级气泡的扰动搅拌下,继续产生絮凝物,包括二次析出在内的絮凝物全部随气泡浮出水面,被撇渣装置去除,避免了絮凝沉淀中的二次析出对水质的影响,从而达到国家的排放标准。
2、絮凝沉淀加药量不容易控制,当药量有残留,后续处理会引起聚铁进一步氧化而加重出水色度。
而超效浅层纳米气浮可以实现精确加药,避免出现加药过多的状况,影响出水色度。
3、为避免铁离子的反色,在气浮加药中,使用改性PAC和聚铁配合使用的情况下,加药成本在1.216元/吨时,其COD达到处理标准,且色度达到国家相关标准,降低了只加聚铁的反色反应,确定其加药组合可以使用。
针对以上情况,建议贵公司采用超效浅层纳米气浮加药处理代替絮凝沉淀,絮凝药剂由原来的聚铁改为改性PAC和聚铁配合使用,PAM改为改性的新型有机絮凝剂。
第一章项目概述
1.1项目名称
华金集团污水处理改造方案
1.2设计水质、水量
1.2.1制浆废水水质及其相关特点
纸浆中段水经过先期的生化处理,再经二沉后,污水COD为250-350mg/L水中几乎没有悬浮物,存在于水中的主要是溶解的COD,即离子溶液、胶体溶液、和部分悬浊液。
胶体溶液、和部分悬浊液含量占大部。
可通过物化法去除。
1.2.2设计处理废水量
Q=35000m3/d(q=1458m3/h)
1.3主要技术指标
根据废水相关的资料及测定的水质资料,设计水质参数如下:
进水水质指标:
COD=307mg/lBOD5=100mg/lSS=120mg/lPH=6~9
出水水质指标:
COD≤60mg/lBOD5≤30mg/lSS≤30mg/lPH=6~9
1.4工艺设计依据、原则
1.4.1设计依据
(1)山东华金提供的技术资料、数据
(2)中华人民共和国《污水综合排放标准》(GB8978—1996)
(3)中华人民共和国【最新】《制浆造纸工业水污染排放标准》(GB3544—2008)
(4)中华人民共和国《室外排水设计规范》(GB50014—2006)
(5)中华人民共和国《污水再生利用工程设计规范》(GB50335—2002)
(6)中华人民共和国《工业用水分类及定义》(GJ/T40—1999)
(7)中华人民共和国《工业企业水量平衡测试方法》(GJ/T41—1999)
(8)中华人民共和国《室外排水设计规范》(GB50014—2006)
(9)中华人民共和国《电力装置的继电保护和自动设计规范》(GB50062—1992)
(10)中华人民共和国《工业企业噪声控制设计规范》(GBJ87—1985)
(11)中华人民共和国《室处给水排水工程设施抗震鉴定标准》(GBJ43—82)
(12)考察同行业污水处理有关情况,并参照长期以来我公司从事相关污水处理工程的相关成功经验。
1.4.2编制原则
(1)执行国家《制浆造纸工业水污染物排放标准》控制要求
(2)贯彻持续发展战略,推广清洁生产思想,做到综合利用并取得较好的经济和社会效益,使环境、社会、和经济效益有机的结合起来。
(3)本着技术上先进,经济上可行的原则,采用成熟适用的工艺路线,并优化组合,以减少投资和运行管理费用。
(4)节约能耗,降低处理成本,操作方便,保证“达标”并稳定运行。
1.4.3指导思想
分质、分类、集中深度处理,简化处理环节,降低处理成本,提高处理效果。
1.4.4编制范围
(1)山东华金集团污水达标处理系统工程。
利用现有水处理设施。
(2)造纸废水处理工艺环节内处理工艺、土建﹑电气、设备等相关工程设计。
1.4.5建设条件
(1)经过多年来各界环保人士的努力,与造纸废水处理技术目前已具备相当成熟的处理工艺、技术和设备,并有大批的处理装置在正常运行。
(2)山东华金集团的领导在环保局及当地政府的支持下,咨询了许多相关专家教授,对制浆造纸废水进行达标处理已有较成熟的认识,这为工程的顺利实施奠定了良好的基础。
(3)山东华金集团现有一套污水处理现行达标系统。
第二章造纸污水处理现有工艺分析
目前,造纸废水的深度处理工艺按技术方法主要可分为3类:
物理化学方法、生物处理方法和二者相结合的方法。
2.1以物理化学为主的工艺流程
这一类工艺主要包括传统的处理工艺,如反应一气浮(或沉淀).过滤以及氧化法和曝气沉砂等。
通常在主工艺的前后阶段需投加混凝剂和助凝剂。
以药剂为主的造纸废水处理研究主要是围绕浊度、COD的去除进行。
其主要思想是利用药剂的氧化作用或絮凝作用,之后为过滤或沉淀单元,使废水得到净化处理,能达到去除悬浮物及相应浊度和COD的目的。
2.2以生物处理为主的工艺流程
生物处理是一种廉价、环保的处理技术,有一定的优势。
其流程主要为生物过滤和沉淀过程(在某些工艺中省去了沉淀)。
例如,北京市高碑店污水处理厂负责北京市绝大总部分污水的处理任务,利用生物处理工艺,通过活性污泥的深度处理工艺,出水指标达到国家标准;德国冯.诺顿西公司运用深度生化处理工艺处理山东太阳纸业污水,60000m3/d中段污水经深度生化处理后COD由2200mg/l降低到50mg/l,SS由1800mg/l降低到30mg/l,处理后均符合《造纸工业污染排放标准》
2.3组合工艺流程
组合工艺是将物理化学方法和深度生化方法组合起来的水处理技术。
使用组合工艺处理造纸废水,出水含有较低的BOD和SS,对藻类、难降解物等具有非常有效的去除作用。
处理后的水完全可以回用于生产。
2.4现行处理工艺的评价
上述3种方法处理造纸废水,因其自身特点的不同,因而各有优势和不足。
物理化学法的研究比较成熟,处理造纸废水的效果较好并且操作方便,对于制浆废水的深度处理更为合适。
其他两种方法较为繁琐。
第三章工艺流程及技术说明
3.1工艺论述
根据提供的资料,以及我公司以往的制浆污水处理实践经验考虑,生产工艺过程中,以受污染情况而言,可分为:
根据实践经验及相关资料,及造纸废水的特点,工艺流程如下:
污水处理工艺流程:
1、根据造纸废水的周期性变化特点,设置调节池,以稳定水量、水质,减小对后续处理环节的水力冲击
2、根据造纸废水中含有大量胶体、悬浊的特点,设置纳米浅层气浮池,利用絮凝剂的物化性质,在微细气泡作用下,悬浮物以小比重“矾花”形态从造纸废水中去除出水达标排放。
3、气浮浮渣进入污泥浓缩池后再经污泥脱水机泥饼外运。
3.2改造工艺流程如下
3.3气浮处理效果表
指标
CODcr(mg/L)
SS(mg/L)
纳米超效气浮池
进水
307
120
出水
58
26
去除率(%)
81
78.3
排放标准
60
30
3.4工艺改造说明
污水原有处理工艺不变,将其中一个絮凝沉淀池改造成集水调节池,为气浮系统提供进水,在池中建造井字架(详见图纸),而气浮在架设在井字架上,另一个沉淀池则作为气浮浮渣池使用;原来的絮凝剂聚铁改为改性PAC和聚铁配合使用,这样改动既能改善出水水质,还可以减少处理成本。
从上表可以看出气浮出水可以达到国家规定的造纸废水排放标准。
第四章处理构筑物设计说明
4.1集水调节池(已有)
主要功能:
收集二沉池出水,调节水质及水量
建筑类型:
地下式钢混(由辐流式沉淀池改造)
设备名称:
污水泵
设备参数:
型号:
ISW300-250
流量:
720m3/h
扬程:
20m
功率:
55kw
数量:
3台(2用一备)
4.2超效纳米浅层气浮
主要功能:
去除污水中大部分悬浮物及部分COD、BOD5等。
结构类型:
地上钢混结构,单个设备占地面积约225m2
设计参数:
设计水量:
Q=35000m3/d
停留时间:
HRT=5分钟
占地尺寸:
L×B=33.6m×16.8m×4m
主要设备:
CNQF14800超效纳米浅层气浮设备
设备套数:
2套
设备参数:
处理水量:
Q=35000m3/d
配电总功率:
134KW
排渣量:
V=198m3/d
出渣含水率:
ρ2≤98%
工作时间:
T=24h
主机电机功率:
N=1.5KW
4.2.1CNQF14800技术参数及设备清单
序号
项目
型号参数
数量
备注
1
气浮池
CNQF14800
2套
单台处理量
729m3/h
池径
Φ148000mm
池深
1000mm
2
溶气管体
DN500X2.6m
4
3
管道混合器
DN600
2
4
溶气释放器
DN600
2
5
PAC加药装置
2台
6
PAM加药装置
2台
7
PFS加药装置
2台
4.2.2减速机(电机)清单
序号
项目
规格型号
参数
数量
备注
1
主机行走电机
MB40-Y3-XW6-71
3kw
2
2
主机排渣电机
MB15-Y1.5-XW5-71
1.5kw
2
3
PAC搅拌电机
XLD5-17-5.5
5.5kw
2
4
PAM搅拌电机
XLD5-11-5.5
5.5kw
2
5
PFS搅拌电机
XLD5-17-5.5
5.5kw
2
6
原水泵
ISW300-250
55kw
3
两用一备
7
溶气水泵
ISW100-250(I)A
45kw
4
8
空压机
输气量Q=1.5m3/min,压力P=10kg/cm2
15kw
2
配2m3储气罐
9
PAC加药泵
螺杆泵G35-1
Q=8m3H=60m
4kw
3
滑差调速
两用一备
10
PAM加药泵
螺杆泵G35-1
Q=8m3H=60m
3kw
3
滑差调速
两用一备
11
PFS加药泵
螺杆泵G25-1
Q=82m3H=60m
2.2kw
3
滑差调速
两用一备
4.2.3外购件清单
序号
项目
规格型号
参数
数量
备注
1
原水泵
ISW300-250
55kw
2
2
溶气水泵
ISW100-250(I)A
45kw
4
3
PAC加药泵
螺杆泵G40-1
5.5kw
3
4
PAM加药泵
螺杆泵G30-1
3kw
3
5
PFS加药泵
螺杆泵G40-1
5.5kw
3
6
PAC搅拌电机
XLD5-17-5.5
5.5kw
2
7
PAM搅拌电机
XLD5-11-5.5
5.5kw
2
8
PFS搅拌电机
XLD5-17-5.5
5.5kw
2
9
原水管路
DN500
m
据现场情况定
10
溶气管路
DN200
m
据现场情况定
11
PAC溶药罐
10
PAM溶药罐
12
PFS溶药罐
PAC罐体规格Ф2.4m×2.5m×δ6mm数量:
2台材质:
Q235内衬玻璃钢。
PAM罐体规格Ф2.4m×2.5m×δ6mm数量2台材质:
Q235防腐油漆。
PFS罐体规格Ф1.5m×1.5m×δ6mm数量:
2台材质:
Q235内衬玻璃钢。
4.3污泥浓缩池(已有)
主要功能:
接纳各反应单元排放污泥,气浮池浮渣及池体清理排水,利用重力沉降絮凝压缩,污泥含水率降低。
建筑类型:
地下式钢混结构(由辐流式沉淀池改造)
4.4附属建筑
材料室、电控室、值班室
第五章自动控制论述
5.1系统控制
本工程采用分布式管理系统,实现集中管理、分散控制。
本系统由设在综合办公间控制室的集中监控管理级和分布在各工段的现场控制级等组成。
5.2现场控制级
根据工艺流程的特点,构筑物的布置和现场控制的分布情况,设置现场子站,
污水提升泵的启动运行
超效浅层气浮系统的启动运行
5.3用电负荷统计表
工艺设备
总装机容量(KW)
工作容量
(KW)
备注
污水泵
165
110
超效纳米气浮系统
279.6
223
照明
2
2
总计
446.6
335
第六章工程技术经济分析
6.1编制说明
6.1.1编制依据
本工程概算依据污水处理厂方案设计中的量,综合分析区内工程经济情况,按省市建设部门正式颁发的建设工程预算价格及相应的计费程序编制。
6.1.2概算内容
1)污水处理厂灌渠进口到废水处理厂出水口整个相关的机械与电气设备、区域内电缆、电线;
2)污水处理系统内管线及闸门;
3)设备安装指导及调试;
4)工艺设计费用;
5)土建工程;
6)污水处理厂运行调试。
6.1.3未包括如下部分
1)需甲方提供的必要设计技术资料的咨询费(地质及工程实际勘察等);
2)建筑物特殊地质基础处理费用;
3)接入本污水处理厂的输变电缆费用;
4)本工程调试中动力材料和检测分析费用;
5)本工程处理出水接出输送管线费用。
6.2工程设备投资概算334.5万元
6.3概算明细
以下金额均以万元单位计算。
6.3.1工程土建费用
土建工程费用表
名称
规格及型号
单位
数量
金额
备注
集水调节池
座
1
已有
气浮基础
设计面积S=443m2
座
1
20
配电室
5
污泥浓缩池
座
1
已有
合计
25
说明:
1、各构筑物附属部分及连接部包括在内。
2、估价包括挖土土方和回填土,但不包括外输土方;
3、估价未包括保温措施所需费用,如建设钢构的厂房;
6.3.2工艺设备材料费、工程安装费
工艺设备材料费、工程安装费表
名称
规格及型号
单位
数量
单价
合计
备注
污水提升泵
ISW300-250
台
3
3
9
气浮系统
CNQF148000
套
2
90
180
溶气水泵
ISW100-250(I)A
台
4
2
8
PAC加药泵
螺杆泵G40-1
台
3
1.5
4.5
滑差调速
PAM加药泵
螺杆泵G30-1
台
3
1.5
4.5
滑差调速
PFS加药泵
螺杆泵G40-1
台
3
1.5
4.5
滑差调速
PAC溶药罐
XLD5-17-5.5
台
2
5
10
PAM溶药罐
XLD5-11-5.5
台
2
5
10
PFS溶药罐
XLD5-17-5.5
台
2
5
10
空压机
U-1.5/10
台
2
3
6
配2m3储气罐
管道、阀门及附件
18
18
电气控制及电缆
10
10
安装费
12
12
合计
286.5
6.3.3其他费用
其他费用表
项目
金额
备注
1.设计费
14
2.调试费
6
不含药剂费、水电费
3.培训费
3
5.合计
23万
6.4劳动定员及产水成本分析
6.4.1劳动定员
劳动定员按5人,白班夜班各2人。
6.4.2产水成本分析
1、人工费
人员工资按1000元/月·人,则年工资额:
60000元/年;每吨废水处理人工费为:
60000/(365x35000)=0.047元/
。
2、电费
系统总装机容量为:
446.6KW,使用工作容量为:
335KW,同时工作系数K=0.8,则正常工作容量为268,平均电价按0.5元/kw·h,则年电耗为:
268×0.5×24×365=117.384万元,每吨废水水处理电费为1173840/(35000×365)=0.092元/m3。
3、药费
改性PAC
PAC投入量为120mg/l,PAC价格为1800元/t,处理每吨废水PAC费用为0.12×1.8=0.216元/m3。
聚合硫酸铁(PFS)
PFS投入量为0.018ml/l,PFS价格为1000元/t,处理每吨废水PFS费用为0.736元/m3。
改性PAM
PAM—投入量为12mg/l,PAM价格为2200元/t,处理每吨废水PAM费用为0.012×22=0.264元/m3。
废水处理工程建成后,预计废水处理成本为1.355元/m3。
6.5效益分析
环境效益:
由于污水经深度处理可实现封闭循环或达标排放,降低污染物的排放量,响应了国家节能减排放的号召,为环境保护作出贡献。
社会效益:
在以废纸为主要原料的造纸企业中,实现废水高回用率和封闭循环,为公司树立来良好的企业形象。
由于社会和环境的双重作用,给企业带来的经济效益是无穷的,这将为企业的长足发展奠定坚实的基础。
第七章公用工程
7.1管道的布置铺设应满足以下要求
7.1.1满足最佳水利条件
1、管道布置应力求短而直;
2、为充分利用室外给水管网中的水压,给水引入管应布设在用水量最大处或不准许间断处;
3、室内给水干管易靠近用水量最大处或不准许间断处。
7.1.2满足维修及美观要求
1、管道应尽量沿墙、梁、柱直线铺设;
2、对美观要求较高的建筑物,管道可在管槽、管井、管沟及吊顶内暗设;
3、为便于检修,管井应每层设检修门;
4、室内管道安装位置应有足够的空间已拆换附件;
5、给水引入管应有不小于0.003的坡度坡向室外给水管或坡向阀门井、水表井,以便检修时排放存水。
7.1.3保证生产及使用安全
1、管道的位置,不得妨碍生产操作,交通运输和建筑物的使用;
2、管道不得布置再遇水能引起燃烧、爆炸或损坏原料、产品和设备的上面,并应尽量避免在生产设备上通过;
3、对不准许断水的车间或建筑物,给水引入管应设置两条,在室内环状或贯通枝状双向供水。
7.2消防
污水处理站的消防设计按《建筑设计防火规范》(GBJ16-87)进行设计。
室外规定间距设置消火栓,操作间及机房内设干粉灭火器,大的建筑物内按规定设消火栓及安全通道,建、构筑物的耐火等级,防火间距等在相应的建筑或结构等设计中亦按相关规定设计。
7.3电气系统设计
7.3.1设计依据
1、《10KV及以下变电所设计规范》(GB50053-94)
2、《供配电系统设计规范》(GB50052-95)
3、《低压配电设计规范》(GB50054-95)
4、《通用用电设备配电设计规范》(GB50055-93)
5、《电力工程电缆设计规范》(GB50217-94)
6、《建筑物防雷设计规范》(GB50057-94)
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