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(17).《通用用电设备配电设计规范》(GB50055-93);
2.2设计原则
(18).符合国家、地方的法律、法规以及有关文件的相关规定与要求;
(19).采用先进实用和简便易行的工艺方法,达到废水处理工程投资省、占地少、运行管理方便、出水水质好的目的;
(20).工艺流程布置简短、顺畅,避免迂回反复,减少管线长度,降低流程水头损失;
(21).采用切实可行的技术手段,提高装备水平,提高自动化控制及管理水平,以保证综合废水处理系统运行可靠、经济合理;
(22).废水处理工程在建设过程中和投产运行后,保证系统安全、可靠地运行,无二次污染;
(23).基建投资在满足工艺及工程要求的前提下应尽量节省,采用安全可靠、经济合理的地基处理方法。
(24).本工艺能采用水解酸化及活性污泥各两座可同时使用,也可单独用。
可解决维修时因菌种难于保留,需重新培菌问题,只需将其中一池菌种引入不检修池即可。
(25).本工艺能采用投药式活性污泥法,可有效控制因污泥膨胀引起出水水质变差情况发生。
活性污泥池菌种良好,可不投药,运行灵活可靠。
(26).活性污泥池溶氧量由在线溶氧仪控制风机开启,可有效控制活性污泥池中溶解氧并起到节能降耗作用。
2.3设计内容
(27).在业主指定区域内作废水处理站区总体规划;
(28).废水处理站的废水、污泥处理工艺选择;
(29).本项目所采用的主要废水处理设备的选型;
(30).废水处理站电气、自控等设计;
(31).对废水处理构筑物的计算和设计,包括主体构筑物以及必要附属建筑物;
(32).进行整个工程的投资估算和运行费用的核算。
第三章工程规模、目标
3.1设计规模
根据广西造纸提供的资料,本方案的处理规模为:
设计水量:
15000m3/d
时平均水量:
625m3/d
3.2进出水水质
废水的主要成分是细小纤维悬浮物、造纸填料、废纸杂质和少量果胶、蜡、糖类以及造纸过程中添加的各类有机和无机化合物,使废水中的COD和SS较高,大部分的COD都是非溶解性悬浮物。
根据业主提供的资料,并参考同类型厂家废水水质情况,确定该工程废水进出水水质如下表所示(表3-1):
表:
3-1
进出水水质(单位:
mg/L,色度除外)
项目
pH
CODCr
BOD5
色度
SS
进水水质
6~9
1800~2500
300~400
≤100倍
≤2800
排放标准
≤90
≤20
≤40倍
≤60
注:
表中进水水质为进物化系统前的废水水质,经初沉池处理系统出水水质CODCr≤1000mg/L,SS≤100mg/L。
第四章工艺的选择和设计
4.1工艺选择
4.1.1水质分析
造纸工业既是用水大户又是水污染大户,以废纸浆为原料的造纸生产,根据生产规模、设备情况、生产管理等要素,吨纸耗水数为数十吨到上百吨不等。
为了缓解和根治造纸工业废水对环境的污染,近几年大中型造纸企业先后对其废水处理进行改造、扩建或新建,新建项目都要求“三同时”,使造纸企业经济效益和环境保护协调发展。
废纸类造纸废水是蔗渣为主要原料,生产多种规格的白纸板、白卡纸、箱板纸、瓦楞纸等产品,废水中的主要成分是细小悬浮性纤维、造纸填料、废纸杂质和少量果胶、蜡、糖类,以及造纸生产过程中添加的各种有机和无机的化合物。
废水的特点是SS、COD均较高,在COD组成中,非溶解性的COD较高,约占60%以上,而部分溶解性COD又是较难生物降解的。
4.1.2工艺选择
早期的造纸废水处理技术,因排放标准不严,所以大多采用一级物化处理(气浮、沉淀等)即可达标排放。
但随着社会发展和科学的进步,污水排放标准越来越严,对环境的污染治理要求越来越高,促使废水需要深度处理才能达到排放要求。
本工程的废水BOD/COD较低,可生化性较差,处理难度较大,大部分BOD最终主要依靠生物方法去除。
我们认为,根据本工程生产企业的特点和产生废水的性状,将废水处理同纤维回收结合起来,作为一个完整的系统加以考虑,更为合理,使废水处理更能适应环境保护和生产发展的要求。
此类废水SS、COD均较高,SS可以通过过滤、气浮、沉淀的方法得以去除,而要保证BOD达标必须强化生化处理。
因此,本方案选择物化与生化处理相结合的处理工艺。
本方案的物化预处理采用新工艺加药初沉系统,不仅使处理后的废水达到排放要求,pH为6~9,CODCr≤1000mg/L,SS≤100mg/L,BOD5≤300mg/L,而且每天回收4~5t纸浆,同时降低了运行费。
造纸废水处理可用的生化方法很多,有普通活性污泥法、氧化沟法、A/O法、SBR法等工艺。
各种处理工艺都有一定的适用条件,应结合项目的具体情况来慎重选择,应对废水处理工艺可靠性、技术的先进性、经济的合理性、运行的稳定性、操作管理的方便性、对水质水量变化的适应性、设备的可靠性等多方面进行分析比较。
在过去很多学术研究和工程实践中厌氧处理工艺在造纸废水中很少触及,甚至误认为厌氧处理对造纸废水作用不大,随着理论研究的深入及相关工程在造纸废水领域的成功应用,人们逐渐改变了厌氧处理在造纸废水中作用的认识,只要合理设计工艺参数、提高布水设备混合和均匀布水的效果,选择优势菌种,厌氧处理在造纸废水中能起到重要作用。
尤其是近几十年,国内外大量的工程实践证明了厌氧技术对制浆造纸废水有良好的处理效果。
国内外近百家造纸废水处理运用厌氧技术实例有:
瑞典ACBiotechnics和Purac公司开发的厌氧接触工艺已成功运用于美国StonneContainer和加拿大StonneContaine两家制浆造纸废水,近几年国内也有大量工程采用厌氧技术,例如:
福建南平纸厂、福建青山纸业改造工程、宁夏沙湖纸业有限公司、岳阳纸业与东莞建晖纸业等,都取得较好经济效益,所以本工程考虑增设厌氧处理单元。
因此采用水解酸化+好氧处理工艺可最大限度地去除BOD。
但为了取得最佳处理效果,根据原水水质,结合该项目的自然、社会经济和管理水平情况,本方案推荐我公司多年工程实践经验并改进的A/O(水解酸化+好氧)废水处理工艺。
我公司A/O主工艺是采用改进的厌氧-好氧生化处理工艺,采取多项措施改进布水、布气系统,极大地提高污泥负荷、容积利用率和氧利用效率,从而提高了废水单元处理能力、节约了供氧所需的能源动力,强化了整个生化处理过程。
下面将常规曝气工艺和我公司A/O改进工艺进行比较和综合分析,以便选择安全可靠、技术先进、节能、操作管理方便的成熟工艺。
A/O主工艺(水解酸化+好氧)和常规曝气工艺的比较见表4-1:
表4-1常规生化工艺和A/O工艺比较
名称
常规曝气工艺
A/O工艺
组成
设好氧过程处理构筑物及生化沉淀池
A/O池(水解酸化+好氧)及生化沉淀池
抗冲击
负荷
对水量、水质、温度变化适应能力相对较强,运行方式相对有一定变化调整(回流比等)。
连续从水解酸化池进水,水解后出水溶解性有机物比例大大提高。
系统对水量、水质、温度变化适应能力强,抗冲击能力强。
维护管理
自控要求一般,对技术人员水平要求较高。
操作难度大,可能经常出现丝状菌污泥膨胀等问题
自控要求低,维护管理简单方便。
占地面积
占地面积大
占地面积小
产泥量
污泥自身好氧消化,产泥量少
产泥量也很少,易沉淀
处理效果
出水BOD能满足在排放要求范围内。
由于好氧停留时间长,造成微生物自身氧化,污泥活性差,会出现生化沉淀池污泥沉降性能差,SS超标。
出水SS、BOD能达到排放要求,由于采用“水解酸化+好氧”,污泥活性好,沉降性能良好
运行费用
延时曝气,好氧停留时间长,风机动力消耗大,能耗高,运行费用高
有水解酸化,能耗低,运行费用低
通过表4-1比较和根据本工程的水质水量特点及我公司多年来设计处理高浓度工业废水的经验,结合国内外的造纸废水处理工程设计实例,从处理的效果、占地面积、操作管理的复杂性,尤其是运行费用等综合因素来考虑,主工艺采用A/O工艺是最合理的选择,能够保证COD的去除效果。
4.1.3污泥处理工艺选择
污泥处理的目的是:
分解有机物,杀灭致病菌和寄生虫卵,使污泥稳定化,尽量利用污泥中的资源;
常规废水处理厂的污泥处理要求如下:
(1).减少有机物,使污泥稳定化;
(2).减少污泥体积,降低污泥后续处置费用;
(3).减少污泥中有毒有害物质;
(4).利用污泥中可利用物质,化害为利。
本工程有物化污泥和生化污泥,在浓缩池初步浓缩后,压滤脱水后装车外运。
4.2工艺特点
4.2.1A/O工艺的特点
(1).A/O水解酸化工艺概述
厌氧处理工艺在工业废水的运用已有30多年的历史。
近20年来,随着微生物学、生物化学等学科发展和工程实践的积累,通过不断的开发,使它在理论和实践上有了很大进步,在处理高浓度有机废水方面取得了良好效果。
厌氧处理是利用厌氧菌的作用,去除废水中的有机物,通常需要时间较长。
厌氧过程可分为水解酸化阶段和甲烷化阶段,水解酸化的产物主要是小分子有机物,使废水中溶解性有机物显著提高,而微生物对有机物的摄取只有溶解性的小分子物质才可直接进入细胞内,而不溶性大分子物质首先要通过胞外酶的分解才得以进入微生物体内代谢。
例如天然胶联剂(主要为淀粉类),首先被转化为多糖,再水解为单糖。
纤维素被纤维素酶水解成纤维二糖与葡萄糖。
半纤维素被聚木糖酶等水解成低聚糖和单糖。
水解过程较缓慢,同时受多种因素的影响,是厌氧降解的限速阶段。
在酸化这一阶段,上述第一阶段形成的小分子化合物在发酵细菌即酸化菌的细胞内转化为更简单的化合物并分泌到细菌体外,主要包括挥发性有机酸(VFA)、乳醇、醇类等,接着进一步转化为乙酸、氢气、碳酸等。
酸化过程是由大量发酵细菌和产乙酸菌完成的,他们绝大多数是严格厌氧菌,可分解糖、氨基酸和有机酸。
另外,厌氧微生物对苯环化合物也具有降解作用。
低分子量的苯环化合物受到厌氧降解时,要经过三个步骤。
第一步是:
惰性的化合物受到活化,其中包括羧基化反应、厌氧羟基反应和CoA硫醚键的形成,苯环化合物必须形成一些苯环中间产物,以便接受到还原攻击,这些反应包括脱羟基反应或转羟基反应;
第二步:
中心苯环中间产物受到厌氧微生物生物还原酶的攻击,形成脂环化合物通过生物作用形成3-氧代化合物或直接还原成3-氧代化合物;
第三步:
非脂环化合物被转化为中心代谢物。
经研究发现,将厌氧过程控制在水解和酸化阶段,可以在短时间内和相对高的负荷下获得较高的悬浮物去除率,并大大改善和提高废水的可生化性和溶解性。
且水解酸化不需要密闭的池,也不需要复杂的三相分离器,出水基本没有厌氧发酵的不良气味,因而也不会影响废水处理厂的环境,所以本方案将厌氧处理控制在水解酸化阶段。
(2).A/O好氧工艺概述
厌氧处理能将COD从高浓度降低到较低浓度,但厌氧菌对有机物不可完全降解,还需借助其他方法(好氧曝气或化学法)进一步处理。
活性污泥法是使微生物群体(又称活性污泥)在曝气池内呈悬浮状,与废水充分接触并吸附分解有机物而使废水得到净化的方法。
所谓活性污泥即是向废水中通入空气,经过一段时间后,废水中原有(或人工加入)的微生物就会产生一种絮凝体(菌胶体),这些絮凝体由大量繁殖的微生物组成,它能吸附降解废水中的污染物,易于沉淀与废水分离,使废水得到澄清。
活性污泥法去除废水中的有机物(BOD)的过程:
1.初期去除与吸附
由于活性污泥表面积很大,而且具有多糖类粘质层,可使废水中悬浮的胶体物质被絮凝和吸附,使之迅速从水中去除。
其去除量与废水中悬浮胶体的数量有关,如废水中悬浮胶体有机物多则去除率高,如可溶解性的有机物高则去除率低。
这种初期的去除在短时间内即已完成,有机物像一种备用的食物一样,吸附在微生物细胞表面,经过几个小时后才慢慢的摄入进行代谢。
2.微生物的代谢作用
活性污泥微生物以废水中的有机物作为营养,在有氧的情况下,将其中一部分有机物合成新的细胞物质,对另一部分有机物则氧化分解提供给合成新细胞所需的能量,并最终形成CO2和H2O等稳定的物质。
在这个过程中,当新细胞合成增长的过程中同时也有一部分的微生物细胞物质进行氧化分解,并供应能量,这种细胞物质的氧化称为自身氧化或内源呼吸。
3.泥水分离
废水中有机物通过生物降解,一部分氧化分解形成CO2和H2O,另一部分合成细胞物质成为微生物菌体,微生物菌体在适当的污泥负荷、pH值、溶解氧等因素的作用下,会形成很好的絮凝体。
絮凝体具有良好的沉降性能,在沉淀池中沉降分离,沉于池底的污泥一部分回流到前级生化处理单元,一部分外排。
污泥的外排维持了系统的稳定。
(3).A/O工艺特点:
a.负荷高
由于该工艺中有厌氧处理单元,因此所容许的进液COD浓度很高,可达数千毫克/升,并且容积负荷高,如在形成颗粒污泥的厌氧池中,容积负荷可高达35~50kgCOD/m3·
d,这样节省了大量的占地面积。
b.对营养物质的需求较少
单一的好氧处理要求BOD︰N︰P比为100︰5︰1。
而对厌氧处理BOD︰N︰P比可为350︰5︰1,可减少营养料的投加。
c.耐冲击负荷好
水解酸化处理单元不仅有降解污染物的作用,还可以缓解冲击负荷。
d.操作管理方便
由于采用水解酸化+好氧工艺,故系统稳定,抗冲击能力强,不会产生污泥膨胀,不会造成生化沉淀池漂泥,运行稳定,操作管理方便。
4.3工艺流程
4.3.1工艺流程说明
根据该项目的特点,我们选择的处理工艺流程如下:
从生产车间来的废水先经过粗格栅,隔掉较大的漂浮物,进入集水池,经提升到斜筛,滤去细小纤维等较小的漂浮物后,加入絮凝剂和助凝剂后提升到初沉池中,主要去除不可生化物质及大型悬浮物。
经沉淀收出水自流进入生化处理系统,进入生化处理系统的废水先后经过水解酸化,好氧处理,废水中的污染物质被池内活性污泥中的微生物不断吸附和降解从而得以去除。
好氧池需要的氧气由鼓风机供给。
好氧池出水进入生化沉淀池进行泥水分离,生化沉淀池出水进入清水池达标排放。
考率经处理后的达标废水实现经济效益,可建无阀滤池经过滤后回用于生产用水。
生化沉淀池的污泥部分回流到水解酸化、好氧池。
剩余污泥排入污泥贮池。
污泥经浓缩、压滤后成为泥饼外运。
4.3.2工艺流程图(见附页)
4.4设计处理效果预测
废水处理的目的是去除水中的污染物,使废水得到净化,废水中的主要污染物有SS、CODCr。
根据进出水水质,本工程要求的污染物去除率如表4-4所示:
表4-4主要污染物去除效果一览表(单位:
mg/L色度除外)
处理单元
进水
≤400
≤2500
≤100
纤维回收
360(10%)
2200(12%)
超效浅层气浮
300(30%)
1000(55%)
水解酸化池
250(16.7%)
600(40%)
好氧池及
生化沉淀池
18(92.8%)
120(80%)
无阀滤池
15(11.2%)
72(40%)
≤40
1.各单元均为出水数据。
2.括号内的数据为该处理单元的去除率。
4.5各主要处理单元的设计和设备、器材选型
4.5.1集水池、泵房、调节池
(1)功能:
收集车间来水,将废水提升通过斜筛,拦截废水中的纸浆及其它杂物,可大幅度降低废水的悬浮物,采用人工清理,废水自流到调节池中。
(2)设计参数:
A、集水井
15000m3/d
有效容积:
94.5m3
结构形式:
钢砼结构
外形尺寸:
L(m)×
B(m)×
H(m)=7.0×
4.5×
3.5
数量:
1座
有效水深:
He=3.0m
B、调节池
750m3
H(m)=19.0×
14.3×
4.0
停留时间:
HRT=1.5h
He=3.5m
C、泵房
框架结构
L(m)×
B(m)×
4.5
主要设备:
A、废水提升泵
型号:
300S12A数量:
4台(2用2备)
流量:
Q=684m3/h扬程:
H=10m功率:
N=30kW/台
液位浮球2套
B、斜筛
Q=625m3/h
4.5.3初沉池
(1).功能:
废水通过斜筛,调节池后,用泵提升到初沉池,除去非生化性有机物及大颗粒悬浮物
(2).设计参数
H(m)=Ф28.0×
5.0
表面负荷:
q=1.0m3/m2•h
(3).主要设备:
A、半桥式传动刮泥机
ZXB-14数量:
1台功率:
N=2.5kW/台
4.5.4水解酸化池
利用其兼氧、厌氧菌等生物群体的综合作用,提高废水的可生化性,保证好氧池稳定运行。
选用了较长的水力停留时间,可使废水中难降解的有机物(如松香胶等)分解为小分子易降解有机物,减少难降解有机物在系统中的循环累积。
设有脉冲布水器,底部采用穿孔布水管,布水均匀,并可使泥水充分混合。
(2).设计参数:
H(m)=24.0×
15.0×
5.5
2座
水力停留时间:
HRT=6h
A、布水管道数量:
2套
B、水解酸化池填料数量:
720m2
4.5.5活性污泥池
利用活性污泥的吸附、代谢降解有机污染物。
好氧微生物在氧气充足的条件下,利用自身的新陈代谢将有机物分解为二氧化碳和水,降解有机污染物,并进行自身增殖,维持系统中高浓度的生物群体。
为更有效控制出水水质及污泥膨胀现象发生,本设计采用投药式活性污泥法,即在活性污泥池出水设置加药池用于控制污泥膨胀。
钢砼结构
H(m)=36.0×
24.0×
HRT=12.4h
污泥浓度(MLSS):
3000mg/L
溶解氧(DO):
1.5~3.0mg/L
设计气水比:
12﹕1
(3).主要设备
A、布气系统数量:
B、微孔曝气器数量:
4500个
C、投药泵40HFY-134台
Q=8m3/h扬程:
H=16m功率:
N=0.75kW/台
4.5.6曝气系统
通过鼓风机和曝气系统,为好氧池微生物提供足够的氧气。
同时对曝气池内的泥水进行搅拌,提高微生物分解有机物的速率。
鼓风机是废水处理厂主要能耗设备,降低其能耗对减少废水处理厂运转费用十分关键,设计从鼓风机风量调节着手降低能耗,池内设有溶解氧检测仪,根据溶解氧的大小调节鼓风机风量。
每台风机的进风管上均设有消声器及弹性接头。
A、鼓风机房
B(m)=9.0×
5.0×
4.5数量:
A.、罗茨鼓风机
3L62WC数量:
4台(3用1备)
单台供气量:
Q=43.4m3/minΔPa=6.0mH2O功率:
N=75kW/台
4.5.7生化沉淀池
将从好氧池出来的混合液泥水分离。
上清液排放,沉于池底的污泥由吸泥机排入污泥贮池。
D(m)×
H(m)=Φ32×
q=0.8m3/m2•h
HRT=5.8h
A、半桥式传动刮吸泥机
ZXB-16数量:
N=2.2kW/台
4.5.9清水池
设计参数:
H(m)=8.0×
7.5×
4.5.10放流池
经二沉池后,出水池
(2).设计参数:
H(m)=5.0×
2.5×
1.5
4.5.11污泥浓缩池、污泥池
采用连续重力浓缩,将排放到污泥浓缩池的物化污泥和生化沉淀池的剩余污泥初步减容,含水率减少到98%左右,为后续处理或处置带来方便,降低处理费用。
A、污泥浓缩池
H(m)=Ф9×
B、污泥池
H(m)=7.5×
3、污泥回流泵
6PW数量:
3台(2用1备)
Q=500m3/h扬程:
H=15m功率:
N=45kW/台
4.5.12污泥脱水间
浓缩后的污泥利用物理、化学的方法去除污泥中的水分,从而缩小体积减轻污泥重量。
经带式压滤机脱水处理后,污泥体积缩小为原体积的1/10~1/15,成泥饼外运。
框架结构
H(m)=7.5×
(3).主要设备:
A、带式压滤机
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