探索石大胜华4万吨年环氧丙烷配套皂化废水处理工程设计 75页

中国石油大学（华东）硕士学位论文石大胜华4万吨/年环氧丙烷配套皂化废水处理工程设计姓名：刘庆平申请学位级别：硕士专业：化学工程指导教师：张秀霞;田洪君20071001n摘要近年来我国国民经济的快速发展使环氧丙烷需求连年增长，环氧丙烷行业面临大力发展的机遇。然而我国企业普遍采用的氯醇法工艺，由于在生产过程中不可避免的产生大量高温、高pH值、高盐度的皂化废水，其治理难度制约了环氧丙烷行业的发展。本文通过石大胜华化工2005年新建4万吨／年环氧丙烷配套皂化废水处理装置的工程设计，首先讨论了从废水处理基础设计阶段技术方案选择、计算、设备选型直到施工图阶段配管设计的工艺设计过程，后又通过提取装置运行数据与设计数据进行比对、分析，验证前期工程设计的合理、合格性。在设计过程中，主要是结合相关企业多年实践经验，对本次设计采用的预处理+生化处理工艺流程进行了优化调整，并对生化处理的推流式活性污泥法曝气系统部分进行了详细计算，在此基础上设计了大量施工图纸。装置投运后，通过对运行数据以及与其它池型活性污泥法的比对分析，结果表明：对高温、高pH值、高盐度环氧丙烷皂化废水，本设计选用的处理工艺流程是有效的、经济的，在实际应用中，不仅节省了基建费用缩短了施工周期，而且经此方案处理后的皂化废水，COD总去除率达到82％，水质达到国家污水综合排放二级标准，实现了皂化废水的达标排放。关键词：环氧丙烷，皂化废水，工程设计，排放nEngineeringDesignfortheSaponatedSewageDisposalofShidaShenghua's40，000t／aEpoxypropaneProjectLIUQingping(ChemistryEngineering)DirectedbyProf．ZHANGXiuxiaAbstractInrecentyears，swiftdevelopmentofnationaleconomyinChinamakestheneedforepoxypropaneincreaseyearbyyear．sotheepoxypropanetradefacesagreatopportunitytodevelopment．Butthechlorohyarinationtechnologythatwasusedprevalen妇yintheindustriesofOarcountryinevitablyproduceslotsofllightemperature，highpH，highcontentofsaltssaponatedsewageduringtheprocreation，thehardnessintreatingobstructsthedevelopmentofepoxypropanetrade．AccordingtOtheengineeringdesignofnewsaponatedsewagedisposaleqmpmentforshidashenghua40，000t／aepoxypropane，thisarticlefirstdiscussesthewholeprocessfromthechoiceoftechnicaltransformationcase，calculation，eauipmentlectotypeinbasicdesignperiodtOpipingdesigninconstructiondesignperiod，secondthroughthecomparisonandanalysisbetweenoperationanddesigndata,TheeligibilityandrationalityofprophaseengineeringdesignWasverified．Duringtheperiodofdesign，ThepretreatmentandbiochemicaltreatmenttechnicsflowadoptedinthisdesignwereoptimizedandtheaerationsystemofplugflowactivitatedsludgeforthebiochenficaltreatmentWascalculateddetailedlythroughthecorrelationalenterprise’Spracticalexperience,basedonwhichalotofconstructiondrawingsWendesignedAftertheequipmentWasoperated，throughtheanalysistOrunningdataandthecomparisonwithotheractivitatedsludgemethods，itisprovedthatthetreatmenttechnicswhichthisdesignchoosediseffectiveandeconom／caltOhightemperature，highpH，lIighcontentofsaltsins印onatedsewagetrearment．Inpracticalapplication,itnotonlysavedthecapitalconstructionexpenseandshortenedtheconstructionperiod，butalsoafterIreatmentofthisprocess，theremovalrateofCODreached82％，waterqualityreachedthesecondarystandardofnationalwasterwaterdischarge，andrthereachingstandarddischargeofthesaponatedsewageWasrealized．Keywords：Epoxypropane，SaponatedSewage，Engineeringdesign，Dischargen关于学位论文的独创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在指导教师指导下独立进行研究工作所取得的成果，论文中有关资料和数据是实事求是的。尽我所知，除文中已经加以标注和致谢外，本论文不包含其他人已经发表或撰写的研究成果，也不包含本人或他人为获得中国石油大学(华东)或其它教育机构的学位或学历证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对研究所做的任何贡献均已在论文中作出了明确的说明。若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。学位论文作者签名：弘学位论文使用授权书本人完全同意中国石油大学(华东)有权使用本学位论文(包括但不限于其印刷版和电子版)，使用方式包括但不限于：保留学位论文，按规定向国家有关部门(机构)送交学位论文，以学术交流为目的赠送和交换学位论文，允许学位论文被查阅、借阅和复印，将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，采用影印、缩印或其他复制手段保存学位论文。保密学位论文在解密后的使用授权同上。学位论文作者签名：指导教师签名：赴J静B飘吱嘲年『2R2|B日期：砷年’1月刁日n中国石油大学(华东)工程硕士论文1．1论文研究的目的和意义1．1．1环氧丙烷市场分析第一章绪论环氧丙烷(PO)是全球产量最大的50种化学品之一，是丙烯的主要衍生物，占丙烯消费量的7％。它是仅次于聚丙烯、丙烯腈和羰基醇的第四大丙烯衍生物。近年来随着其下游产品聚氨酯、聚醚树脂、非离子表面活性剂、丙二醇、烯丙醇、碳酸丙烯酯等的发展，特别是下游精细化工新产品的不断开发与应用，使世界环氧丙烷需求量不断增加【”。目前，全世界的环氧丙烷消费，主要是用以生产聚醚多元醇，占环氧丙烷产量的60％，其次为丙二醇占20％。聚醚多元醇主要用于MDI(--甲苯基甲烷二异氰酸酯)或TDI(甲苯二异氰酸酯)反应生产聚氨酯，丙二醇主要用于不饱和聚酯树脂。环氧丙烷的其它用途包括丙二醇醚(3％)、二丙二醇(2％)、阻燃剂、合成润滑剂、油田钻井化学品、丁二醇、碳酸丙二醇酯、烯丙醇、异丙醇胺、改性淀粉和纺织品表面活性剂【2】。全球对环氧丙烷需求的年均增长率预计在4％～5％，亚洲市场可望达到7％～8％【3】。其中我国将面临2008年的奥运会和世界博览会，年需求量生产可望达到11％～13％t2J。近年来，我国环氧丙烷产量的增长始终落后于消费量的增长。1997．2004年间，我国环氧丙烷产量年均增长12．29％，同期环氧丙烷消费量年均增长为13．35％。自2005年以来，随着我国市场对于PO的衍生物——聚醚多元醇和丙二醇的需求增长迅猛，我国的PO消费增幅很大，其中汽车和建筑业是PO的主要消费领域。我国这两个领域的持续快速发展无疑给PO市场的发展注入活力。在2005年至2006年间，我国的环氧丙烷市场一直处于供不应求的状态，虽然在经济效益的刺激下，各环氧丙烷厂家纷纷扩产，但仍然不能满足消费市场需求，从长期来看，我国环氧丙烷消费量将快速持续稳定增长。1．1．2环氧丙烷生产工艺分析目前全世界生产环氧丙烷的厂家主要集中在发达工业国家，工业化工艺路线采用氯醇法和共氧化法，其生产能力分别占60％和40％t21，环氧丙烷产品纯度均可达99％以上。氯醇法工艺是丙烯和氯气、水在常压和60。C下经次氯酸化生成氯丙醇，再经皂化、精馏、脱水等过程，得到环氧丙烷产品。其优点是工艺成熟，流程短，对设备要求不高，n第一章绪论设备投资低，无引起市场干扰的联产产品：缺点是在生产过程中产生大量的含盐废水和有机氯化物，废水处理的投资费用较大，设各腐蚀较为严重。针对这些问题，Dow公司用NaOH代替石灰乳用于皂化反应，使PO的生产装置与氯碱装置结合成一个整体，开发出了改良氯醇法。此法的基本思想就是重复使用氯，食盐电解生成的C12用于合成氯丙醇，并用电解产生的氢氧化钠与氯丙醇迸行皂化反应，皂化生成的盐水经处理后返回电解池，实现PO生产的闭路循环”l。但这些改良的氯醇法路线仍要使用c12，因此总要和电解法氯碱装置相关联，耗用大量电力使生产成本难以降低。共氧化法又分为异丁烷法和乙苯法，其中乙苯法所占比例稍大。乙苯法是以乙苯和丙烯为原料的共氧化工艺，是由乙苯经氧化制成氢过氧化乙苯，在环烷酸钼等催化剂存在下，与丙烯进行环氧化反应而得，由过氧化、环氧化和脱水加氢三个步骤组成。其优点是产生的“三废”少，缺点是工艺复杂、流程长，对原料质量要求高，宜建在大型石油化工装置附近；该法的装置能力不宜太小，一般认为生产能力在20～30万吨／年以上才能达到经济规模，投资数额也较大；共氧化法另一缺点是联产大量副产品，每生产“环氧丙烷有2．5t叔丁醇或1，8t苯乙醇生成，这远超过主产品的产量，而且副产品的市场需求量小，所以PO生产受市场因素制约严重。另外日本Daicel公司还开发了1200吨／年的过氧乙酸法，此法以乙醛为原料，先由乙醛氧化合成过氧乙酸，再与丙烯发生环氧化反应生成环氧丙烷和醋酸。采用此法生产1t产品所得到的1．3t副产乙酸经分离提纯可作为它用，此工艺也为PO提供了一条无环境污染、经济上有竞争力的绿色合成路线。采用过氧乙酸法生产PO时，环氧化反应是在铁催化剂存在下进行的，由于过氧乙酸溶液中有少量乙酸存在，且过程联产乙酸，所以除了与丙烯及PO接触的设备外，其余设备都需要采用耐腐蚀材料。这一缺点相应增加了PO的生产投入成本，另外生产过程中要制备过氧乙酸，安全性差、防爆要求高，所以限制了该法的工业化进程【”。鉴于以上主流工业化环氧丙烷生产工艺各有优劣，近二十多年来，世界各国研究者都在致力于开发新一代PO绿色合成技术，其中选择清洁廉价的氧源是前提，构建简洁高效的氧转移催化体系是关键。目前PO绿色合成技术主要有：直接氧化技术【卜71、电化学氧化技术碍卅、光催化氧化技术[10I、丙烯环氧化的胶束催化反应工裂1卜1创、生物酶催化技术【13】、钛硅沸石分子筛(TS—1)催化丙烯环氧化合成技术【14~151等。目前，上述几种PO绿色合成技术都还处于研究、试验阶段，远未实现工业化，2n中国石油大学(华东)工程硕士论文1．1．3皂化污水治理意义综上所述，虽然目前世界上已经开展了多种环氧丙烷合成工艺的研究，几乎所有的环氧丙烷清洁生产技术还停留在实验研究或中试阶段，距离工业化生产还有很长的路要走。目前在我国，环氧丙烷生产技术仅有氯醇法一种，且在今后一定时期内还将保持这种格局fJ61，其工艺过程产生的皂化废水对环境造成污染是制约环氧丙烷行业发展的最重要因素，将这些皂化废水处理后达标排放，既是生产企业不可避免的社会责任，也是企业经济效益的基础，同时还关系到企业的生死存亡。所以皂化废水处理达标排放，势在必行，既有显著的经济效益，又有良好的社会效益。1．2皂化废水治理现状1．2．1皂化废水工艺指标我国环氧丙烷企业采用氯醇法工艺。90年代以前，我国环氧丙烷行业存在生产规模小、氯醇法技术落后、消耗高、副产物量大、污染严重、产品质量差等一系列问题，进入20世纪90年代，国内生产厂家及科研机构在吸收外国先进技术的基础上，自主创新，使我国氯醇法生产工艺上了一个新台阶【17l。但是氯醇法工艺不可避免的在皂化工序排出大量废水(皂化废水)，尤其是我国氯醇法以石灰乳或电石灰为皂化剂，由于C《OH)2溶解度很小，只有O．1％左右，在实际生产中，c《0H)2的用量要比理论用量高出50％左右，反应完成后在废水中存有大量的饱和Ca(Oh％和皂化生成物CaCl2。每生产1吨环氧丙烷，就产生废水50～80吨。该废水的特点是高温(经闪蒸和换热后达60～80。C)、高pH值(10～12)、高盐(CaCh的浓度为3．5～4％)、高SS(SS浓度为O．3～0．5％)，COD在1000～2000mg／l之间，污水中还含有几十至上百mL／1的有机氯化物Il⋯。据此计算，石大胜华化工4万吨／年环氧丙烷装置，年排废水量200～320万m3废水，数目较大，如果不加以处理，将对环境产生较大污染。1．2．2皂化废水治理工艺方案选择目前国内外普遍采用预处理加生化方法处理该废水。国外环氧化物废水一般迸城市废水处理厂统一处理，在混流时被其它废水将盐稀释，减轻了废水生化处理的难度。国内各生产厂家大都在建环氧丙烷装置时配套建设皂化废水设施，采用较成熟的预处理及n第一章绪论二级氧化工艺处理皂化废水，且均有高含盐废水生化处理耐盐菌种的培养和驯化技术。现以已经投用且正常运行的浙江太平洋化学有限公司及山东滨化集团有限责任公司废水处理装置为例，其工艺处理过程分别为：浙江太平洋化学有限公司废水处理装置于1991年12月开工建设，1994年5月初开始驯化菌种，8月与主装置同时开车，运行情况良好。其工艺流程为皂化废水首先在初沉池滞留，沉淀大部分石灰固体，然后加盐酸调至pH6．5～7．2，以减少后续设备的结垢，再经冷却至40。C以下送均衡池，不符合进水控制指标的废水进事故池。废水在均衡池加磷酸、氨水等营养物质均匀搅拌后分配到曝气池，曝气池有大量活性污泥，在曝气情况下有机物被生物氧化降解。混合液进二沉池，在此加适量三氯化铁，以帮助污泥沉降。混合液在二沉池沉降分离，底部活性污泥大部分返回曝气池，少量多余污泥送压滤系统压滤，上清液通过虹吸送到终沉池，再次沉淀分离，少量污泥大部分时间在此自身循环以进一步分解有机物，废弃污泥定期送压滤机压滤，干泥外送，清液回生化池重新处理【191。山东滨化集团有限责任公司2001年采用自技术新建4万吨／年环氧丙烷装置，并配套建设了废水处理装置，2001年底开车投运，到目前开车正常。其工艺流程简述如下：皂化残液经闪蒸回收蒸汽、工艺水预热器热量回收，预压滤残渣后，送废水处理工序。经机械搅拌加速澄清池沉淀后，用泵将底部沉渣打进污泥浓缩罐，清液自流入水解池，并且再加入稀释水进行稀释，在水解池第一个格内再次进行沉降，沉积物用泵打入污泥浓缩罐，废水在水解池后三格内进行初步水解酸化，然后进入深井曝气池进行生化处理，再经过脱气池脱气进入二沉池。在二沉池经泥水分离，溢流进入接触氧化池进一步处理后流入终沉池，底部污泥大部分回流进入深井曝气池，部分污泥排入污泥浓缩罐。终沉池内沉淀后的合格水排入地沟排放，底部污泥排入污泥浓缩罐。污泥浓缩罐内的泥水混合物经浓缩分离，上清液溢流入滤液池，增稠液与药剂在静态混合器混合，再用泵打入压滤机，滤液入滤液池后再打回水解池处理，泥饼外运120]。由以上两个典型流程来看，对于皂化废水，各地处理方法各有千秋，均为首先预处理，压滤出废水中大部分残渣，达到条件时再进行生化处理。有资料显示，在环氧丙烷废水能量回收阶段，控制闪蒸压力和时间，利用闪蒸可去除部分COD及有机氯化物【z“，但没有工业应用数据。生化处理是皂化废水处理的核心，而生化处理的核心技术是好氧生物处理法。好氧生物处理法主要有活性污泥法和生物膜法两大类。活性污泥法是水体自净过程中的人工强化方法，是一种依靠在曝气池内呈悬浮、流动状态的微生物群体的凝聚、吸附、氧化分解等作用来去除废水中有机物的方法。在长期的生产实践中，活性4n中国石油大学(华东)工程硕士论文污泥法又发展成为多种运行方式和池型，如按其运行方式可分为普通曝气法、渐减曝气法、阶段曝气法、吸附再生法、高负荷活性污泥法。按池型可分为推流式曝气池、完全混合曝气池；按池深曝气方式及氧源可分为深水曝气池、深井曝气池、射流曝气池、纯氧曝气池等。目前，活性污泥法正朝着快速、高效、低耗等多功能方面发展。生物膜法则是土壤自净的人工强化方法，是一种使微生物群体附着在某些载体的表面上呈膜状，通过与废水接触，生物膜上的微生物摄取废水中的有机物作为营养并加以代谢，从而使废水得到净化的过程，在实践中主要有塔式生物滤池、生物滤池、接触氧化池等形式。在本工程设计中，生化处理曝气池采用活性污泥法，而接触氧化池兼有活性污泥法和生物膜法的特点∞】。对于固体废料即预处理残渣的处理，在本次设计中采用的是外运海边填埋，对环境还是有一定的污染。目前国内各环氧丙烷企业都在积极探索皂化残渣的无公害处理办法，据报道山东东大化工有限公司的环氧丙烷皂化废水利用多效蒸发回收氯化钙回用蒸馏水项目己于2005年12月26日投产，其工作原理是通过多效蒸发，将废水中氯化钙浓度浓缩到65～70％左右，加工为成品出售，过程中产生的冷凝水返回车间使用，期间经历复杂的加热、反应过程，据称东大为此一年可产生4000万元的效益f2习；山东滨化集团2007年准备利用皂化残渣作为生产粉煤灰砖的一部分原料，与其它原料包括粉煤灰、骨料石屑、黄沙等经过粉碎、轮碾、锻压、蒸汽养护等步骤制成建筑用粉煤灰砖，将皂化残渣固废作为资源再利用，彻底消除固废环境污染，目前项目正在建设。综上所述，目前国内外皂化废水的处理均采用预处理及生化处理组合工艺，尚无革命性的污水处理工艺。一般来说，对于设计行业，技术成熟可靠、运行稳定的方案是首选的设计方案。在成熟技术的基础上，依据实践经验，优化方案流程，做到节能降耗是项目设计要达到目标。石大生化4万吨／年环氧丙烷配套污水处理工程设计皂化污水处理工艺方案以此选用采用预处理及生化处理组合工艺，皂化残渣外运海边掩埋，剩余污水经治理达标后排放。1．2．3设计创新点(1)在预处理阶段增设高温沉降池，既可去除水中Ca2+与空气中c02生成的CaC03，减少悬浮物，又有利于调节水温，减少对生化处理的冲击。(2)选用江苏宜兴新琦环保公司新型JV--qb260旋混式尼龙曝气头，提高充氧效率，n第一章绪论降低能耗。(3)废水在冷却塔经一次提升，在后续工序梯次溢流。降低能耗。1．3论文的主要内容及结构本论文内容侧重于污水处理理论在实践中的设计应用过程，而设计过程主要论述了在国家现有排污标准下，整个皂化废水处理(侧重于生化处理)的设计思路、设计过程以及废水处理装置投产后是否能达到设计耳标，如何修正设计参数及采取怎样的补救措施，在此基础上总结成功的经验及失败的教训，使本类设计更加完善，为下一次开展同类设计提供重要的工程实践经验和参考依据。本论文拟解决的关键问题一是如何通过详细工艺计算，对主要设备进行选型，保证废水经处理后达标排放。二是如何处理高盐度废水，因高盐度废水在好氧生化处理过程中存在氧溶解度低及抑制微生物生长两方面不利因素，如何依据实际情况选取曝气型式，提高曝气池中活性微生物成活率及处理能力，是设计中必须考虑的问题。三是在国内各企业均采用预处理及生化处理工艺情况下，本次设计如何优化工艺流程，改良各种水池及附属设备的结构，提高性能，从而实现节省投资、加快项目建设进度、减少运行费用等的目的。本论文结构共分四大部分，第一部分为前言，第二部分为废水处理基础设计，主要是工艺过程计算、重要设备选型及主要设计图纸；第三部分为废水处理施工图设计，主要是工艺配管及其它辅助专业设计；第四部分为废水处理装置投产后运行数据分析、比较及验证；第五部分为结论。6n中国石油大学(华东)工程硕士论文2．1设计依据2．1．1原水水质水量第二章废水处理基础设计2．1．1．1皂化废水量按照目前滨化生产装置及其国内同类型生产装置皂化废水量(外排)2万吨，年环氧丙烷装置皂化废水量约130一150m3／h，4万吨，年环氧丙烷装置皂化废水量约260一300m3／h，本设计按300m3／h处理量设计。2．1．1．2废水水质一般Cl。为26000～28000mg／L，COD为1000～2000mg／L，多数在1400～2000mg／L，取1800mgfb，pH值11～13，水温60～80"C，按70。C考虑。BODs／COD对于皂化废水一般为O．33～O．38，考虑闪蒸按0．4计算。2．1．1．3稀释水量目前废水处理装置运行控制CI。14000mg／L左右，上海商桥加江水控制C1‘15000～17000mg／L。为安全起见，同时考虑稀释水不可能完全采用自来水，设计按CI。14000mg／L计算，原水Cl‘一般为26000～28000mg／L，最大30000mg／L，原水与稀释水按l：1计算。需稀释水300m3／h。2．1．2废水排放标准根据东营市环保部门相关规定，排水按表2．1污水综合排放标准(GB8978．1996)二级(1998年以后建设项目)处理程度排放。表2-1‘污水综合排放标准》二级标准允许捧放浓度限值Table2-1TheAlloweddischargeconcentrationlimitsofsecondarystandardin(Sewageintegrateddischargestandards)污染物pH值SSCoDBOD5允许排放浓度6～9S150mg／L<150m叽90mgrL由表2．1废水排放浓度要求CODs_150mrdL，BODs<_30mg／L，可知：目前皂化废水经稀释后COD约900～1400mg／L，BOD5约360～400mg／L。参照污水排放标准及以往设计经验，可设定氧化池出水COD为108，BOD为16．2，据此计算则COD总去除率7n第=章废水处理基础设计需达到：Ec=(900．108)／900*100％=88％，BOD5去除率需达到：Ea=(900*0．4．16．2)／(900+0，4_)=95％。曝气池、氧化池设计COD．BOD5去除率设计参数详见表2-2。表2．2曝气池、氧化池COD．BOD5去除率设计参数Table2-2ThedesignparametersfortheremovalrateofCODandBODsinAerationtanksandOxidationtanks构筑物CoDBOD5进水出水去除率(％)进水出水去除率(％)曝气池900270703605485氧化池270108605416．270总去除率88952．1．3废水处理工艺选择2．1．3．1工艺流程简述皂化废水经闪蒸处理后，主要有机物是丙二醇和部分有机氯化物，BOD5／COD值>O．3，属可生化废水，不利因素是废水盐度高达4％(、W)，pH值高，1l～13，水温高60～80℃。国内外多数企业采用生化法，相对其它处理工艺，生化法是最经济的，因此拟采用国内常见的两段氧化(鼓风曝气+接触氧化)加预处理组合工艺。本工程设计详细工艺流程为皂化残液经闪蒸回收蒸汽、工艺水预热器热量回收，预压滤残渣后，送废水处理工序。皂化废水与来自废水池的生活废水混合后在在沉降罐内进行沉降，沉积物质由沉降罐下由增稠液输送泵直接打入厢式压滤机进行压滤。处理原水在预处理沉降池后经雾冷冷却塔降温，进入调节池内经鼓风曝气初步酸化后降低pH值至l1以下，然后进入鼓风曝气池与二沉池回流污泥进行混合，混合后在鼓风曝气池中进行长时间的生化处理，生化处理后的泥水混合液进入二沉池。在二沉池中经泥水分离，上清液进入接触氧化池进行进一步生化处理后流入终沉池。二沉池底部大部分沉降污泥经污泥回流泵送回鼓风曝气池，少量回流入调节池，剩余污泥经二沉池排污泥泵打入污泥浓缩罐。处理水进入终沉池后，经过进一步沉淀后的合格处理水进入地沟排放，部分合格处理水可作为中水回用，底部泥液混合物经终沉池排泥泵排入污泥浓缩罐二沉池和n中国石油大学(华东)工程硕士论文图2-1工艺基本流程示意图figure2-1Thebasicflowsketchmapoftreatmenttechnics终沉池排入污泥浓缩罐的污泥在污泥浓缩罐中经过重力沉降后，上都清液切入滤液池经滤液泵打回沉降池进行再度处理，增稠液由压滤泵压入厢式压滤机进行压滤。如厢式压滤机压滤效果不佳，由压滤泵压入带式压滤机的混合器与聚丙烯酰铵、氯化铝等絮凝剂混合后进入带式压滤机进行压滤。厢式压率机滤液、带式压滤机滤液、带式压滤机冲洗水排入滤液池经滤液泵打回沉降池进行再度处理，各压滤机压滤出的泥饼外运。上述工艺流程参见图2—1工艺基本流程示意图。2．1．3。2预处理工艺①ss去除：拟采用滨化集团公司自主开发的竖流式浓缩沉降罐，sS去除率稳定在90％以上。②降温：采用无填料冷却塔，温差>30"C，使出水温度低于40"C，以满足生化处理要求。③降盐度：采用稀释法，将盐度降为C1。14000mg／L左右，引入PO废水处理多年驯化的耐盐细菌。④降pH值：首先利用稀释水降低部分碱度，主要靠活性污泥混合液的缓冲性质将活性污泥产生的有机酚和c02中和原水pH值，提高污泥回流量以满足生化正常运行的需求。⑤污泥处理：产生的无机泥渣用厢式压滤机脱水后形成含水60％左右的泥饼综合n第二章废水处理基础设计利用。活性污泥经沉淀池浓缩到含水99．2％左右进入污泥浓缩罐进一步浓缩脱水至97％迸带式压滤机脱水到70～80％成饼外排。2．1-3．3生化处理工艺可选用的生物处理工艺主要有活性污泥法、氧化沟、接触氧化法、氧化塘等，其中以活性污泥法采用较为普遍。国内同类废水多采用两段氧化工艺，前级多为普通活性污泥法或深井曝气法，后级多采用接触氧化法。考虑到经济因素及工期等原因，本设计拟采用普通活性污泥法加接触氧化法工艺，普通活性污泥法BODs去除率可达到80～95％，接触氧化法BOD5去除率可达到60～75％，可满足排放要求，同时接触氧化工艺出水相对清澈，去除截留固体物效率高。2，1．4废水处理运行方式选择2．1．4．1预处理①ss去除一级去除以竖流式沉降罐，去除皂化原水中大部分ss。二级去除以平流式沉降加刮吸泥设备(高温沉降池)，进～步去除皂化原水中SS。三级去除主要以平流式沉降加刮吸泥设备(低温沉降池)，去除皂化原水与空气接触生成的CaC03和与稀释水反应生成的SS。通过三级ss去除，保证进生化废水SS受00mg／L，减少活性污泥无机物含量。有资料介绍(吉林吉化公司)进生化废水SS>500mg／L对生化处理效果有明显的影响。②降温采用无填料冷却塔，防止结垢、结盐，降温效果好。2⋯142生化处理①鼓风曝气池采用多格推流式，形成浓度梯度，处理效果稳定。为克服供氧速率均匀、氧利用率不均和调节pH值冲击，进水方式按多点进水设计。既可按传统推流式进行，也可按多点进水进行。②二沉池、终沉池均采用中心进水，周边出水圆形沉淀池(辐流式)，刮泥机采用全桥式刮泥机。回流污泥采用回流泵与排泥管直连方式，降低污泥臭味。沉降并和用二沉池静压，减少回流泵扬程，节电。③调节池采用鼓风曝气，部分回流污泥，降低pH值。④曝气器采用m260倒伞型曝气器，提高氧利用率。n中国石油大学(华东)工程硕士论文⑤风机采用低噪音、运行稳定、维修费用低的高压离心风机，电压10KV。⑥离程布置以一次提升，靠重力自流。⑦平面布置以一次迂回布局。2．2活性污泥法设计原理活性污泥法是利用活性污泥中悬浮生长型微生物去除水中有机污染物的方法。活性污泥由好氧菌为主体的微生物群体形成的絮状绒粒，其中还存在有各种原生生物和后生生物及其代谢和吸附的废水中各种污染物。成熟的活性污泥具有良好的凝聚沉淀性能，其中含有大量的菌胶团和纤毛虫原生生物，如钟虫、等枝虫、盖纤虫等，并可使BOD5的去除率达到90％左右。正常生长的活性污泥呈茶褐色，菌胶团絮体发育良好，个体大小适宜，稍具泥土味。活性污泥法是以活性污泥为主体，利用好氧菌氧化分解废水中有机物质的废水生物处理技术，其净化废水的过程可分为吸附、代谢、固液分离三个阶段，由曝气池、曝气系统、回流污泥系统及二沉池等组成。曝气池及二沉池是活性污泥法的两个基本处理构筑物。经过预处理的废水与二沉池底部回流的活性污泥同时进入曝气池混合后，在曝气的作用下，混合液得到足够的溶解氧并使活性污泥与废水充分接触，废水中的胶体状和溶解性有机物为活性污泥吸附，并被活性污泥中的微生物氧化分解，从而得以净化。在二次沉淀中，活性污泥与已被活性污泥净化的废水分离，活性污泥在泥区进行浓缩后，以较高得浓度回流到曝气池。微生物分解有机物的同时，自身也得以繁殖增长，形成良性循环，即活性污泥量会不断增加，部分活性污泥作为剩余污泥排出系统。由此可见，活性污泥法有效运行的基本条件是：①曝气池混合液有足够的溶解氧。②废水中有足够的胶状物和有机物，作为活性污泥中微生物的营养物质。③曝气池混合液中活性污泥保持一定的浓度。④活性污泥在曝气池中呈悬浮状态，能够充分与废水接触。⑤废水中没有对微生物有毒有害作用的物质。目前，活性污泥法又发展成为多种运行方式和池型，如按其运行方式可分为普通曝气法、渐减曝气法、阶段曝气法、吸附再生法、高负荷活性污泥法。按池型可分为推流式曝气池、完全混合曝气池；按池深曝气方式及氧源可分为深水曝气池、深井曝气池、射流曝气池、纯氧曝气池等。n第二章废水处理基础设计生物接触氧化法兼有活性污泥法与生物滤池特性，是一种以生物膜法作用为主、兼有活性污泥法作用的生物处理工艺。接触氧化池装有填料，部分微生物以生物膜的形式固着生长与填料表面，另一部分则以活性污泥的形式悬浮生长于水中。采用与曝气池相同的曝气方法，一方面提供微生物活动所需的氧，另一方面起到搅拌和混合的作用，使废水中的有机污染物与附着于填料上的微生物充分接触，同时对生物膜具体一定冲刷作用、促进生物膜的更新。其主要特点是：①接触氧化池内单位容积生物固体含量高于活性污泥法曝气池，具有较高的容积负荷和对冲击负荷较强的适应能力。②由于相当一部分污泥固着生长在填料上，生物接触氧化池无需设污泥回流系统，也不会出现污泥膨胀现象，运行管理方便。③接触氧化池内单位容积生物固体含量可以维持较高值，即容积负荷加大，因此剩余污泥量较少。④对于BOD5值较高的有机污水，曝气装置一般直接设在填料层的下面，曝气与接触氧化同在一个池内进行。这种构造可提高池体的利用率，而且上升气流增加了了水流紊动，促使生物膜更新加快，有利于提高生物膜的活性。⑤接触氧化池曝气多采用鼓风曝气系统，曝气充氧装置以采用中微孔曝气为佳。中微孔不仅充氧效率高，而且选择适宜的鼓风机风压后，上升气流在增加了水流紊动的同时，还可以减少对填料的冲击力，延长填料的使用寿命。⑥接触氧化法填料有软性填料(纤维填料)、弹性填料、半软性组合填料。一般对BOD5值较高、进水有机负荷较大的接触氧化池，软性填料较为适用。纤维状填科是用尼龙、维纶、晴纶、涤纶等化学纤维编结成束，呈绳状连接。为检修方便，填料常以填料框组装，带框放入池中。当需要清洗检修时，可逐框取出，池子无需停止工作。基本流程如图2-1活性污泥法基本流程示意图。1221型蛔≮亘墨—i丑避霉≥一L一一一一一一一—啮重白t型燧一一一一口撞礁量嘘图2-2活性污泥法基本流程示意图Figure2-2Thebasicflowsketchmapofactivatedsludgemethod12n中国石油大学(华东)工程硕士论文综上所述可以看出，曝气系统设计是活性污泥法+接触氧化法两段工艺设计的重点，直接关系到整个项目设计的成败。2．3活性污泥法曝气系统工艺设计2．3．1曝气池型式的选择2．3．1．1深井曝气原理深井曝气是以地下深井作为曝气池的高效率活性污泥系统。一般深井直径1～6米，深度50～100米。深井纵向分割为两部分，升流管和降流管分布其中。废水和回流污泥及循环液的混合液沿降流管和升流管作循环流动，分别在降流管注入空气作为生物氧化的氧源。典型结构深井曝气池如图2—2所示1241。2．3．1．2深井曝气微生物特性[351深井曝气作为一种活性污泥法的变形，微生物的活动环境与其它活性污泥法有较大区别，主要表现在：①：在较短的时间间隔内经受由常压到高静水压的多次反复；②：井内流体完全处于紊流状态(Re=105-106)；③：BOD浓度和氧气分压变化大。通过模拟深井压力变化环境试验表明，微生物镜检没有发现细胞壁破坏现象。实际运转深井中污泥镜检表明，生物相与普通活性污泥一样，以结构紧密的菌胶团为主，原生物钟虫、草履虫、线虫均有发现。进水图2-3同心圆式深井曝气池结构示意图Figure2-3ThesketchmapofConcentriccircles’deepwellaerationtank’sstructureF一▲■●．●●●，+●，，●l}／忭龄n第二章废水处理基础设计2．3．1．3深井曝气工艺特点p2】①氧利用率高。空气在井内混合均匀，能获得高分散气泡，空气在井底几乎全部溶解。接触时间可达120～200秒，氧转移效率高达60～90％。具体数据详见表2．3。②无污泥膨胀。深井强烈的紊动和极高的充氧能力，能有效地抑制丝状菌的生长。③不受气温影响。深井建在地下，具有较好的保温作用，有机物分解是放热反应，受外界温度影响小。④能处理高浓度废水，耐冲击负荷。深井内污泥浓度及氧含量高，液体循环量大，进水稀释倍数非常大，因而耐冲击负荷。⑤产泥量少，一般O．25～O．35Kg／KgBOD。表2．3深井曝气与其它活性污泥法充氧能力比较表Table2—3ThecomparisontableinOxygenatingeapacitybetweendeepwellaerationandotheractivatedsludgemethods充氧能力动力效率方法氧利用率(％)(K902府．h)(I毽02／KW．h)深井曝气O．25～O，32．3～4．060～90传统活性污泥法0．05～O，11．O～1．55～15纯氧曝气O．15～0．31．O～1．5902．3．1．4深井曝气池实际运行效果分析①山东滨化集团2001年建成四座m2．6米x80米钢结构同心圆式深井曝气池。井内采用气提循环，脱气池采用穿孔管鼓风脱气。设计参数如表2_4。表2_4滨化集团深井曝气设计参数表Table2-4ThedesignparametertableofdeepwellaerationinBinhuaGroup项目数值备注原水处理能力350m3／h深井容积负荷11，6KgCOD／(m3．d1深井停留时间1．5h接触氧化池容积负荷0．4kgCOD／(m3．m气水比15：l14n中国石油大学(华东)工程硕士论文设计进水指标pH=lO～11：COD=800～1500：SS<300：C1"=13000单位：mg／L设计出水指标pH《～9；COD<150、SS<150；CI'=14000单位：mg／L②深井曝气系统实际运行数据参见表2—5。本数据来源为滨化集团环保科2007年4月2日及4月5日临检抽查数据表2-5深井曝气运行数据表Table2-5Therunningdatatableofdeepwellaeration二沉池排放口排放口CI一离子时间COD去除率％CODpH值(m叽)(rag／L)2007．4．27．2619575．1107150072007．4．57．7916876．41381488l平均值7．4818275．812314944由表2—5可以看出，经深井曝气方法处理地皂化废水，其排放数据能达到污水综合排放(GB8978—961998年以后建设项目)二级标准。在日常运行管理中，深井曝气还具有无污泥膨胀、产泥量少、冬季不受低温影响等优点，易于管理【24】。2⋯315推流式曝气池工艺特点目前普通活性污泥法广泛应用于国内废水生化处理装置，其核心设备为推流式曝气池。推流式曝气池为长方形的曝气池，空气扩散器安装在池底均匀布置，废水从一端流入，以旋流式推进经与气体混合并流经整个曝气池后，至池末端流出。其特点为：沿曝气池的长度方向上微生物的生活环境不断发生变化，即废水在流经曝气池的过程中，由于有机营养物质不断被微生物所摄取，因而不断减少，甚至在池尾达到微生物内源呼吸的营养水平；在曝气池废水入端，氧的利用率很高，而流出端的利用率很低；由于高负荷集中在废水入端，因而对水质、水量、浓度等变化适应性较弱；当水质、水量等比较稳定时，可获得质量较好得处理水1251。2．3．1．6两种曝气方法的运行数据比较深井曝气与推流曝气运行数据比较见表2-6。n第二章废水处理基础设计表2-6深井曝气与推流曝气运行数据比较表Table2-6ThecomparisontableinrunningdatabetweendeepwellaerationandplugflowaerRtion项目深井曝气法普通推流式曝气法停留时间(h)1．O～8．03．O～30．0BOD污泥负荷(Kg／Kg．d)0．7～8．0O．1～1．OBOD容积负荷(Kg／m3．d)2．0～80．OO．2～8．OMLSS(叽)4．0～12．01．5～8．0产泥量10：1符合要求宽：有效水深10：5，5=1．82：1(在l～2之间符合要求)考虑曝气池进水剂回流污泥槽，超高取O．8m。总体积40x60x(5．5+o．8)=15120m3总高度：5．5+o．8=6．3m2．3．2．6曝气池需氧量和供气量计算(1)参数选择曝气池选择：根据同行业废水处理经验，用微孔曝气装置及曝气带。充氧效率高，但因微孔较细易堵塞，皂化废水易结垢堵塞，因此只能采用中气泡充氧装置、散流型曝气器或倒伞形曝气器。q，600散流型曝气器充氧效率低，清水充氧效率8．5～10％，服务面积2．O～2．5m2，只。啦60小型散流型曝气器充氧效率稍离，清水充氧效率16～20％，服务面积0．45O．55m2／只。微生物氧化分解有机物过程中的需氧量a’，按石化行业废水取O．75K902／KgBODs，lKg活性污泥(MLVSS)每天自身氧化需氧率b’按石化行业废水取O．16／d，有机物降解n中国石油大学(华东)工程硕士论文量St=So．Se=900mg／Lx0．4x85％=O．3KgBODs／m3，曝气池污泥浓度X(MLSS)取4000m#L曝气池挥发性活性污泥浓度x’=o．75*4000=3Kg／m3。(2)需氧量和供气量计算①按9600散流型曝气器计算：取充氧效率Ea=8．5％曝气池每天需氧量02_a’xQxSr+b’xVxX=0，75x600x24x0．3+O．16×13200x3=9576Kg／d=399Kg／h。取安全系数1．15，曝气池每小时需氧量Ra=1．15x399=458Kg／h。供气量计算：散流曝气器出口只曝气池水面距离约5m，其绝对压力Pb=1．013×105+H×9．8x103=1．503x105Pa，空气离开曝气池水面时，氧的剩余百分比Ot=[21x(1一Ea)】／[79+21(1--Ea)】x100％=19．56％，30"C清水中溶解氧Cs=7．63mg／L，30。C曝气池内废水平均溶解氧饱和度Csb=Cs×(Pb／2．026x105+Ot／42)--9．21mg／L。选取曝气池出口溶解氧浓度C=2mg／L：20℃清水中溶解氧Cs(20)=9．17mg／L,废水盐度影响B=废水Cs／清水Cs=0．9～O．97，取0．9废水液相总传质系数KL棚青水液相总传质系数Kla=a取O．82。本地大气压／标准大气压=p=1计算204C时脱氧清水的需氧量，设废水平均温度30"C。Ro=Ra×Cs【柳／[a"(13。O。Gb(30)一C)×1．024‘T-20’】=458x9．17／[0．82x(0．9xlx9．21—2)×1．02410]=642Kg／h曝气池中平均供气量Os=Ro／(O．3x8．5％)=642／0．0255=25176mj／h=420m3／rain。②按由260曝气器计算。取充氧效率EA=15％，其它参数同上。曝气池每小时需氧量Ra=458kg／h，曝气器出口绝压Pb=1．503x105Pa，30"C清水中溶解氧Cs=7．63meJL，20。C清水中溶解氧Csc抛=9．17mg／L，废水盐度影响13=废水Cs／清水Cs=0．9～O．97，取0．9，废水液相总传质系数KL“清水液相总传质系数Kla=a取0．82，30"C清水中溶解氧Cs(30，=7．63mg／L，曝气池中空气离开水面时，氧的剩余百分比Ot=[21x(1一Ea)】／【79+21(1--Ea)】x100％=18．43％·30。C废水中平均溶解氧Csb=Csx(Pb／2．026x105+01／42)19n第二章废水处理基础设计17．63xf(1．503x105／2．206x105)+18．43／42]=9．ome,／L。Ro：RaxCs<20，／[a×(p“p“csb(30厂c)×1．024‘他∞]=458×9．17／[o．82×(o．9×l×9—2)×1．02410】=662．6K蚰曝气池中平均供气量Gs=Ro／(0．3x15％)=662．6／0．045=14725m3／lI=245．4m3／min。如果按充氧效率EA=12％{,t算：Or=[21×(1--Ea)]／[79+21(1一Ea)】x100％518．95％Csb(30℃)=Cs×(Pb／2．026×105+0t／42)--7．63×【(1．503×105／2．206×105)+18，95／42]=9．09mg／LaRo=Ra×C。(20，／[a×(13。p。Csb(30)一C)x1．024‘他o’】习58x9．17／[0．82x(O．9×1x9．09—2)×1．02410】=653．8Kg，h曝气池中平均供气量Gs=lV(0．3x15％)=653．8／0．036=18161m3／h=302．7m3／rain。如果按充氧效率EA=10％计算：Ot=[21x(1一Ea)1／【79+21(1一Ea)】x100％219-30％Csb(30℃)=Csx(Pb／2．026x105+Ot／42)--7．63x[(1．503x105／2，206×105)+19，30／42]=9．17mg／L。Ro=RaxC。(2。)／[a×(13。pxC。b。30)一C)x1．024‘T‘20’]--458x9．17／[0．82×(O．9×1×9．17—2)x1．02410】=646Kg／ll曝气池中平均供气量Gs=Rd(0．3x10％)=646／0．03=21538m3／h=359m3／min。③接触氧化池供气量一般接触氧化池供风量按气水比10～15：1，一般工业废水比15～20：1，高浓度工业废水20～25：1，因经一级氧化后，有机负荷较轻，取气水比15：1，需风量600x15=9000m3／h=150m3／min。④调节池需气量按曝气沉砂池曝气强度计算，0．2m'In3废水，需气量0．2×600=120m3／h--21113／rain⑤总需气量估算：按巾600散流式曝气器计算，取充氧效率EA=8．5％。总需风量：420+150+2‘572m，／rain。按巾260散流式曝气器计算，取充氧效率EA=15％。总需风量：245+150+25397m3／Ⅱ血。参考上海高桥用风量估算：目前PO生产8．0-8．5万吨，年PO装置配套废水处理装置20n中国石油大学(华东)工程硕士论文总供风量125m3／minx5+150m3／minx2=925m31min；胜华化工4万吨／年PO按比例需风量约400m3／min，因此，选取200d／min风机4台，正常2开2备。如接触氧化池按上海高桥25：l气水比，需风量600×25=15000m3／h=250m3／min，245+250+2=497m3／min，开3台备l台。如按EA=10％计，则总需风量359+250+2=612m3／min，风机开3台备1台。结论：综合考虑以上因素，胜华化工4万吨／年PO需风量400～600m3，min，设计按600m3／min考虑。(3)曝气池供风系统计算①曝气池供风总管计算全部埋入地下，自鼓风机房沿中问路东行至曝气池。风机出口流速v=(200／60)／(o．785’0．52_)：17m／s，风机出口管径选取DNS00。风机日常开三备一。至分支点前V=(600／60)／(0．785*0．92产15．7m／s，总管管径选取DN900。②曝气池主供风支管管径计算DN900主管至曝气池分3支DN500管，平均流速V=(420／60x3)／(O．785+0．52)=12m／s。支管管径选取DN500。③曝气池竖管及支管管径计算一支DN500管分8支DN200管，一支DN200管分15支DN65管，一支DN65管上接16个中260旋混式曝气器，总数约5760个。故竖管管径选取DN200，支管管径按比例选取DN65。④曝气系统阻力计算及设计总管前段选择DN900，后段选择DN800，流速在13～16m／s，至曝气池分3支DN500管，每根管风量420／3=140m3／min，流速12m／s。每根DN500干管承担两格曝气池供风，设4对配气竖管每根竖管供风量为140／8=17．5m3／min，管径选取DN200，流速10nds。每根竖管分15根支管，供风量1．17m3／min，选取管径DN65，流速6rrds。曝气器选择新型高效JY--由260旋混式尼龙曝气器，共计约5760个。供风系统空气管道布置参见图2．3供风系统管道轴测示意图。n第二章废水处理基础设计图2．4供风系统管道轴测示意图Figure2-4ThesketchmapofForAirSystem’SpipeAxonometric注l：a：鼓风机管口b—c：DNS00鼓风机出口管d：DN900供风总管e、f、O：DNS00曝气池供风支管g、h：DN200曝气池供风支管i．-DN65曝气池分布管2．3．3接触氧化池供风系统设计2．3．3．1接触氧化池供风总管计算_____-____________一氧化池共分5格：25x10x5．5m，需气量150m3／min，De√2咧ⅡV=o．46m，选取总管DN500；实际流速V=12．7m／s。2．3．3．2接触氧化池主供风支管计算主供风管选取3根，其中2根各承担4根竖管，最大供风量250m3x2／5=100m3；1根承担2根竖管，最大供风量250mSx2／5=100m3；共lO根竖管。主供风支管设计流速取lO～15m／s较为经济实用，按最大流速15m／s考虑：主供风支管管径D=_-。。。。。。●-●___一√刮了IV=o．376m，圆整实际取DN400，实际流速时最大供风量为V=4Q／gd2=(4x100／60)／(3．14x0．42．I=13．27m2。2．3．3．3接触氧化池竖管计算每根竖管配300个曝气头，总风量15m3／min。竖管介质经济流速参照以往设计经验约为10～15m／s。按流速15m／s考虑，则竖管计算管径为O．146m，园整取竖管管径n中国石油大学(华东)T程硕士论文DNl50，由此竖管介质实际流速为14．15m／s。23．3．4接触氧化池支管计算按每根竖管上15根支管计算，每根支管风量为1m3／min，则有支管管径为D=√4Q／兀V=0．065m，故选取竖管支管管径为DN65。2．4基础设计图表2．4．1工艺原则流程图2．4．1．1工艺选择国内同行业应用成熟的两段氧化工艺并进行优化设计，预处理工艺采用滨化开发的高效预处理组合工艺和高效无填料冷却工艺。2．4．1．2处理规模根据国内现有PO生产工艺，4万t／aPO皂化废水设计规模按300m3／h设计。2．4．1．3处理程度按污水综合排放标准II级设计，排放废水指标：pH6～9COD<150mg／L。各工序具体设计参数详见表2．7、2．8、2-9工艺原则流程设计参数表。表厶7工艺原则流程设计参数表(1)Table2-7Thedesignparametertableoftechnicsprincipleflow(1)序号I23456上层清液下层沉降物压滤清液回工序名称皂化原水浓缩沉降沉降池石灰乳回用去压滤沉降池pH值13COD(mg／1)1400～2000BOD(mg／])560～800560～$00560～800SS(mg月)12313119459167400636CI。(万mg，I)2．6～2．8T(℃)80～8575～8060～70Q(m’／11)380．6240．6806062．8300备注n第二章废水处理基础设计表2-8工艺原则流程设计参数表(2)Table2-8Thedesignparametertableoftechnicsprincipleflow(2)序号789lOll12工序名称经冷却塔稀释水生化沉降池加盐酸水解调节池活性污泥pH值131l～129～1lCOD(m∥1)1400～2000900～1200BOD(mgn)560～800360～515SS(m鲫)636900cr(万m酮)2．6～2．81．3～1．4T(℃)!旦O兰，40Q(m’／h)3005951．85951190按自来水考污泥排出自二沉池回备注开车时加虑5m’／h用表2-9T艺原则流程设计参数表(3)Table2-9Thedesignparametertableoftechniesprincipleflow(3)序号131415161718经接触氧化经终沉池外生化污泥压预处理污泥工序名称经曝气池经二沉池池排滤压滤pH值6～9COD(mg，1)270～360180～27072～10821．2m’／d240m’／daOD(mg／1)77～9254～7716～30污泥含水率SS(m酣)900盟00110080％95％or(万m斯)1．3～1．41．3～L4干基4．24干基11．6T(℃)30～35m’／dme／dQ(m’／h)1785595593．75备注泥饼外送2．4．2竖向布置高程图竖向布置高程图详见附录2废水处理高程图。n中国石油大学(华东)T程硕士论文2．4．2．1竖向布置原则m1●结合总平面布置，合理利用地形，为各设施提供适宜的建设场地；·满足厂内道路设计的要求，为厂区内外道路的连接提供良好的条件，组织场地雨水迅速排除；●合理确定场地标高，减少土方量；合理确定各设施的相对标高，在管道输送介质无压力要求的情况下，尽可能多采用自流，以达到节能的目的。2．4．2．2竖向布置说明由附录2高程图可以看出，废水自生化沉降池开始，以后的工序废水具备自流的条件。只要处理好后续工序如曝气池、氧化池、二沉池等液面相对高度问题，综合考虑各池土方量的大小、地下水的影响等因素，合理确定各池容量与高度的关系，在冷却塔前一次动力提升液面高度，废水完全可能实现依靠液面高差完成后续工序。在本项目中，因项目所在地海拔绝对标高仅5米左右，地下水位在一l米左右，地势平坦。如果冷却塔液面偏低，势必将使后续各池的池底落地偏深，结果一是施工难度增大，施工机械设备难以操作，施工场地降水困难：二是土方工作量巨大，可能造成土方使用不均衡，造成浪费。综合上述考虑，在设计中不断优化方案，最终确定冷却塔液面标高11．8米，终沉池池底标高一3．64米(标高以现场水平地面为士O．oo米)，利用各设施液面高差，合理选择管径、流速，实现废水一次提升就可自流完成后续工序，达到节能的设计目标。2．4．3工艺带控制点流程图工艺带控制点流程图详见附录3废水预处理装置工艺流程图，附录4生化处理皂化废水处理流程图。2．4．3．1流程图例说明PWw一皂化废水PA一压缩风SL一(活性)污泥PW一其它废水2．4．3．2流程图设计说明本工艺中增设高温沉降池(v一7101)，主要是考虑到皂化污水与其他污水混合并与空气中C02接触后，废水中大量的Ca2+生成CaC03将产生二次沉淀，使系统中悬浮物增加Ⅲ】，很容易被带入后续生化系统。CaC03一方面沉积曝气池、接触氧化池池底，增加了活性污泥中不具有生物活性的非挥发性固体的含量，使活性污泥由运行初期以微生n第二章废水处理基础设计物为主，逐渐转变成以不具有生物活性的无机成分为主，从而影响活性污泥对COD、BOD的去除能力；另一方面，控制生化处理系统中活性污泥的泥龄，也是保证废水生化处理稳定运行和出水水质正常的重要因素。活性污泥泥龄一般为20d左右，由于大量无机悬浮物加入生化系统，使排泥量不断增加，也使活性污泥的泥龄明显缩短[291。同时水中CaC03的增多，使后续雾冷冷却塔喷头积垢严重，影响降温处理效果。为减少对后续生化处理系统的冲击，使生化处理长期平稳运行，故在预处理工艺新增了高温沉降池。流程图中还有设备参数及管径数据等重要数据。具体到本图中，主要是废水管道，压缩风管道、污泥管道管径数据。在确定废水管道管径时，除考虑废水中夹带固体颗粒外，更重要的是必须考虑自流条件下，管路中介质推动力仅为相关设备液面高度差形成的势能，如果管径过小，压降过大，则推动力不足，不能达到预期的输送目标；管径过大，肯定会造成不必要的浪费，所以应统筹考虑，最终确定的管径应是既能完成输送目标，同时又是最经济的。压缩风量的大小及输送管径的确定详见曝气系统设计部分。污泥为粘稠的浆状物，输送时管道阻力比普通液体要大，故在设计时管径应适当放大。2．4．4设备平面布置图设备平面布置图详见附录5皂化废水处理总平面布置图。2．4．4．1平面布置原则设备布置设计应满足工艺流程、安全生产和环境保护要求，并应考虑操作、维修、消防、施工等方面的需要。同时还遵循以下原则‘湘l：●根据风向条件确定设备、设施与建筑物的相对位置；·根据气候条件确定设备是否采用室内布置；●根据现场标高实际情况，按最有利条件确定设备及建筑物竖向布置：●根据现场《地质勘查报告》，合理布置设备荷载；·根据工艺流程图，按照工艺流程顺序做到上下纵横相呼应，也就是保证工艺流程在水平方向和垂直方向的连续性。●相同设备、同类设备或性质相似及操作有关的设备，应尽可能集中布置。这样可以集中管理，统一操作，节省劳动力。●设备布置时，应考虑设备间的管线尽可能短。管线和物料的输送尽量避免交错。2．4．4．2项目建设地总图概况胜华化工新建4万吨／年环氧丙烷厂区拟在垦利县精细化工园区内建设。园区北紧n中国石油大学(华东)工程硕士论文靠东营市北外环主干道，南边是泄洪沟。整个厂区按功能划分为主装置区、废水处理区、罐区、公用工程区、液氯气化区、锅炉区等。充分考虑厂区物流、人流、雨水排放、废水排放等因素，确定将主装置区置于厂区北部，公用工程区、罐区、液氯气化区、锅炉区围绕主装置建设。废水处理区置于整个厂区的南侧，雨水及处理合格的废水就近排放至泄洪沟。2．4．4．3项目建设地气候概况●年平均温度12．3℃●极端最高温度39．9"C●极端最低温度-21．2℃●年平均降雨量608．4mm·最大冻土深度64cm●全年主导风向：东南偏南风●地震烈度：7度●地下水位：自然地面lm以下·场地类型：AIII类●风压：0．55KN／m2●雪压：0．50rⅢ／m：2．4．4．4设备平面布置说明按照本工程设计的总体布局，4万吨／年环氧丙烷主装置区位于废水处理区北边位置，主装置产生的皂化废水通过主干道西侧主管廊输送到废水处理区的西北角。根据这一实际情况，采取将废水处理区分为南北两块，中间设6米宽混凝土道路，作为消防、检修、吊装、事故逃逸的通道。从界区西北角开始，按照工艺流程顺序，自西向东依次布置，直到北区东界区，再从南区自东向西依次布置，直到南区西界区，整个废水处理区形成“中间道路，整体迂回”的布局。这种布局优点是既节约用地，又最大限度的缩短了介质输送距离。2．4．5主要设备参数表转动设备详见附录6转动设备一览表1、附录7转动设备一览表2。容器设备详见附录8容器设备一览表。27n第二章废水处理基础设计2．4．5．1转动设备表转动设备的选取定型主要是依据介质的性质、输送距离的长短、输送过程中位差等因素，在本次设计中，更重要的是借鉴了滨化集团废水处理10余年的运行经验。如在输送皂化残渣的泵选型上，滨化集团曾经尝试使用了许多厂家生产的残渣泵，在使用过程中发现只有目石家庄泵业集团80ZGB虽然价格稍贵，但使用可靠、维修周期长，故本设计中沉降罐底渣浆泵(P．6101)选型推荐石家庄泵业集团80ZGB：在冷却塔的选型上，最初滨化集团选用的是普通带填料的循环水冷却塔，仅运行2—3个月，由于废水中含大量渣滓及悬浮物，填料被严重腐蚀、堵塞，冷却效果急剧下降甚至整个冷却塔报废，后来选用了江西雾冷的无填料雾冷冷却塔，基本解决了腐蚀及堵塞的问题，设备维修只需半年清理或更换一次喷头即可；带式压滤机选型也是同样情况，滨化集团使用过的众多带式压滤机中，只有无锡金和的带式压滤机经受住了恶劣工况的考验，其余试用的带式压滤机均无法长期使用。与此类似的设备还有上海华鼓的鼓风机、杭州兴源的厢式压滤机等。2⋯452容器类设备表容器类的大型设备均为钢筋混凝土地上池。各池容积的大小确定参见曝气池、接触氧化池的容积计算方法。其它罐式设备特点将在第三章废水处理施工图设计中简述。n中国石油大学(华东)工程硕士论文3．1工艺配管设计第三章废水处理施工图设计3．1．1配管设计总则3．1．1．1管道敷设方式131】管道安装满足工艺流程及其它方面的要求，管线采用架空敷设，需地下敷设的管道作埋地敷设并做好防腐处理。管墩敷设的管道，管底标高距地面一般不小于0．3m，埋地敷设的管道管顶距道路路面不小于1．0m，管线穿墙应加套管，套管两端应作密封处理。(1)管道间距●并排敷设的管道净间距取80～100ram，当管道上安装有法兰时，其法兰外缘与相邻管子的最小净间距取25ram。阀门手轮最小净间距为100ram。●管子外壁距管架柱子、建筑物墙壁的净间距不小于lOOrnm。计算管道间距时应考虑管位移及其方向。(2)器材选用●管道：DN<400管道，选用20#(GB8163．1999)无缝钢管及管件。DN三400管道，选用Q一235(SY／T5037--2000)螺旋焊缝钢管。废水中管道材质选用ABS。●阀门：输送介质为水、风的管道上阀门选用D341X-16系列碟阀。其余采用ZAlH．16C闸阀。●法兰、垫片及紧固件：法兰一般选用PLXXX．1．6RF系列，垫片为缠绕垫，紧固件为35#双头螺柱。(3)防腐保温●防腐标准参照SH3022—1999《石油化工设备和管道涂料仿腐蚀技术规范》。·架空敷设管道的防腐，采用BH．15环氧富锌底漆一道，采用BH一13环氧云铁防腐中间漆两道，采用BJ．11氯化橡胶面漆两道(保温管道可不刷面漆)。·埋地敷设的管道防腐蚀材料采用石油沥青作特加强级防腐，其防腐结构为沥青底漆一沥青一玻璃布一沥青一玻璃布一沥青一玻璃布一沥青一玻璃布一沥青一聚氯乙稀工业膜，每层沥青厚度1．5mm。●管道表面除锈等级为St3或Sa2。n第三章废水处理施工图设计·有色金属(钛)、不锈钢、镀锌管、镀锌铁皮一般不涂漆；其它设备及管道梯子平台等应涂锈刷漆，一般刷防锈漆两层，再涂有色面漆。●设备管道表面色和标志参照SH3043．2003《石油化工企业设备管道表面色和标志》施行。·设备承重钢框架、承重钢支架、钢管架粱柱及斜撑均应覆盖耐火层，且耐火极限不应低于1．5h。当耐火层选用防火涂料时，应采用厚型无机并能适用于烃类火灾的涂料。·风管、水管在本设计中不需保温。3．1．2压滤机房管道布置图本图主要是压滤机房内压滤机配管图。在设计中压滤残渣后的滤清液通过地下管道进入高温沉降池，事实证明仅靠压滤机与高温沉降池之间的静压很难实现滤清液管道流畅进高温沉降池，有较严重的堵塞，主要是流速过慢使得管道内壁积垢。造成的后果是压滤机房接水槽滤清液经常溢出。后来在压滤机房二层与高温沉降池之间设直接相连的敞口槽，减少管道阻力，此后接水槽未再溢出。具体配管详见附录9压滤机房管道布置图。3．1．3预处理沉降池、沉降罐、浓缩罐管道布置图高温沉降池残渣自沉降池东西两侧排出，经泵送至压滤机压滤。污水提升池内污水主要整个厂区生活污水及少量其它生产污水(如被污染的机泵冷却水、地面冲洗水、风机冷却水等)，经泵提升后与皂化污水一起处理。具体配管详见附录lO预处理沉降池、沉降罐、浓缩罐管道布置图。3．1．4风机房、生化沉降池管道布置图压缩风管线均埋地布置，总管在风机房内部分做好防腐后浸没在风机排放的冷却水中，有利于风管内压缩风降温，对生化处理曝气有利。管线穿房位置应早留预留洞，以防开洞尺寸(如q)900mm)过大影响机房结构强度。具体管道布置详见附录11风机房、生化沉降池管道布置图。n中国石油大学(华东)工程硕士论文3．1．5调节池、曝气池管道布置图调节池内开始有空气管布置，应注意底部空气管应保证高出池底600mm左右，空气管底侧两边开98121方向向下。调节池空气管主要用于预曝气，从而可以调节pH值至11以下。池内碳钢管道采用采用环氧沥青玻璃鳞片生防腐，以下各池均一样。具体配管详见附录12调节池、鼓风曝气池管道布置图、附录13调节池空气管道布置图。3．1．6二沉池管道布置图因二沉池是底部中心进水，上部两侧溢流，所以自曝气池进入二沉池的污水管道有一部分埋在二沉池池底，这部分管道(还有沉降污泥管道)及管道与二沉池接口必须做好焊接、防腐工作。具体配管详见附录14二沉池管道布置图1，附录15二沉池管道布置图2。3．1．7曝气池管道布置图本图为曝气池空气管及曝气器详细布置图，底部空气管应保证高出池底600mm左右，以减少污泥堵塞。曝气管道材质选用ABS，安装时须用水平仪测定，防止偏流，安装完毕后需用空气吹清管道内的脏物，然后安装曝气器，曝气器安装完毕后在池内放入清水，水位超出曝气器平面200mm，通入空气进行试验，如曝气器管道接头无渗漏管道保持水平为合格。整个鼓风曝气池曝气器共计安装tp260尼龙旋混式曝气器共5850个。q0260尼龙旋混式曝气器简介：JY-260型旋混式曝气器采用多层螺旋切割的型式进行充氧曝气，当气流进入JY-260型混流型曝气器时，气流首先通过二道螺旋切割系统切割后进入下层的多层锯齿形布气头，进行多层切割，使气泡切割成微气泡，这样大大提高了氧的利用率，具有布气均匀，充氧效率高的特点。适用范围：JY-260型旌混式曝气器适用于各大、中、小型的工业废水和城市生活污水活性污泥生化处理，生物接触氧化法污水处理的曝气装置以及调节池的预曝气，广泛适用于生化处理的推流式的及混合型的各种曝气池内。材质：ABS尼龙。服务面积：O．45．0．55平方／个。充氧效率：当水深4M时r1=16-20％。外型尺寸：由260xHl20。主要组成：多层锯菡布气头，螺旋切割系统及连接管。具体配管详见附录16曝气池曝气器管道布置图1，附录17曝气池曝气器管道布置图2。n第三章废水处理施工图设计3．1．8接触氧化池管道布置图本图为接触氧化池空气管、曝气器及填料布置图，空气管、曝气器安装注意事项与曝气池一样，整个接触氧化池共计安装需tp260尼龙旋混式曝气器共3000个。接触氧化池总共需要填料框架1．1×1．Ix3．8m共760个，需q’150弹性填料共3530m，每根填料长3．8m。具体配管详见附录18接触氧化池管道布置图、附录19接触氧化池曝气器布置图、附录20接触氧化池填料支架图。3．1．9终沉池管道布置图终沉池管道布置注意事项与二沉池同，其具体配管详见附录21终沉池管道布置图。3．1．10管廊管道布置图污水处理区管廊配管详见附录22管廊管道布置图。3．2非标设备设计本次设备设计中，非标设备设计的工作量较小，转动设备全部都是定型设备，容器类设备主要是钢筋混凝土池。剩余的非标设备主要是储罐，其中污泥浓缩罐的设计是较典型的非标设备设计。详见附录23污泥浓缩罐设备图。3．3电气、仪表施工图设计①电气旌工图设计主要是设备供电、避雷接地、照明等常规设计。因鼓风机配套电机功率达280Kw,考虑到节能，其供电方式采用10KV供电，而不是常规的380V供电。②仪表施工图设计主要是压力、温度、计量仪表选型，为常规设计。3．4土建施工图设计在整个废水处理约4000万元(￥)投资中，土建工程投资将近3000万元。土建设计直接关系到整个废水处理项目的投资大小，尤其是鼓风曝气池(14400立方)、接触氧化池(7375立方)等大型钢筋混凝土池，既要保证满足工艺要求，又要节省投资，在此n中国石油大学(华东)工程硕士论文方面，土建设计人员做了大量细致的设计工作，取得了明显的经济效益。本工程设计论文设计部分侧重于废水处理工艺设计，对设备、电气、仪表、土建等其它专业设计仅做简单说明，其详细设计不再赘述。3．5装置施工注意事项(1)废水处理区各设备标高应严格遵照高程图，否则会造成水流在整个系统无法靠设计的液面高差顺次运行，影响整套装置的处理效果。(2)应注意各池内部预埋件一定要准确到位，尤其是鼓风曝气池、接触氧化池，其预埋件的准确决定风管及填料架的位置，从而对曝气的效果产生重大影响。(3)各池内构件及管道因需在污水腐蚀环境中长期运行，防腐一定要严格按设计要求执行。(4)各池土建施工要严把质量关，池壁混凝土浇注必须连续进行且应在规定时间内完成，避免以后池壁漏水。(5)园池(--沉池、终沉池)上顶面一定要平，否则易损伤刮泥机。(6)风机管在曝气池分布一定要平(施工后要做水平测试)，方能保证出风符合设计要求及整个曝气池的曝气效果。(7)各大型钢筋混凝土池施工完后要严格按设计要求做预沉降，防渗补漏。(8)刮泥机调试时应注意刮泥机板要平。(9)园池底一定要保证平整。⑩各池出水沿一定要平，防止产生偏流。aD各池建成后一定要清扫干净，防异物堵塞及损坏设备。n第四章废水处理运行数据分析4．1废水处理装置运行概况4．1．1废水处理装置试水试压2006年1月底，石大胜华化工4万吨／年环氧丙烷配套皂化废水处理项目土建工程基本结束，主要设备也已安装到位，自2月初陆续开始设备单台试运、各大型水池试水。在大型水池试水过程中，因胜华化工现场操作人员缺乏经验，未按图纸要求试水，结果曝气池、接触氧化池相继出现了一些问题，造成了一些不必要的损失。在曝气池试水过程中，按照图纸要求应该“池内液面每上升l米，不得小于24小时，一直到设计标高停止上水；水池抹面之前先做充水试验，充水分三次，每次充水三分之一总水深，每次充水结束稳定二天，观测和测定渗漏情况，扣除管道的渗漏因素，应24小时渗漏率<1／1000，根据观察到的渗漏，视具体情况修补。”事实上胜华化工仅用了l～2天就将曝气池注满水，结果造成曝气池不均匀沉降，拉裂了池体之间的伸缩缝，造成伸缩缝部位漏水。在接触氧化池试水过程中，由于操作工疏忽，上水液面超过了设计液面大半米，结果造成接触氧化池池壁严重变形。后来胜华化工专门请济南一家加固、堵漏的专业公司，才将曝气池、接触氧化池修补好。到2006年4月，各池试水、管道试压、动设备单台试运等工作基本结束，具备试运行条件。4．1．2废水处理装置试运行2006年4月份，胜华化工开始采用阶梯式培养驯化活性污泥微生物，活性污泥接种于山东滨化集团同类废水处理场。参照上海市环境科学院和山东滨化集团活性污泥培养驯化经验{执32】，装置调试过程共分污泥培养增值、污泥驯化、稳定提高三个阶段，在驯化过程中，采用阶梯式的增加本地皂化废水浓度，直至全部转换为本地皂化废水。每一次浓度提升，都可以明显看出二沉池水变浑，出口COD升高，污泥系统COD去除率下降，经过l星期后，二沉池变清，出口COD降低，污泥系统COD去除率提高。随着Cl-浓度不断提高，废水中有机物含量不断提高，污泥沉降比也随之升高，当Cl-浓度14000mg／L左右时，污泥沉降比为20～25％，此时按BODs：N：P=100：5：1加入氮磷营养物质，稳定运行一个月。至5月废水处理装置开始试运行，废水自主装置输送到预处理工序，按流程依次压n中国石油大学(华东)工程硕士论文滤、沉降、降温、调节、曝气、二沉、接触氧化，最后由终沉池溢流外排。在试运行过程中，也发现了不少问题，主要是胜华化工未选用设计方提供的厂家设备，结果最终招标厂家的冷却塔及压滤机效果均不如设计方指定厂家。尤其是压滤机，压滤后滤饼含水过高，甚至为半流体，造成压滤机房周围污染严重，到处粘稠状的污泥。2006年7月份至今，胜华化工废水处理装置基本稳定运行，在环氧丙烷经济效益较好的时段，保证了皂化废水达标排放，为整套4万吨／年环氧丙烷装置高量运行提供了基础。4．1．3废水处理运行检测指标及运行工艺控制指标根据前面章节论述的废水处理设计要求及山东滨化集团皂化废水处理十余年的实际操作经验，设计方提供的废水处理正常运行工艺控制指标及检测指标如表4．1、4．2所不。表4-1废水处理运行检测指标表Table4-1Therunninganddetectingindextableofwastewatertreatment承检产品检验项目指标检验周期检验方法沉降罐出水悬浮物Crag／L)_<9001次，班GB厂r11901压滤出水悬浮物(mg／L)夕001次／班GB，兀1901pH值实测1次／2小时GB厂r6920水解池水COD含量，mg，L实测1次／天GB厂rll914水解池水CL一浓度(mg／L)10000～160001次／2小时GB，r11896二沉池出水COD含量，mg／L实测1次／班GB厂rl1914pH值6～91次／天GB／T6920970(相对国标COD含量，mgm1次厌GB厂r11914终沉池出水150)CL一浓度Crag／L)_<160001次／天GB厂rll896悬浮物(rag／L)盟001次／2天GB厂r11901n第四章废水处理运行数据分析表4-2废水处理运行工艺控制表Table4-2Wastewatertreatmentandrunningtechnicscontrollingtable序号指标名称指标范围类别1冷却塔出水温度s50℃C2调节池出水温度曼45℃B3鼓风曝气池温度20～45℃84鼓风机出口压力兰0．0588MPaC5鼓风曝气池风管压力0．055～0．075胁C6接触氧化池风管压力0．055～0．075Ⅳ口aC4．2废水处理运行数据分析4．2．1废水COD准确数据获得分析国标重铬酸盐法COD测定中所用的K2Cr：07为强氧化剂，可将cl‘离子氧化为高价氯，从而影响COD测定值的准确性。改进测定方法，取定量PO皂化废水，加适量固体AgN03，伎废水中Cl’离子与AgN03中Ag+形成AgCl沉淀，取上侧清液测定COD值，从而消除cl。影响，获得较为准确的COD测定值133】。表4—3为终沉池出水COD测定加AgN03与不加AgN03对比数据表。表4-3出水COD测定对比表Table4-3Themensurationandcomparisontableofe棚uentCOD实验次数未加AgN03掩蔽加AgN伤掩蔽13328mg／LCl‘离子蒸馏水l122768l218498118316812l112410228未捡出由表4．3可以看出，国标重铬酸盐COD测定法，cl。离子浓度对实验数据有重大影响，实测的COD值均偏大。经多次实验，在15000mg／L左右cl一离子浓度情况下，国标测定法COD值150mg／L相当于实测废水COD值371mg／L，此数值已得到当地环保部n中国石油大学(华东)工程硕士论文门认可。本文中COD值除注明外，均为加AgN03掩蔽cl。离子后测得数值。4．2．2废水COD去除情况分析现提取2007年4月30日～7月14日共计十一周平均每周的调节池、曝气、二沉池、接触氧化池、终沉池COD数据(此数据由石大胜华化工有限股份有限公司提供)，并汇总成废水COD去除表，具体数据详见表4-4废水COD实际去除情况表。。表4．4废水COD实际去除情况表Table4-4ThepracticalremovalcomplexiontableofCODinwastewater皂化原皂化原水调节池出口二沉池出口曝气二沉终沉池出接触氧化池时间总去除率水量CoDCOD去除率％口COD去除率第一周3241466809269671315l84第二周3301557839257691344784第三周32914768242197311l4986第四周3251472760249671404282第五周33015¨835224731224585第六周3301554742239671195084第七周3331587741249661464280第八周33014667582366914637引第九周3331569709248651434280第十周3341554777284631504780第十一周3321460822289641754079平均值3301516783251681384582由表4．4数据可以看出，装置运行较为平稳，基本没有大的波动，属正常运行，其数据可信度较高。再将设计数据汇总，与第一章废水处理基础设计中COD实际去除数据对此分析，由表4．5数据可以看出：n第四章废水处理运行数据分析表4-5废水COD设计与实际去除情况对比表Table4-5Thecomparisontablebetweenthedesignofwastewater'sCODandpracticalremovalcomplexion皂化皂化原水调节池出口二沉池出口曝气去除终沉池出口氧化池去总项目原水量CODCoDCOD室COD除率去除率设计情况3001800900270701086088实际情况330151678325l681384582排放标准COI丝_150mg／L①皂化原水量增加了10％。其原因主要是4万吨／年环氧丙烷主装置设计时各主要设备均有15％左右的设计余量，在环氧丙烷市场效益好的情况下，主装置提量生产，造成皂化原水量增加，属正常现象。在废水处理基础设计阶段，各主要设备均考虑了10～15％的设计余量，只要主装置提量在10％范围之内，本套废水处理装置均可正常处理。②实际皂化原水中的COD比设计COD要低，这也是正常现象。根据滨化集团的经验，原水中COD在1400～2000mg／L均有可能，正常情况为1500mg／L，COD高的原因主要时主装置次氯化及皂化工序出现波动，很容易引起后续废水COD波动。③曝气池、二沉池活性污泥系统为去除COD率基本达到设计目标。④接触氧化池COD去除率设计情况与实际情况有较大出入，相差达到15％。分析其主要原因可能是：一是鼓风曝气池一般是生化处理最核心的设备，承担了废水COD去除的主要任务，是“双保险”的前者，而接触氧化池一般是“双保险”后者，往往在生产实践中不必全负荷开，就能使废水达标排放。二是接触氧化池内的填料是微生物的载体，池内生物固体含量、氧的利用率、水流条件和废水与生物膜的接触情况等对其特性有重要影响，是影响生物接触氧化处理效果的关键。氧化池试水时因操作失误，池壁严重倾斜变形，后虽经修复，仍可能改变了池内水流条件，对曝气和氧化产生不利影响。三是本次设计采用的框架支撑的固定式填料，框架为钢结构，而氧化池内Cl‘离子浓度达到14000～15000mg／L，对钢铁的腐蚀很严重。根据滨化集团的经验，氧化池长时问的运行后，一些填料框架腐蚀后被水冲走，造成无固定的填料流失，也会影响氧化池整体运行效果。所以在设计初期，一般都会留有一定的设计余量，这n中国石油大学(华东)工程硕士论文样可以在实际操作中延长检修周期。⑤整套装置COD去除率实际情况比设计低7％左右，主要是受接触氧化池运行效果的影响，但终沉池的出口COD实际情况还是控制在150mg／L排放标准之下，基本达到设计目标。⑧参考江苏大学生物与环境学院活性污泥和接触氧化两段工艺去除环氧丙烷皂化废水的试验研究，当其总水力停留时间为16．4小时，COD去除率为84．38％；其水力停留时间为20小时，COD去除率为85．10％t341；其试验数据与实际工程数据(82％)较为接近。⑦山东滨化集团2006年投资5000万元建设的10万吨／年环氧丙烷配套污水处理装置，同样采用推流式曝气池+接触氧化池两段工艺，2007年运行情况表明其平均COD去除率为83，4％(数据来源为滨化集团污水处理装置周、月报表)。由此可见，推流式曝气池+接触氧化池两段氧化工艺具有较好的COD去除率，能够满足现阶段皂化废水达标排放指标，且胜华化工与山东滨化的污水装置均还有潜力可挖。4．2．3废水中pH值、SS悬浮物处理情况分析现提取2007年4月30日～7月14日共计十一周废水排放口pH值、SS值，详细数据见表4-6排放废水中pH值、sS悬浮物情况表。表4-6捧放废水中pH值、Ss悬浮物情况表Table4-6ThecomplexiontableofpHandSSindischargedwastewater时间排放口pH值排放口SS(rag／L)排放口CI’离子(me／L)第一周7．6312814377第二周7．1813714875第三周7．5213214890第四周7．3012314377第五周7．6713515890第六周7．3411915386第七周7．5712515236第八周7．4512315449第九周7．5013614976n第四章废水处理运行数据分析第十周7．2812214785第十一周7．3612715220平均值7．4412815042表4．7废水中pH值、ss设计与实际情况对比表Table4-7ThecomparisontablebetweenthedesignofpH，SSandpracticalcomplexioninwastewater项目排放口pH值排放口SS(rag／L)排放口CI一离子(rag／L)设计情况6～9<100mg／L13000～14000实际情况7．4412815042排放标准6～9_<150mg／L无限制由表4．7可以看出，排放废水pH值在7．44，基本为中性水，而悬浮物指标和c1．离子浓度指标均未达到设计值。分析其原因其实很简单，目前国家废水综合排放二级标准中对排放废水中CI"离子浓度无要求。另外皂化废水处理流程中需加入基本等量的稀释水，一方面稀释Cl。离子浓度，使整个废水的盐度降低，为耐盐活性污泥创造适宜的环境；另一方面降低COD，稀释悬浮物，使废水更易于处理。一般情况下，稀释水推荐使用自来水、深井水、雨水等，但对于企业来说，深井水、雨水都难成规模供应；若用自来水，成本太高，在实际运行过程中，只要在高c1’离子浓度下，活性污泥能正常生长，最终又能实现废永达标排放，稀释水改用或掺加其它类型水成了节能降耗的重要举措。石大胜华污水处理装置基本运行正常后，稀释水采用了厂区南边泄洪沟的水作为稀释水，这也是影响排放水中悬浮物指标的一个因素。4．3高温沉降池及新型曝气头使用效果分析新增高温沉降池及新选用高效曝气头的特点没有条件专门提取试验数据比对分析，仅得到滨化集团2006年建设同样工艺流程皂化废水处理装置验收报告结论，结论表明：曝气池、氧化池运行较以前装置平稳、易操作，废水排放指标达N-级标准，装置设计达到设计要求。4．4废水处理运行经济效益社会效益分析近年来，我国国民经济进入快速发展时期，尤其是在建筑及汽车行业出现井喷式发展，对环氧丙烷的衍生物——聚氨酯泡沫塑料、不饱和聚酯树脂、丙二醇的需求增长迅猛，直接带动了环氧丙烷行业的大发展。受环氧丙烷市场丰厚利润的影响，各地纷纷新n中国石油大学(华东)工程硕士论文建、改扩建环氧丙烷装置，2001年国内环氧丙烷总产能不足20万吨，而到2006年国内环氧丙烷产能已经达到90万吨以上。国内主要氯醇法环氧丙烷企业产能变化见表4-8。表4．8国内主要氯醇法环氧丙烷企业产能变化表Table4-8TheCapacityChangeTableofdomesticprimaryChlorinealcohollawEpoxypropaneenterprises生产企业2001年(万吨)2006年(万吨)上海高桥石化公司3．86389辽宁锦化化工责任有限公司2．953l12山东东大化工集团公司2，00496金陵石油化工公司2．97954天津大沽化工厂2．615015山东滨化集团有限责任公司0．361710但我国绝大部分环氧丙烷企业采用的都是氯醇法生产工艺，不可避免的在皂化工序排出大量废水(皂化废水)，其废水量达到40一50吨／吨产品。环氧丙烷行业要生存，必须解决皂化废水处理的问题。城市废水综合处理系统对进入的废水有严格要求，环氧丙烷皂化废水因其高温、高pH值、高盐度且含大量悬浮物及盐分，根本无法进入城市废水综合处理系统，只能企业自建废水处理厂，处理皂化废水。对企业来说，企业的环保达标既是企业的社会责任，又是企业生存的基础。对氯醇法生产环氧丙烷的企业来说，只有皂化废水处理装置正常运行，废水达标排放，才能保证企业的生存，才能保证企业的利益。所以，废水处理装置正常运行对企业的经济效益和社会效益影响巨大。4In结论结论1．本工程设计中优化改良后的预处理、推流式曝气+接触氧化两段工艺，新增高温沉降池及新选用Q260尼龙旋混式高效曝气器处理环氧丙烷皂化废水是可行的，有效的。在实际生产中，原水平均指标为：流量330m3／h、pH=11～13、cOD=1516mg／L、SS=12300mg／L、水温60～80。C，经此工艺处理后的皂化废水平均指标为：流量595m3／h、pH=7．44、COD=138mg／L、SS=128mg／L、水温35。C，满足污水综合排放二级标准，达到设计目标。2．经过精确水流压降计算的污水一次提升工艺是可行的，可以实现污水自冷却塔提升后自流至终沉池外排。n中国石油大学(华东)工程硕士论文参考文献【1】钱伯章，陈庆龄．环氧丙烷生产技术及发展对策【J】．当代石油石化，2001年9月，9(9)：15～17【2】罗保军，于艳秋，周子平等．环氧丙烷合成技术及市场前景【J】．化工技术经济，2004，2烈5)：17～21【3】卢冠忠，金国杰．环氧丙烷合成技术的研究进展及展望【J】．化工进展，2004，23(11)：1153～1160[4】韦玉宏．环氧丙烷的生产技术进展等们．广东化工，2003，(5)：5t～52【5】王启宝，熊亮，读刚等．环氧丙烷合成技术现状与绿色合成研究进展．安庆师范学院学报(自然科学版)，2005，ll(4)：4～8【6】乔映宾．石油化工技术的新进展[J】．化工进展，2003，22(2)：109～113【7】于剑昆．H202直接氧化制环氧丙烷新方法叨．化学推进剂与高分子材料，2003，(5)：39【8】8OtsuLaK，UshiyamaT，YamanakaI．Electrocatalyticsynthesisofpropyleneoxideduringwaterelectrolysis[J]，JournalofCatalysis，1995，157(2)：450—460．【9】SunYP，QiuO，XuWL，eta1．AstudyoftheperfolTllanceofaspargedpackedbedelectrodereactorforthedriectelectrochemicaloxidationofpropylene[J】．JournalofElectrothemicalChemistry,2001，503：36-44．【10】YashidaH，MurutaC，HattoriT．Screeningstudyofsilica-supportedcatalystsforpHotoepoxidafionofpropenebymolecurlaroxygen川．JournalofCatalysis，2000，194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