太原钢铁焦化废水处理系统改造方案 22页

太原钢铁焦化废水处理系统改造工程初步方案浙江汉蓝环境科技二〇一〇年四月n目录1总论11.1概述11.2初步方案编制依据21.3编制目的21.4编制原那么21.5编制范围21.6采用的主要标准及标准32工程规模及处理水质12.1设计规模及水质12.2排放要求13污水处理站设计23.1工艺流程23.2工艺流程的选择23.3工艺设计83.4改造过程及保产措施113.5改造后的优势123.6恢复现有系统预案说明134投资估算145运行本钱分析156经济效益分析167运营管理O&M17n1总论1.1概述太钢焦化厂产生废水为80～90m3/h。焦化厂现有一座废水处理站对产生的废水进行处理，处理过程中需对原水进行1：1稀释，好氧池需添加进口生物酶，出水到达?污水综合排放标准?（GB8978-1996）中的一级排放标准。为了响应国家节能减排的号召，节约废水处理系统外加新水水量及减少废水排放总量，需对废水处理站进行改造。改造后使外加新水大幅减少，不添加生物酶，废水经处理后到达?污水综合排放标准?（GB8978-1996）中的一级排放标准。l2004年我公司采用HSBEMBM®环境治理微生物技术总承包南昌钢铁焦化废水处理改造工程，取得良好的运行效果，并于2004年12月通过了江西省环保局组织的验收，并被评为2006年〖国家重点环境保护实用技术示范工程〗称号。l2007年我公司以EPC总承包武汉钢铁〔集团〕公司焦化废水处理改造工程〔400m3/h〕，采用的HSBEMBM®环境治理微生物技术实施。HSBEMBM®环境治理微生物技术还在以下焦化废水处理工程上得到成功应用：湘潭钢铁有限责任公司焦化废水处理改造工程（120m3/h）及二期焦化废水处理改扩建工程（300m3/h）、新余钢铁有限责任公司焦化废水处理工程（150m3/h）、宁波钢铁五丰塘焦化废水处理工程（150m3/h）、武钢〔集团〕鄂城钢铁有限责任公司焦化废水处理改造工程（100m3/h）等十多个焦化废水处理改造和新建工程。我们对于焦化废水处理工程的经验，可以为太钢焦化酚氰废水处理系统改造工程提供很好的借鉴和参考作用。根据多个类似工程实际经验，本工程拟采用HSBEMBM®环境治理微生物技术，使太钢n焦化废水处理到达?污水综合排放标准?（GB8978-1996）中一级排放要求，处理过程不添加稀释水，不使用生物酶，不外加絮凝剂，到达减排效果，提高企业形象。1.2初步方案编制依据〔1〕业主提供的资料与要求〔2〕湘潭钢铁焦化酚氰污水处理改造工程设计方案〔3〕湘潭钢铁焦化酚氰污水处理改造工程验收监测报告〔4〕南昌钢铁焦化污水处理改造工程设计方案〔5〕武汉钢铁〔集团〕公司焦化污水处理改造工程设计方案〔6〕武汉钢铁〔集团〕公司焦化污水处理改造工程验收监测报告〔7〕新余钢铁有限责任公司焦化污水处理工程设计方案〔8〕宁波钢铁五丰塘焦化污水处理工程设计方案〔9〕HSBEMBM®环境治理微生物技术及系统?专利技术权利要求说明书?【专利号ZL200410005197.4】〔10〕国家重点环境保护实用技术示范工程总结报告1.3编制目的论证太钢焦化酚氰废水处理系统改造工程设计方案的技术先进性、可靠性和经济合理性。1.4编制原那么〔1〕执行国家关于环境保护的根本国策，遵守国家有关法规、政策、标准和标准。〔2〕尽量利用原有设施。1.5编制范围废水处理站内污水处理系统的改造，从废水站入口至处理后泵房出口，包括污水、污泥处理生产设施。n1.6采用的主要标准及标准本工程设计遵守国家有关部门公布的标准、标准，主要如下：〔1〕?污水综合排放标准?GB8978-1996〔2〕?室外排水设计标准?GB50014-2006〔3〕?砌体结构设计标准?GB50003-2001〔4〕?通用用电设备配电设计标准?GB50055-93〔5〕?电力工程电缆设计标准?GB50217-94n2工程规模及处理水质2.1设计规模及水质设计规模根据太钢焦化实际废水量，本工程设计规模为100m3/h。设计水质根据业主提供的资料，设计进入废水处理站的原水水质为：工程指标pH6～9温度30～40℃CODCr≤1500mg/lNH3-N≤150mg/l油≤20mg/lSS≤100mg/l氰化物≤10mg/l酚≤250mg/l2.2排放要求根据业主要求，出水应到达?污水综合排放标准?（GB8978-1996）中的一级排放标准，具体如下：单位：mg/l〔除pH〕工程pHNH3-NCODCrSSHCN挥发酚油出水水质6～9≤15≤100≤70≤0.5≤0.5≤5n3污水处理站设计3.1工艺流程本工程污水治理工艺选择在满足处理能力和水质要求的前提下，结合本工程的特点，采用以下原那么：〔1〕采用先进高效、经济合理的污水处理工艺，在去除有机污染物的同时，满足脱氮的要求。〔2〕采用流程简洁、运行管理方便的处理工艺。〔3〕能耐一定水量与水质的冲击负荷。〔4〕运行平安可靠，操作简单方便，调节灵活。〔5〕降低污泥产量，简化污泥的后处理。〔6〕本工程为改造工程，尽量利用原有设施。3.2工艺流程的选择根据本工程的进出水水质，确定采用HSBEMBM®环境治理微生物技术，利用现有A2/O工艺，增加MBR膜系统。使太钢焦化废水处理到达?污水综合排放标准?（GB8978-1996）中一级排放要求。vHSBEMBM®环境治理微生物技术HSBEMBM®环境治理微生物技术是一种基于固定化细胞技术为核心的生物流化态工艺。〔1〕原理概况HSBEMBM®环境治理微生物技术载体吸附了高效微生物和污染物在池内呈流化状态，使固〔生物膜〕、液〔废水〕、气〔空气〕3相之间得到充分接触，颗粒之间剧烈碰撞，生物膜外表不断更新，微生物始终处于生长旺盛阶段。该技术能使床内保持高浓度的生物量，传质效率极高，从而使废水的基质降解速度快，水力停留时间短，耐冲击负荷能力强。nHSBEMBM®菌群，是多属多种的环境微生物由固定化细胞技术制成的微生物制剂；由活性炭作为载体，可依不同水质特性加以调配和固定化细胞技术选育后的硝化杆菌〔镜相照片〕驯化，在生化池各处理段中，根据各段生化系统功能和作用污染物含量及特点不同，经过一段时间的适应驯化，针对系统中不同的污染物可以形成不同的高效的污染降解生物链。经过驯化处理后的HSBEMBM®菌群可以耐受很高的污染物浓度，抗冲击能力强。HSBEMBM®微生物菌群，经过特殊驯化及强化，其特性如下：a.菌群本身无毒性、无致病性、不会造成二次污染；b.去除CODCr、BOD5速度快、能力强；c.去除NH3-N及难降解有机物的能力独特；d.污泥沉降性能佳、紧密度高，稳定性好、污泥产量少；e.生物制剂一次投加，无需补充，运行本钱低廉，故障率低；f.对pH值适应性强，6～9范围都能保持良好的处理效率。〔2〕HSBEMBM®采用固定化细胞技术处理氨氮废水焦化废水中COD、酚、氰和氨氮浓度比拟高，实践说明传统工艺通常要加大量的稀释水，系统才能良好运行。微生物去除氨氮需经过好氧硝化、兼氧〔缺氧〕反硝化两个阶段。硝化菌、脱氮菌的增殖速度慢，要想提高去除率，必须要较长的停留时间和较高的细菌浓度。在低温、低pHn值的条件下，固定化细胞能够保存比未包埋细胞更高的脱氮活性，在固定化载体中可以增殖。固定化细胞技术在处理氨氮废水中的主要优势在于可通过高浓度的固定细胞，提高硝化和反硝化速度，同时还可以使在反硝化过程低温时易失活的反硝化菌保持较高的活性。经对同类型废水的实际运行，得出如下结论：①脱氮是HSBEMBM®环境治理微生物技术的一个重要特点，要实现理想的脱氮效果，硝化反响彻底与否是关键。HSBEMBM®菌群来源广泛，经过特殊驯化及强化具有极佳的硝化能力，HSBEMBM®制剂中硝化菌的反响速率，可以比常规活性污泥法提高50％～200％左右，而常规的活性污泥法硝化菌的活性较差，抗氨氮负荷的能力较差。HSBEMBM®微生物制剂大大提高了系统的抗冲击能力同时也减少了反响器的体积，减少投资本钱及运行费用。HSBEMBM®环境治理微生物技术在脱除氨氮反响的硝化过程中效果明显，废水经处理后NH3-N含量可降至5mg/l以下。②HSBEMBM®环境治理微生物处理技术由于具有完整的分解链，底物分解彻底，产泥量少，只及常规活性污泥法的1/10以下，这样大大减少污泥产量，减少污泥处置的费用。同时可以大大增加污泥的泥龄，使优势菌群在系统得以充分积累，提高系统的处理能力。〔3〕新型脱氮工艺脱氮是污水中的含氮有机物被异养微生物氧化分解，转化为氨氮；然后再由硝化细菌将其转化为NO2-和NO3-；最后由反硝化细菌把NO2-和NO3-转化为N2，从而到达最终彻底脱氮的目的。基于固定化细胞技术生物流化态微生物技术可以在实施传统脱氮的根底上还可以实现“短程硝化反硝化脱氮〞，“同时硝化反硝化脱氮〞，“好氧反硝化〞，“厌氧氨氧化〞等新型脱氮途径。n“短程硝化反硝化脱氮〞工艺那么是把氨氮氧化控制在NO2-阶段，然后进行反硝化：“短程硝化反硝化脱氮〞工艺可以节省硝化曝气量、硝化碳源和反硝化反响器容积。“同时硝化反硝化脱氮〞工艺在同一个反响器中同时实现硝化和反硝化。它能使异养硝化和好氧反硝化同时进行，从而实现低碳源条件下的高效脱氮。兼性厌氧反硝化菌可以使用硝酸盐和亚硝酸盐作为最终电子受体实现“好氧反硝化〞。厌氧氨氧化：氨也可以作为反硝化的无机物电子供体。目前我们在工程实践中发现Nitrosomonaseutropha（亚硝化单胞菌）能够进行这种生物化学反响。在反硝化流化态反响器中，氨和硝酸盐同时消失　　5NH4++3NO3-→4N2+9H2O+2H+　　　　　　G0′＝-297kJ/molNH4+　　这个厌氧氨氧化过程的总反响是产能的，在理论上可以提供能量供微生物生长。亚硝酸盐是最适宜的电子受体：　　　　　NH4++NO2-→N2+2H2O　　　　　　G0′＝-358kJ/molNH4+四种新型脱氮途径的实现，可以以较低的本钱来大幅度提高生物脱氮效率。本设计特别推荐的HSBEMBM®环境治理微生物技术是一项先进的高浓度废水生化处理技术。l本工艺进行污水处理时不需要对原水采取稀释措施；nl本工艺产生的生物剩余污泥量极少，无化学污泥产生，对生产运行带来较大便利，不会对环境造成二次污染；l本工艺碱及磷盐的投加量比传统工艺大大减少。HSBEMBM®环境治理微生物技术的特点比拟见下表：工程特点/优点1HSBEMBM®微生物系统含有大量硝化菌和亚硝化菌种群，脱氮效果十分显著；微生物种群量多，耐高浓度氨氮冲击，表现型生物变异不明显；系统恢复快，脱氮功能不易退化；容易诱导短程硝化反响和好氧反硝化反响，降低耗碱量；污泥负荷比活性污泥法高，剩余污泥产出量极少；菌群一次性投放不不加，本身无毒性、无致病性、不会造成二次污染；2活性炭为微生物载体使每一滴污水中的污染物与微生物充分接触，优于挂膜法，与沸腾床法相似；无需挂填料，节省投资和运行费用;活性炭作为载体，延长污染物与微生物进行能量交换的时间，泥龄比活性污泥法长；与活性污泥法相比，生物泥沉降性能优越，可减少沉淀池容积〔外表负荷大〕；一次性与微生物共同投放，不补加；具有脱色、除臭功能；3操作方便操作人员监控O/A/O系统运行的方法易学；控制参数简单、快速；4处理达标率高COD、氨氮等主要考核指标达标稳定，出水稳定达标；5运行本钱低水电气、药剂消耗量少；6保驾运行效劳优良、可以提供长时间保驾运行；【宁钢公司案例】宁波钢铁焦化厂主厂区焦化废水主要为蒸氨废水和酚氰废水，由中冶焦耐工程技术以A2-O流程设计，业主施工，设计标准为?污水综合排放标准?〔GB8978-1996〕的二级标准，2004年建成。我公司于2007年2月采用HSBEMBM®环境治理微生物对该废水处理系统进行改造n调试，主要进水指标COD：4500mg/l、NH3-N：200mg/l。于同年9月通过环保验收。出水平均指标：COD：118mg/l、NH3-N：2mg/l，酚：0.38mg/l，CN-：0.41mg/l，油：2.6mg/l，到达和优于设计标准。2007年10月我公司开始承当该设施运营管理工作。n3.3工艺设计工艺流程：改造后工艺流程框图见图3.3.1：图3.3.1：工艺流程框图工艺流程说明：厌氧池、缺氧池和好氧池中投加HSBEMBM®微生物制剂。废水进入调节池进行均质、均量；事故时入事故池。均化后泵入除油池物理除油，除油池出水自流入气浮池。气浮出水自流入厌氧吸水井，然后泵入厌氧池。厌氧池出水自流入回流吸水井后泵入缺氧池，缺氧池用潜水搅拌，好氧采用鼓风曝气。好氧池后端增加膜组件,MBR出水直接进入处理后吸水井以备回用。好氧池出水自流入二沉池，二沉池出水自流入回流吸水井，二沉池污泥回流至缺氧池。n3.3.2改造方案说明本改造方案不撤除现有的构〔建〕筑物，尽量利用原有设施。改造内容为：①在厌氧池、缺氧池、好氧池中投加HSBEMBM®微生物制剂。②缺氧池移除填料，增加潜水搅拌机。好氧池后段增加MBR膜系统，MBR出水直接进入后处理吸水井。二沉池污泥回流至缺氧池。③其他功能单元均利旧。3.3.3构〔建〕筑物主要构建筑物均利旧，不撤除，不新建。3.3.4主要工艺设备序号设备名称技术要求单位数量备注1气浮系统　套1利旧2离心泵〔调节池〕Q=100m3/h台2利旧、1用1备3离心泵〔事故池〕Q=15m3/h台2利旧、1用1备4离心泵〔厌氧吸水井〕Q=100m3/h台2利旧、1用1备6离心泵〔缺氧吸水井〕Q=300m3/h台2利旧、1用1备7离心泵〔污泥回流〕Q=100m3/h台2利旧、1用1备8潜水搅拌机〔缺氧池〕N=11kw台4新增9离心泵〔硝化回流〕Q=200m3/h台2利旧、1用1备10MBR膜系统套2新增，详见后述11离心泵〔排水及反冲洗〕台2利旧、1用1备13污泥浓缩脱水系统　套1利旧14供风系统套1利旧18加碱系统　套1利旧19加药系统　套　1利旧注：上表中各参数为最低要求，因为是改造工程，可根据现有设备选择满足技术要求的设备。nMBR膜系统膜-生物反响器（MembraneBioreactor,MBR）技术,是一种新型高效的污水处理工艺，它用膜组件代替二沉池，大大提高了系统固液别离的能力。MBR技术是膜别离技术与生物技术有机结合的新型废水处理技术。它利用膜别离组件将生化反响池中的活性污泥和大分子有机物截留住，省掉二沉池。具有出水悬浮物少、出水稳定、易实现自动控制等优点。MRB的工艺过程如下：整套MBR系统包括：MBR膜片、膜架、自吸泵、流量计、反冲泵、电磁阀、自控系统、集水管、快装接头、总集水管、负压表、压力表、手动阀门、手动球阀、膜离线清洗系统等。产品名称数量规格MBR膜片3600片MBR-Ⅱ集水管900套∮25UPVC管膜架30套3.45×0.8×2.85（长×宽×高）膜片卡槽4230米6050n快装接头1800只流量计30支电动球阀45支手动阀门135支铜球阀900支负压表30支压力表15支总集水管30根3.45米/根，镀锌自控系统2套自吸泵30台〔15用15备〕40ZX10-40反冲泵15台WBD70-075膜离线清洗系统产品名称数量规格MBR清洗池6只4×1.5×3.5清洗泵4台WBD70-075检测泵4台中间水箱2套4×1.5×3.5电控2套3.4改造过程及保产措施本工程改造主要内容为：缺氧池移除填料并增加装潜水搅拌机；好氧池增加MBR膜系统；硝化回流管接至缺氧池等，具体步骤如下：1、厌氧池投加适量HSBEMBM®微生物制剂，恢复厌氧池功能。约30天。n1、将1﹟缺氧池及1﹟好氧池泥水用泵抽入2﹟缺氧池和2#好氧池，此时系统变为单系列运行。稀释水及生物酶投加量不变，都参加2#系列。约7天。2、移除1﹟缺氧池填料，安装潜水搅拌机。1﹟好氧池出水端安装MBR膜系统，MBR膜系统出水直接进后处理吸水井。后处理吸水井出水同时作为MBR膜反冲洗水。好氧池加装消泡喷头。二沉池出水至反响池管道关闭，污泥回流管延伸接至缺氧池。1#好氧池中投加HSBEMBM®微生物制剂，进行生化调试。约95天。3、1#系列调试完毕后，将进水切换至1#系列。停止添加稀释水和生物酶。2#系列停止进水，同1#系列进行改造。约100天。3.5改造后的优势1、稀释水及消泡水大幅减少。改造前稀释水量在90m³/h左右〔即1：1稀释〕，改造后稀释水全部去除，仅用少量消泡水〔焦化废水含有大量外表活性物质，产生泡沫不可防止，必须用消泡水压制〕。采用高压雾化喷头，整套系统消泡水量控制在15m³/h左右，因此节约了稀释水量90-15=75m³/h。由于不采用稀释水，系统运行中总水量大大减少，泵的使用会减少，原来2用1备的可改为1用1备等，生产用电也相应降低。2、HSBEMBM®环境治理微生物技术因其对高浓度污染物良好的耐受能力及降解处理能力，根据众多同类工程工程稳定运行经验，本技术不需投加任何增强微生物活性的药剂〔如生物酶〕，大大节省了废水处理系统运行本钱，带来显著的经济效益。3、根据系统现有构筑物条件，改造完成后，系统可运行更高的负荷〔根据核算，处理负荷可以到达目前实际进水负荷的2n倍〕。这将带来以下三项优势：①系统可以逐步调整至单系列运行，从而可以降低日常运行电量消耗与药剂消耗，且更便于日常管理；②当两系列全开时，在目前进水量下，我们可以接纳更高浓度污染物的生产废水，这将给蒸氨系统消减运行费用〔如减少蒸氨系统药剂消耗，提高蒸氨出水污染物浓度〕带来巨大空间；③当两系列全开时，维持目前蒸氨效果水平下，我们可以接纳更多的进水量，这将为焦化厂增容扩产提供空间。1、采用MBR膜系统，后段不需加药。出水悬浮物和色度非常低，如出水送往回用水深度处理中心，那么减轻深度处理预处理的压力。3.6恢复现有系统预案说明应业主方要求，应有改造后恢复现有系统的预案。首先，在改造过程中，我们对现有构筑物没有改动。改造最大的地方是去除现有缺氧池填料，在缺氧池中混合液搅拌反硝化效果优于填料。对于管道改造方面，我们只是对现有管道进行延伸、加装阀门，且改造量非常小。假设需恢复至现有工艺操作方式，只要切换相关阀门即可，生物酶及稀释水添加设施不作改动，仅是停止使用，假设要恢复也仅需重新启用即可。根据多个同类工程实践，我们采用的HSBEMBM®微生物制剂，其去除污染物的能力明显高于现有普通活性污泥。且现有活性污泥泵入污泥浓缩池浓缩，在需要重新使用时只需泵回生化池即可。经上分析，改造后生化系统恢复至原有状态简单易行。n4投资估算改造投资估算见下表：序号工程或费用名称费用（万元）备注101池体清理28102新增工艺设备14103MBR膜系统260104管道改造16105工艺材料300106设计15107调试及技术效劳80108专利使用费30109税金31110不可预见费20　总计794估算说明：〔1〕本估算根据业主方提供的资料计算，以废水站现有一切设施都可以正常使用为前提。〔2〕本估算不包含好氧池曝气系统的更换，如好氧池现有曝气系统不能正常使用，那么总投资需增加更换好氧池曝气系统的费用。〔3〕本估算不包括水、电增容费、保产及调试期间药剂费。化验室依托原设施，不新增设备。本报价不包含改造不需要的原污泥系统、原设备材料管线、原池内填料等清理后的运输、处置等费用。n5运行本钱分析改造前后运行本钱分析见下表：工程名称吨水运行费用〔元/m3原废水〕改造前改造后电3.32.8新水1.50.23碱0.80.61磷盐0.350.03生物酶30MBR膜系统00.59合计8.954.26从上表分析可以看出：采用HSBEMBM®环境治理微生物技术进行系统改造后：〔1〕新水用量大幅减少，系统出水总量也大幅减少；〔2〕药剂用量也减少，由于药剂投加带入的离子数量也相应减少，减轻了出水进行深度处理的压力；〔3〕由于不使用稀释水，系统电耗也相应减少；〔4〕MBR膜系统运行费用包含运行电费、离线清洗费用等MBR系统运行所产生的所有费用。n6经济效益分析本改造工程共投资794万元。吨水〔原水〕运行本钱改造前为8.95元，改造后为4.26元。系统正常运行按进水量90m3/h，年运行时间365天计算可得：〔1〕工程改造投资794万元，在改造完成后26个月内全部收回。〔2〕MBR膜的使用周期平均为3年，在第一次安装完成后更换简单，更换费用仅为第一次安装的85%，即本工程进行MBR膜更换费用为221万元。〔3〕综上，在系统改造完成后1～3年，在已收回工程投资的情况下，共减少运行费用308万元，吨水运行本钱平均降低1.30元/m3。在系统改造完成3年之后，在收回MBR膜更换费用的情况下，每年减少运行费用296万元，吨水运行本钱平均降低3.76元/m3。n7运营管理O&M污染治理设施专业运营管理可以解决污染排放企业因缺乏环境工程的专业技术和管理人员，而导致的污染设施运行不正常、管理不到位所产生的环保责任问题。污染治理设施运行管理的过程中需要专业技术人员对设施运行的稳定性、平安性负责，强调专业化管理，因此对设施工艺的认识水平、管理人员的技术素养都有较高要求；我公司在长期实践中培养了一支专业化强、业务水平高的技术管理队伍，形成了一套现场运行管理体系，并已获得业主的认可。我公司对于已建成的污染治理设施进行专业运营管理，为用户提供平安高效的设施维护、管理、培训工作，保证出水达标，转移客户的环保压力与责任。我公司污染治理设施运营管理能力已在与宁波钢铁、湘潭钢铁有限责任公司的运营管理效劳实践中得到验证。