化工废水处理设计方案

化工废水处理设计方案 Document serial number【NL89WT-NY98YT-NC8CB-NNUUT-NUT108】

××××环境工程有限公司

永川金翔化工污水处理工程

设

计

方

案

重庆天雄机电设备有限公司

二○××年××月××日

目录

第一章总论

项目概况

重庆永川金翔化工厂(现已关停)紧邻成渝铁路和成渝高速公路，关闭前具有年产6万吨煤焦油和万吨碳黑生产能力，生产过程中产生的含有酚、氰、油、氨、多环芳烃及大量有机物污染物，现滞留于消防水池和循环水池及地表中，对厂区地表水及土壤环境造成严重污染，经检测，水体中超标污染物主要是COD和苯并芘，受其他企业影响部分污水含有少量总氰化物。污水如果不经处理直接排入水体，将会给生态环境带来一系列危害，主要包括：

①有机物（COD）排入水体后，在有溶解氧的条件下，由于好氧微生物的呼吸作用，被降解为CO2、H2O与NH3，同时合成新细胞，消耗掉水体的溶解氧，与此同时，水体水面与大气接触，大气中的氧不断溶入水体，使溶解氧得到补充，这种作用称为水面复氧。若排入的有机物量超过水体的环境容量，则耗氧速度会超过复氧速度，水体出现缺氧甚至无氧；在水体缺氧的条件下，由于厌氧微生物的作用，有机物被降解为CH4、CO2、NH3及少量H2S等有害有臭气体，使水质恶化“黑臭”。

②氰化物是一种剧毒物质，水中的氰离子通常使生物血液中的血色素、细胞色素、含铁离子的酶和含铜的酪氨酸酶中的金属离子形成氰络合物，使其失去生理活性，以至窒息而死。人体摄入HCN超过50mg时，在几秒钟到几分钟内即可出现中毒症状，如头痛、眩晕、意识障碍、痉挛、体温下降以致死亡；人如长时间少量摄入将出现慢性中毒症状，如头痛、胸部和腹部有重压感等。氰化物对鱼类有很大的危害，当水中的CN-含量达～L时，即可使鱼致死。

③苯并芘是一种较强的致癌物，主要导致上皮组织产生肿瘤，如皮肤癌，肺癌，胃癌和消化道癌。苯并芘除诱导胃癌和皮肤癌外，还可引起食管癌，上呼吸道癌和白血病，并可通过母体使致畸。随食物摄入人体内的苯并[α]芘大部分可被人体吸收,经过消化道吸收后,经过血液很快遍布人体，人体乳腺和脂肪组织可蓄积苯并芘。人体吸收的苯并芘一部分与蛋白质结合，另一部分则参与代谢分解，与蛋白质结合的苯并芘可与亲电子的细胞受体结合，使制细胞生长的酶发生变异，使细胞失去控制生长的能力而发生癌变。

因此，根据环保要求，该工厂水池内积水要求处理后达到《污水综合排放标准》（GB 8978-1996）一级标准后就近排放到临江河内。受贵公司委托，我公司对该污水治理设计如下治理方案，本方案实施后，各项指标均能达到当地环保验收标准。

污水特征

污水水量

根据甲方现场测量提供的数据，循环水池和消防水池及原污水处理站内滞留水量见下表：

表1-1、场区所需处理水方量

需处理污水约30000 m3，要求4个月时间处理完成，因此，污水处理量如下。

污水设计水量Q=300m3/d；

设计日运行时间：24h；

水利变化系数Kz=；

小时平均设计流量q eq=h。

污水水质

《重庆市金翔化工实业有限责任公司原址场地环境风险定量评估报告》中对循环水池和消防水池分别采集1个水样，样品检测结果显示循环水池和消防水池两处地表水体都存在部分污染因子的超标情况，超标污染物质包括COD和苯并(a)芘。

表1-2、地表水样品检测结果（mg/L除pH）

注：①黑体为超过《污水综合排放标准》（GB8978-1996）一级标准。

②水池内垂直方向上水质变化较大；

③受现场条件和采样工具限制，未能采到不同水深的水质；

根据前期的评估工作，在场地采样过程中涉及到土壤开挖到一定深度时出现渗水的情况，水样检测结果为氰化物超标。

表1-3、浅层滞水样品检测统计结果

设计该项目进水各污染指标如下表：

表1-4、设计进水水质单位：mg/L

设计依据

1.3.1 排放标准

出水水质按照《污水综合排放标准》（GB 8978-1996）一级标准执行，主要污染物排放标准如下表：

1.3.2主要参考资料

《污水综合排放标准》（GB8978-1996）

《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）

业主方提供的其他资料及相关国家标准规范

《三废处理技术工程手册》化工出版社 2000年第一版；

《建筑设计防火规范》GBJ16-87 ；

《水处理设备制造技术条件》JB2932-86；

《建筑结构荷载规范》GB50009-2001；

《给水排水工程结构设计规范》GBJ69-84；

《建筑防雷设计规范》GB50057-94（2000版）；

《供配电系统设计规范》GB50052-95；

《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》GB50062-92；

《给水排水设计手册(1～11册) 》中国建筑工业出版社 2004年；

设计原则

污水处理工艺选择原则

⑴根据进水水量、水质特点和出水水质标准的要求，采用国内外成熟可靠、先进高效、经济合理的处理工艺，确保出水达《污水综合排放标准》（GB8978-1996）表4中的一级排放标准。

⑵根据技术成熟、经济合理、操作运行方便、维修简易的原则进行总体设计和单元构筑物设计，并充分注意节能，力求减少动力消耗，以节约能源，降低处理成本及运行费用。

⑶设计中充分考虑环境问题，设计新颖美观，布局合理，并尽量采取措施减少对景区周围环境的影响，合理控制噪声，气味及固体废弃物，防止二次污染。做到噪声低，基本无异味，不影响周围环境。

⑷专用设备的选型进行充分比选，寻求性能价格比最优的产品。设备应运行稳定可靠，效率高，管理方便，维护维修工作量少，价格适中。

⑸所选用的仪器、仪表及设备等在立足于主要选用质量稳定可靠，售后服务好的国内产品的同时，力求吸收国外的先进技术，适当选用性能优良，价格适中的国外产品。

⑹处理工艺运行安全可靠，操作简单，调节灵活，管理方便；站内设置必要的监控仪表，运行管理结合实际，尽量考虑自动化，以提高管理水平，减少人员编制。监控仪表和自动化设备应运行稳定，维修维护方便。

⑺工程建设完成后，达到社会效益，环境效益、经济效益的最佳统一。

总之，采用的工艺技术必须具有实用性、高效性、可靠性、稳定性和自动化。

污泥处理工艺选择原则

⑴污水前段预处理产生的化学污泥通过排泥管进入消防水池沉淀，待消防水池污水处理完后与池底污泥一道通过自然干化后外运处理。

⑵污泥处理按照环保部门的要求，应因地制宜采取经济合理的方法进行资源化处理，防止污泥产生的二次污染。

设计范围

本设计范围为：自消化水池、循环水池、原污水站水池开始至处理后的排放口为止，包括各污水处理设备、排泥系统、加药系统、给水系统、排水系统的设计及其相应设施、管道系统的设计。池底污泥干化外运处理等其它辅助设施另行设计。

第二章工艺选择及说明

污水处理工艺选择

污水常用处理工艺

处理低浓度含氰、多环芳烃(苯并芘)污水常用的方法主要分为三大类：物理法、生化法和化学法。

(一)物化处理技术简介

物化法是在污水中加入絮凝剂、助凝剂，在特定的构筑物内进行沉淀或气浮，去除污水中的污染物的一种化学物理处理方法，物理方法仅能除去50～85%，无法彻底降解多环芳烃，一般不单独使用，仅作为化学处理的辅助工艺。常用的物理处理单元主要有：加热、絮凝沉淀、吸附、过滤。

1、加热法：

水中的苯并[a]芘可通过加热煮沸使其浓度降低，当加热至沸时，其含量可减少37%～57%，其他多环芳烃也可在加热煮沸过程中部分地被除去。

2、絮凝沉淀

絮凝沉淀通过加入絮凝剂、助凝剂，使胶体在一定的外力扰动下相互碰撞、聚集，形成较大絮状颗粒，从而使污染物被吸附去除。常用的处理设施有：竖流沉淀池、斜管沉淀池、辐流沉淀池、平流沉淀池等。絮凝沉淀在焦化污水处理中常用，一般可去除40％～50％的CODcr、60％～80％的色度， 15%～85%的苯并[a]芘。

向污水中加入FeSO4或FeS04+Na2SO3，使氰化物生成铁氰化物沉淀(Me2Fe(CN)6?XH2O)；pH＞8时，重金属生成氢氧化物沉淀除去。

3、吸附

吸附是利用固体表面的分子或原子因受力不均匀而具有多余的能量，当污染物碰撞到固体表面时，受到吸引而停留在固体表面的过程。常用的有：活性炭、硅藻土、树脂吸附剂等。用活性炭吸附可以去除污水中的荧蒽、苯并[al芘、苯并芘、3，4-苯并荧蒽、11，12-苯并荧蒽等。含氰污水中的O2和氰化物，在活性炭表面上O2和H2O生成H2O2(活性炭本身作催化剂)，又在铜盐作用下，发生氰化物被H2O2氧化分解的反应。

4、过滤

过滤是去除化学沉淀和生物过程未能去除的微细颗粒和胶体物质。主要有：各类滤池、各种膜材过滤器等。如果用合成絮凝剂及通过活性炭吸附过滤，所得到的处理水，其多环芳烃的含量可达到食用水的标准。

(二)生化处理技术简介

生化法是利用微生物的作用，使污水中有机物降解、被吸附而去除的一种处理方法。由于其具有降解污染物彻底、运行费用相对低、基本不产生“二次污染”等特点，被广泛应用于有机污水处理中。生化处理技术主要分为厌氧和好氧。厌氧包括：水解酸化、UASB等；好氧主要包括：生物膜法、活性污泥法等。

1、厌氧技术

厌氧技术是在无氧的条件下，由兼性菌及专性厌氧菌降解有机污染物，最终产物是二氧化碳和甲烷。厌氧生物反应通常被划分成两个阶段过程：第一阶段是水解酸化阶段，第二阶段是甲烷发酵阶段。在印染污水处理中常将厌氧控制在水解酸化阶段，来降解污水中部分污染物，同时提高污水的可生化性。一般CODcr去除率为20％～40％，色度去除率可达40％～70％。

2、好氧技术

好氧技术是由好氧微生物降解污水中有机污染物，最终产物为水和二氧化碳。常用的主要有：活性污泥法、接触氧化法，一般CODcr 去除率为70％～95％。

当污水中氰化物浓度较低时，利用能破坏氰化物的一种或几种微生物，以氰化物和硫氰化物为碳源和氮源，将氰化物和硫氰化物氧化为CO2、氨和硫酸盐，或将氰化物水解成甲酰胺，同时重金属被细菌吸附而随生物膜脱落除去。

生物处理能够降低运行成本，由于污水中含酚、硫等对微生物生理活动产生抑制作用的物质，生物处理需要一定时间的培养驯化，多环芳烃(苯并芘)生化法处理时间太长，且去除率只有30-40%。

三、化学处理技术简介：

在去除氰化物及多环芳烃(苯并芘)的化学方法有光氧化和化学药剂氧化两大类。

1、光氧化法：

在光氧化过程中，水中的多环芳烃是在光诱发所产生的单线态氧、臭氧或轻基游离基的作用下发生氧化降解的。苯并[a]芘可因光氧化而去除56%，并形成苯并[a]芘-3,6-二酮或其他二化合物，以及一些未知的化合物。

2、化学氧化法

主要是臭氧氧化、氯氧氧化、高级氧化法。

⑴氯碱氧化法：

又称两段处理法，效果稳定，是破坏污水中氰化物的较成熟的方法。其原理是采用氯气或液氯、漂白粉将污水中氰氧化成CO2和N 2等无毒物质。各种含氯氧化剂除氰反应原理都是水解生成 HClO，再利用HClO的强氧化性破氰。反应分两个段段进行，反应进程控制条件

严格，反应器设计复杂，需要的控制设备较多，余氯易产生二次污染。

投加的药物中，次氯酸钠应用最为广泛，也比较方便，但成本较高；漂白粉易于使用，但难溶于水，反应不够充分，沉渣产量较高，且难于掌握准确的投加量，因此成本也较高。液氯虽然成本低，但气操作危险，易引起安全事故，装置成本也较高；二氧化氯是一种强氧化剂，与氯气相比，它具有氧化性更强，操作安全简便，受 PH值的影响较小。

⑵臭氧氧化法：

臭氧是人们熟知的强氧化剂，也能够用于处理很稀的含氰废液。其机理是在碱性PH11～12下用O3氧化氰化物，生成HCO3-和N2。对游离CN-可去除99%，处理水的CN-浓度可降至L。臭氧氧化法操作简单方便，无需投加其他化学物质，处理水质良好，只需臭氧发生器即可。

氰化物与臭氧之间按下列反应式进行反应：

CN-+O3 CNO-+O2

2CNO-+3O3+H2O 2HCO3+N2 +3O2

反应基本原理与过程与氯碱处理法基本相同，也按二段进行反应。但反应条件与氯碱法有些不同。

第一段的反应产物为CNO-，CNO-毒性大减，仅为CN-的1%，经第二段反应，可达到完全无害的程度，反应的最终产物是重碳酸盐(HCO3)和氮(N2)，并释放出臭氧的还原物O2，O2溶于水中能够起到改善水质的作用。反应生成物中不含有害成分，产生的沉渣量少是臭氧氧化分解处理法的一大优势。

臭氧去除多环芳烃的效果比其它氧化法为好。水溶液中的

4µg/L的苯并[a]芘用µg/L臭氧处理3分钟，则其残余

量为µg/L；用L的臭氧处理5分钟，则残余量为

µg/L。增加臭氧浓度，延长作用时间，可以提高去除率，但残余量总不会低于µg/L。

⑶高级氧化法

高级氧化法是在污水中产生大量的·OH，·OH能够无选择性地将污水中的难降解有机污染物降解为二氧化碳和水。高级氧化法可以分为Fenton试剂法、湿式氧化法、光催化氧化法、超声声化学氧化法等。张秋波等利用湿式催化氧化法对煤气化污水的研究表明，在合理的处理时间内酚、氰和硫化物的去除率接近100%，COD去除率达65%～90%。曹曼等〔4〕用光催化氧化法处理焦化污水，并研究了催化剂、pH、温度和时间对处理效果的影响，研究发现，加入催化剂后，经过紫外光照射lh，可将污水中所有的有机毒物和颜色全部除去。

2.1.2 污水处理工艺

根据前述及我公司类似污水处理工程的实践，由于该污水水质波动较大，采用单一方法不能保证出水质要求。臭氧氧化法可同时去除该污水中超标的氰和苯并芘两种主要污染物，并且操作方法简单，不产生污泥、去除率高。絮凝沉淀和活性碳吸附过滤，可进一步降低苯并芘等污染物浓度，因此选用“絮凝沉淀+臭氧氧化+吸附过滤”组合工艺，可以保证出水水质稳定达标排放。设计污水处理站工艺主要由三部分组成。

1）前段预处理段：

前段预处理主要采用物化处理，包括格栅除渣、滗水器、絮凝沉淀池等构筑物，格栅主要为去除水池污水的中的落叶及其它块状、条状物质；滗水器主要是吸取水池中的上清液，絮凝能有效的去除污水

中大部分的悬浮及胶体状有机物、同时去除污水中的重金属离子，避免对后续处理设施产生堵塞、抑制作用，降低后续处理设施运行负荷。

2）化学处理段：

化学处理段采用臭氧化工艺，主要有臭氧氧化塔、臭氧发生器，氧化塔内加入催化剂，快速实现对污水中氰化物、苯并芘等污染物质的氧化处理。出水余氧收集后通过燃烧处理。

3)吸物过滤段：

吸附过滤处理主要采用活性碳吸附，进一步降低污水中氰化物和苯并芘含量，保证出水水质达标排放。活性碳采用臭氧再生活化处理4）、污泥处理段：

污泥处理段主要是针对循环水池和消防水池水位降低，露出底泥后，对池底进行开沟排水，汇集泵出，消除池底大面积积水，加快池底污泥自然干化。

污水处理工艺流程图

处理设备安装在原消防水池旁预留位置。为充分利用设备，加快处理进度，考虑到循环水池和消防水池污染物浓度差异，污水分两个阶段进行处理。工艺流程如下图。

××××永川项目污水处理工艺流程图一

污水处理工艺特点

预处理前段设置人工格栅，格栅有效栅距5mm，能有效去除污水中的落叶及其它块状物质，确保后续设施的正常运行；安装滗水器提水，可以保证进水水质均匀，降低水质波动，保证后续反应稳定运行，确保出水水质；

絮凝沉淀能有效的去除大部分的悬浮苯并芘、金属盐、硫化物等有害物质及有机污染物质，降低COD,有效降低后续生物处理设施的运行负荷；

通过自动加碱装置提高一段氧化塔内污水的PH值，氧化塔内安装微孔曝气装置，提高臭氧的溶解速度，可以加快氰化物的氧化分解，提高CN-的去除率，氧化塔内添加活性碳作为催化剂，可减少氧化反应时间，提高设备负荷，节省设备制造成本。

通过吸附塔内活性碳吸附过滤进一步去除水中的污染物，确保出水水质稳定达标。

设备选型合理、可靠、运转方式灵活，可根据进水水质、水量调节运行方式和参数，最大限度的发挥处理装置和处理构筑物的处理能力，确保出水水质稳定达标；

2.3.2 工艺流程说明

第一阶段：在循环水池安装滗水器，取其上清液，将污水提升至一级氧化塔内，并加碱调节污水PH值，污水与氧接触，在触媒载体的催化剂作用下，污染物被氧化分解，经过管道自流进入下一段氧化塔内，污染物进一步被分解后自流进入超滤吸附塔，进一步去除水中的污染物，最后进入清水池达标排放。氧化塔内剩余臭氧通过管道收集后统一处理(见工艺流程图一)。

第二阶段：将原污水处理池内污水加絮凝剂沉淀后泵到消防水池混合。将消防水池污水和循环水池污水混合提升至絮凝反应池，经絮凝沉淀后，去除污水中大量的污染物后，污水提升至氧化塔，加碱调节PH值至9-11后，氧化去除污水中的氰化物、苯并芘和金属离子，氧化塔出水经超滤吸附进一步去除污染物，出水达标排放(见工艺流程图二)。

沉淀池污泥通过排泥管排放到消防水池。消化池水和循环水池水位降到一定程度后，并对水池底进行开沟排水，将水汇集到最低洼处并挖坑作为集水函，池底污泥利用阳光自然干化后再行处理。

2.3.3各污水处理系统去除率说明

污水处理各主要单元去除率预测如下表所示：

表2-1 各单元格去除效率分析表

2.3.4 污水处理设施总平面布置

污水处理设施总平面布置遵循以下原则：

⑴与现厂区整治总体规划相衔接；

⑵满足工艺要求并按照不同功能分区布置；

⑶污水处理设施功能明确，设备布置紧凑，减少占地面积；

⑷临时设备控制房位于水处理设施旁，视角和控制均开阔；

⑸臭氧发生器设置在氧化塔附近，节省管道；

⑹设备布置统一规划，便于操作和管理；

污水处理设施平面布置除了遵循上述原则外，具体还应根据进水方向、排水具体位置、工艺流程特点及站址地形、地质条件等因素进行布置，做到流程合理、管理方便、经济实用。

污水站高程布置

1.在满足工艺流程的前提条件下，尽量减少开挖、回填，减少外运，节省工程投资。

2.在布置构、建筑物时，基础尽量布置在原状土层，尽量少做基础或不做基础。

3.在满足工艺要求的前提下，尽量利用高差使污水、污泥自流，减少提升。

4.竖向布置在满足最小覆土的前提下使各种管线埋深尽可能浅，当管道交叉时，原则上压力管让重力管、小管让大管。

5.工程布置将电力、自控管沟放置最上层，中层是给水管、小口径污水、污泥管，下层是大口径的污水管污泥管和站内污水管。

2.3.6处理设施、设备的选择

由于该厂原污水处理站已损毁，就近没有同类污水处理厂能够容纳处理此类污水。污水处理完后设施设备均需拆除，因此考虑采用可移动的成套处理设备，减少设施设备的浪费。

污水处理设施能否稳定、正常的运转，与污水处理站设施、设备的选择有十分密切的关系。所以本污水处理站的设备在运行期内免费维修、更换易损件。

本设计主体设施采用钢结构，布置结合建筑美学，以适应周围环境。关键设备和灵敏元件如加药泵、鼓风机、自动仪表探头等均选用性能优良，质量可靠，使用寿命长产品，这些设备在我公司承接的许多工程应用中取得十分满意的效果；同时根据我公司多年的环保设施运行管理经验，精心选用一批质量可靠、运行稳定的国产设备，既保证质量，又能节省投资。

污水处理选用设备均采用高性能设备，大大降低了设备的维修强度。当污水站设备需要维修时于现场直接维修或至设备维修间维修或返厂维修，本设备维修间仅作日常简单设备维修和备件设备存储用。