化肥厂新建污水处理及回收装置

化肥厂新建污水处理及回收装置技术文件

Xxxx公司

目录

方案编制说明 (4)

一总论 (5)

1.1概述 (5)

1.2设计依据 (5)

1.3主要设计资料 (5)

1.4设计原则 (6)

1.5采用的主要规范及标准 (6)

1.6工程范围及项目组成 (8)

二处理工艺设计 (8)

2.1进水水质、水量 (8)

2.2外排执行标准 (9)

2.3回用执行标准 (9)

2.4处理工艺选择 (10)

2.5废水处理及中水回用工艺流程说明 (14)

2.6污染物去除率及回用水、外排水设计指标 (18)

三、主要设备及构筑物 (19)

3.1各单元设计工艺参数 (19)

3.2主要建、构筑物一览表 (36)

3.3主要工艺设备一览表 (37)

四. 自动控制设计 (41)

4.1污水处理系统自动化控制简述 (41)

4.2深度处理系统自动化控制简述 (44)

4.3I/O点数统计 (51)

4.4主要自控设备清单 (52)

5.1设计依据 (53)

5.2设计范围 (54)

5.3变、配电系统 (54)

5.4配电系统 (54)

5.5照明 (55)

5.6防雷、接地及电气安全 (55)

5.7电能管理及节电措施 (56)

六公用工程设计 (57)

6.1总图设计 (57)

6.2采暖通风设计 (60)

6.3给排水设计 (61)

七机械设备选型 (61)

7.1设计原则 (61)

7.2机械设备选型原则 (61)

八环境保护、节能、消防、劳动保护及安全卫生 (62)

8.1环境保护 (62)

8.2节能 (63)

8.3消防 (63)

8.4安全卫生及劳动保护 (63)

九人员编制及管理 (66)

十.项目进度计划 (67)

十一技术经济分析 (67)

11.1工程占地 (67)

11.2工程建筑面积 (68)

11.4总装机容量 (68)

11.5运行功率 (68)

11.6运行费用 (68)

十二售后服务(质量保证措施) (70)

12.1服务承诺 (70)

12.2技术培训承诺 (70)

十三向业主提供文档明细 (71)

十四其他说明 (71)

十五施工组织设计 (72)

15.1工程概况 (72)

15.2施工组织部署及进度计划 (75)

15.3施工技术方案及分部分项工程主要施工方法 (84)

15.4施工现场总平面布置图 (126)

15.5工程质量保证措施 (127)

15.6工程安全保证措施 (134)

15.7工程进度保证措施 (142)

15.8季节性施工措施 (147)

15.9电气及自动控制安装 (156)

十六技术偏差表 .................................................... 错误!未定义书签。附件1 项目组织结构图 (168)

附件2 施工进度控制图 (169)

附图

方案编制说明

本方案是依照国家相关规范并结合我公司已完成的锦西天然气化工有限责任公司等相关生产废水工程经验的基础上，根据业主招标文件要求及现场踏勘，对工艺方案进行了认真的优化。其主要特点如下：1．针对排水水质特点将废水分为工艺废水和循环水排污两个处理系统，对工艺废水采用A/O+BAF进行处理，对循环水排污进行软化和UF+RO 深度处理，可回收75%以上的排水用作循环水补水；

2．针对工艺废水，系统前设置事故排放智能检测系统和8000m3事故水池，系统进水浓度超过设计浓度20%废水自动排放至事故池，事故过后均匀排至调节池进行处理；

3．为便于冬季保温，处理水池、水泵间均置于地下或半地下，设备、管道均设置在地下泵房或设备间内；

4．采用DCS控制系统，主要电气元件、自控仪表阀门选用进口或合资品牌，水泵、风机等设备为双电源供电及热互备，可实现除配药、除泥外的系统自动运行，同时设计了值班室、化验室等配套设施，保证维修管理的便利；

5．考虑到将来提标及扩建需要，预留了扩建所需用地及接口；

6．经测算，年污水处理和中水运行费用为366.23万元（不含折旧），每年可节约自来水和排污费用766.5万元，收支相抵年节约支出400万元；

7．我公司提供的设备保修期为自验收之日起12个月，保修期内收到用户请求30分钟内响应，24小时到达用户现场。质保期满后终身免费技术咨询，并提供广泛而优惠的备品、备件服务。

一总论

1.1概述

主生产装置有合成氨、尿素及配套的公用工程等装置，废水组成为各生产装置排水、循环水排污水、反渗透浓水等，所有废水均直接经总排污口排入污水处理厂，在非事故状态下排水基本达到国家《合成氨工业水污染物排放标准》（GB13458- 2001）要求。现要求企业新建污水处理设施确保废水达标排放及深度处理回用工程，以期实现达标排放并部分回用。

项目建成后,每天可回收中水6000m3/d以上，年少排各类污染物70%以上,对附近环境的影响将大大地减少,环境效益十分显著。由于水资源的循环利用，相当于开辟了新的工业水源，大大减轻了水资源短缺对扩建项目建设的制约性，对于企业的长远发展必将产生积极作用。

1.2 设计依据

⑴《中华人民共和国环境保护法》（1989年12月26日）；

⑵《中华人民共和国水污染防治法》（2008年2月28日修正）；

⑶《中华人民共和国固体废物污染环境防治法》（2004年12月29日修正）；

⑷《化工工厂初步设计文件内容深度规定》（HG/T20668-2000）；

⑸《化工企业给排水设计施工图内容深度统一规定》（HG/T 20572-2007）；

1.3 主要设计资料

1.3.1化工工厂初步设计文件内容深度规定（HG/T20688-2000）；

1.3.2业主单位提供的资料

1.4 设计原则

⑴贯彻国家环境保护的基本国策，执行国家和地方规定的相关法规、规范及标准。

⑵根据废水的特点和现状，采用分质处理方案，工艺技术先进、适应性强、有较好的耐冲击能力和可操作性，可在平均处理负荷40％～120％变化范围内长期稳定可靠运行。

⑶处理效果稳定，有害物去除率高，回用水质接近厂方提供的自来水水质指标要求，外排废水满足国家《合成氨工业水污染物排放标准》（GB13458- 2001）表2（大型合成氨装置新、改、扩单位）指标要求。

⑷运行、管理、操作方便，设备维护简便易行，自动化程度高。

⑸设计美观、布置合理、力求紧凑、简捷，减少占地，工艺流程合理通畅，尽量缩短构筑物间的管线距离。

⑹在保证满足达标排放和回用指标要求的情况下，运行费用(电费、药剂费)低，减少运行成本。

1.5 采用的主要规范及标准

⑴《化工工厂初步设计文件内容深度规定》（HG/T20668-2000）；

⑵《化工企业给排水设计施工图内容深度统一规定》（HG/T20572-2007）；

⑶《合成氨工业水污染物排放标准》（GB13458- 2001）；

⑷《工业企业设计卫生标准》(GBZ1-2002)；

⑸《环境空气质量标准》(GB3095-1996)；

⑹《工业企业厂界噪声标准》(GB12348-2008)；

⑺《恶臭污染物排放标准》(GB14554-93)；

⑻《室外排水设计规范》(GB50014-2006)；

⑼《石油化工废水处理设计规范》(SH3095-2000)；

⑽《石化化工企业环境保护设计规范》(SH3024-1995)；

⑾《采暖通风与空气调节设计规范》(GB50019-2003)；

⑿《工业企业总平面设计规范》(GB50187-93)；

⒀《厂矿道路设计规范》(GBJ22-87)；

⒁《建筑设计防火规范》(GB50016-2006)；

⒂《总图制图标准》(GB/T50103-2001)；

⒃《建筑抗震设计规范（2008年修订版）》(GB50011-2001)；

⒄《构筑物抗震设计规范》(GB50191-93)；

⒅《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2002)；

⒆《砌体结构设计规范》(GB50003-2001)；

⒇《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002)；

(21)《工业建筑防腐蚀设计规范》(GB50046-2008)；

(22)《给水排水工程构筑物结构设计规范》(GB50069-2002)；

(23)《石油化工企业设计防火规范》(GB50160-2008)；

(24)《供配电系统设计规范》(GB50052-95)；

(25)《低压配电设计规范》(GB50054-95)；

(26)《建筑物防雷设计规范》(GB50057-2000)；

(27)《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》（GB50062－92）；

(28)《电力工程电缆设计规范》(GB50217-94)；

(29)《反渗透水处理设备》（CB/T19249–2003）。

1.6 工程范围及项目组成

本项目工程内容：新建处理能力4000m3/d循环水排污及反渗透浓水处理装置，新建4000m3/d生产工艺废水生化处理装置，实现6000m3/d中水回用，其余废水达标排放，包括软化处理、生化处理、深度处理及其配套设施（操作间、中控室、值班室、药品库房、维修间、卫生间等）。

工程范围：从综合废水进入新建废水格栅井开始至废水净化处理后排入清水池或回用水泵出口为止，新建废水处理站内土建、工艺、给排水、电气、仪表等专业内容。

二处理工艺设计

2.1进水水质、水量

依据业主提供的资料，废水主要由生产工艺废水、循环水排污（包括RO浓水）两部分组成。生产工艺废水主要污染物为：COD、尿素、氨；循环水排污（包括RO浓水）主要污染物为钙、镁、悬浮物及盐分。因此，将两种废水分别进行处理更为经济。

本次新建4000m3/d工艺废水生化处理、4000m3/d循环水及反渗透浓水深度处理及中水回收系统，最终实现6000m3/d处理水回用补充循环冷却水，其余废水达标排放。

设计工艺废水进水水质（除PH外，单位为mg/L）

设计循环水及RO浓水水进水水质（除电导外，单位为mg/L）

3

2.2 外排执行标准

废水处理后部分外排，外排执行《合成氨工业水污染物排放标准》（GB13458- 2001）表2中大型合成氨装置新、改、扩单位排放标准，主要指标如下：

2.3回用执行标准

根据招标文件要求，废水经深度处理后大部分回用，回用部分主要水质指标接近进厂自来水水质，满足循环冷却水补水要求。

2.4 处理工艺选择

2.4.1 废水特点

由于废水来源复杂，既有主装置排水、循环冷却水系统排水，又有反渗透系统排水。排放的废水中含有有机污染物及NH3-N、P、钙、镁等无机离子。

2.4.2 废水处理工艺选择

由于企业排放的废水主要是冷却塔排污、反渗透浓水和生产工艺排水，两部分水量分别占50%。由于冷却塔排污、反渗透浓水，其COD、NH3-N等主要污染物满足排放标准，只是硬度和离子较高，只需单独处理硬度和离子；生产工艺排水离子和硬度较低，但COD、NH3-N等主要污染物需要生化处理。

因此，将冷却塔排污、反渗透浓水和生产工艺排水分别进行单独

收集和处理是本工程废水处理工艺的最佳选择。

2.4.2.1 冷却塔排污、反渗透浓水的处理

由于废水中，约50%为循环水排污和反渗透浓水，主要是Ca2+、Mg2+硬度和离子较高，其浓缩倍数为4-5倍。因此，排水硬度、离子浓度为自来水的4-5倍，在经过双膜处理的过程中会再次浓缩。如不进行软化，容易在处理过程中造成反渗透膜结垢，影响后续膜处理系统的正常运行。

为延长膜组件的清洗周期、增加膜组件的使用寿命并减少阻垢剂的用量，在回用水处理过程中采用加药软化-机械加速澄清池单元对循环水排污和反渗透浓水进行软化预处理，然后进入双膜系统处理。

2.4.2.2 生产工艺排水的处理

对于生产工艺排水，达标排放处理的主要对象是有机污染物和NH3-N、P。迄今为止，生物处理法仍是去除废水中有机污染物最为经济和常用的方法。厌氧水解－好氧工艺在处理有机物废水方面，可充分利用厌氧微生物和好氧微生物之间的互补作用，达到去除水中有机污染物的目的。

本工程采用生物法脱氮，即在微生物的作用下，将有机氮和氨态氮转化为氮气的过程。其中包括硝化和反硝化两个反应过程。废水中尿素等有机氮化合物，首先在氨化菌的作用下，分解、转化为氨态氮，这一过程称之为“氨化反应”，硝化反应是在好氧条件下，利用亚硝酸菌和硝酸菌将废水中的氨态氮转化为NO2--N和NO3--N的过程。反硝化反应是指在厌氧条件下，反硝化菌将硝酸盐氮（NO3-）和亚硝酸盐氮（NO2-）还原为氮气的过程。

硝化主要机理如下：

O H 2H 4NO 2O 3NH 22224++???→?++

-+亚硝酸菌 --??

?→?+322NO 2O NO 2硝酸菌 总反应式为：

O H H 2NO O 2NH 232

4++???→?++-+硝化细菌 反硝化主要机理如下：

O H 4CO 2NO 6OH CH 2NO 622233++????→?+--硝酸还原菌

O H 3OH 6CO 3N 3OH CH 3NO 622232+++??

???→?+--亚硝酸还原菌 总反应式为：

O

H 7OH 6CO 5N 3OH CH 5NO 622233+++????→?+--硝酸还原菌

通过以上分析可知，废水生物脱氮的方法就是创造厌氧和好氧的环境，将废水中的有机氮、氨氮、亚硝酸盐氮、硝酸盐氮最终转化为氮气，从而使废水中的总氮含量降解到相关排放标准。

A/O 法即缺氧/好氧活性污泥法，是生物脱氮的基本方法。A 池在缺氧条件下，废水中的硝态氮被微生物还原成氮气；在O 池好氧条件下，一方面水中有机污染物被微生物氧化降解，另一方面水中氨氮被硝化菌氧化成硝态氮。好氧段后的混合液回流至缺氧段，提供反硝化的氮源。该法具有较高的有机物去除率和氨氮去除率，耐冲击负荷能力强，操作参数易调节控制，出水水质稳定，且能耗较低。其流程简图见下图：

考虑到本工程的达标排放水部分或全部作为回用水处理系统的

原水，为防止A/O法处理出水的COD、总-N及其他污染物指标过高，在A/O的出水再加一级BAF滤池。

BAF滤池是陶粒曝气生物滤池（Biological Aerated Ceramicite Filter）的简称，提供了一种高效而简单的深度净化技术，具有去除SS、COD、BOD和脱氮除磷的作用。集高效传质、生化反应、生物絮凝、过滤技术于一体，通过小颗粒多孔载体的巨大比表面积来提高单位容积的生物量，极大地提高了反应器的容积利用率和处理效果。其BOD5、NH3容积负荷是常规二级处理的3-10倍，滤池中分布着较高浓度的微生物，以膜状存在于陶粒表面，可同时在生物膜表层进行好氧硝化、内层进行厌氧反硝化，配合污水回流，可实现非常好的脱氮效果。其出水清澈透明，污染物转化彻底，非常适合生活污水、城市污水以及低浓度工业废水的净化和再生处理。处理出水污染物浓度完全满足标书规定的废水排放指标要求。

2.4.3 回用水深度处理工艺选择

本工程处理后出水要求回用于循环冷却水补水，对水中硬度和离子浓度要求较高，同时要求尽可能减少生物污染。根据本工程水质特点及实际工程经验，将循环水排污和反渗透浓水进行软化后，经多介质过滤、活性碳过滤和自清洗过滤器进入超滤单元，超滤出水经保安过滤器和高压泵增压进入反渗透单元，RO出水排入回用水池。

RO出水电导一般在20-50μS，其它污染物指标也远优于循环水补水要求；而经生化处理后的废水悬浮物、COD、NH3-N、硬度、离子浓度等含量均较低，直接将生化出水过滤消毒后与循环水补水进行1：1勾兑，出水即可满足循环水补水使用要求。

对超滤系统排出的浓水回前处理系统，RO处理系统排出的浓盐

水排入反渗透浓水池，经接触氧化-沉淀-过滤处理后，与生化单元的部分排水混合后达标排放。

2.5 废水处理及中水回用工艺流程说明

2.5.1 废水处理及回用工艺流程简图

2.5.2 工艺流程说明

厂区循环水排污（包括RO浓水）和生产工艺排水需要单独管线分别收集到不同的格栅集水井和调节池，然后分别进行处理。

厂区循环水排污、RO浓水排入格栅集水井1，通过格栅截留栅渣，并经泵提升至废水调节池1（若生产出现事故，导致水中污染物浓度超出设计进水浓度20%以上时，排入事故水池），调节水质、水量，然后经废水提升泵提升至机械加速澄清池，同时加入软化药剂NaOH、Na2CO3使其与废水进行反应并将生成的沉淀物质在澄清池中分离去除(降低水的硬度,避免后续处理单元结垢),经软化后废水加入盐酸进行中和，出水排入中间水池1。然后经多介质、活性炭、精密过滤器

过滤进入超滤装置，出水排入超滤水池，再经保安过滤器过滤、高压泵加压进入反渗透装置脱盐，RO出水排入回用水池。

厂区生产工艺排水排入格栅集水井2，通过格栅截留栅渣，并经泵提升至废水调节池2（生产出现事故，导致水中污染物浓度超过设计进水浓度20%时，排入事故水池），调节水质、水量，然后经废水提升泵提升至水解酸化池（A池），水解酸化池主要作用为：将水中难降解的有机物，转化为易生物降解的有机物，从而提高废水的B/C 比，提高后续好氧生化处理效率；将水中存在的有机磷水解转化为可以直接被生物利用的正磷酸盐，在A/O池中通过生物吸收和含磷污泥排放，有利于总磷指标的降低；将水中大量有机氮氨化，便于后续硝化反应的进行。同时接触氧化池（O池）的混合液回流至水解酸化池，混合液在水解酸化池内进行反硝化反应，将大部分硝酸盐氧化成氮气；如果进水BOD较低，脱氮时碳源不足，可以利用厂内甲醇残液来补充。水解酸化池出水自流至接触氧化池，接触氧化池内设鼓风曝气，去除大部分有机污染物，并将进水中的大部分氨氮转化成硝酸盐，部分硝化液回流至水解酸化池；接触氧化池出水进入絮凝—沉淀池，根据需要投加絮凝剂，在对废水中脱落的生物膜进行絮凝反应的同时，使废水中的磷酸根形成磷酸盐沉淀在二沉池中排出，达到除磷的作用，沉淀池出水流入中间水池。同时，沉淀池污泥根据需要可回流至A池或O池，补充处理系统的微生物数量，剩余污泥排至污泥浓缩池。中间水池中的水通过提升泵提升至曝气生物滤池中进一步去除污染物、氨氮和悬浮物等。

曝气生物滤池出水自流进入砂滤池，同时投加絮凝剂进行除磷并提高过滤效果。砂滤出水一部分与RO浓水混合后实现达标排放，另一部分排入清水池，与RO产水勾兑后作为循环水补水使用。

曝气生物滤池和砂滤池需定期反冲洗，曝气生物滤池和砂滤池的定期反冲洗均通过设置于清水池中的反冲泵来完成。曝气生物滤池和砂滤池反冲出水进入废水调节池2，重新进入废水生化处理系统进行处理。

超滤是一种采用低压操作的膜过滤方式，用于截留进料流体中的细菌、病毒及其它高分子量的胶体和固体颗粒。超滤膜分离技术应具有占地面积小、出水水质好（出水SDI小于1）、自动化程度高等特点。在设定的时间内，依次进行顺序反洗，在生产出高质量的预处理产水的同时，也对超滤膜本身进行有效地自身冲洗和清洗。超滤装置安装在一个支架上，每一组超滤装置除配备必要的气动阀门、管件以外，还配备单独的流量计如产水流量计、浓水流量计，以能准确地判断超滤装置的安全运行。超滤装置进水管设有高压保护开关，以保护膜组件的使用寿命。经过超滤装置处理的水，浊度几乎等于零，有机物、胶体的含量也非常地低，能充分地保护反渗透长期稳定运行。

超滤装置反洗、清洗情况：

超滤处理后的出水排入超滤产水池，经增压泵加压进入保安过滤器去除粒度大于5μm的颗粒，由高压泵增压送入反渗透装置。反渗透元件选用美国海德能公司的PRO10抗污染膜，其具有透水量大、脱盐率高、化学稳定性好、机械强度好等优点。其元件脱盐率达99.7%。整套装置脱盐率大于97%,水利用率大于75%。进入各个元件的水在压力的作用下，透过反渗透膜，汇集后进入RO产水池。被分离、浓缩的盐份、机械杂质和胶体随小部分未透过膜的水流入浓水池。

由于反渗透膜脱盐装置为溶解固形物浓缩排放和淡水的利用，根据原水水质情况,为了防止浓水端，特别是RO压力容器中最后一根膜元件的浓水侧出现诸如CaCO3、CaSO4浓度积大于其平衡溶解度指数而结晶析出，从而损坏膜元件的应用特性，因此在进入膜元件之前设置了阻垢剂投加装置。阻垢剂是一种有机化合物质，除了能在朗格利尔指数（LSI）＝2.5情况下运行之外,还能阻止SO42-的结垢，它的主要作用是相对增加水中结垢物质的溶解性，以防止碳酸钙、硫酸钙等物质对膜的阻碍，同时它也可以降低铁离子堵塞膜的微孔。阻垢剂采用进口复合有机阻垢剂（Argo MDC220）。

经UF+RO处理单元进行深度处理后，可分离废水中残留的SS、胶体、细菌、病原体等颗粒物和90%以上的无机盐类，特别是对Ca2+、Mg2+、SO42-的去除率可达98%，其出水水质优于一级脱盐水标准。RO 出水排入反渗透产水池，通过供水系统加压与清水池混合勾兑后，回用作循环水补水。RO浓水排入浓水池，经BAF、砂滤处理后与部分生化出水混合，确保达标排放。

二沉池中的污泥定期用泵回流至酸化水解池或接触氧化池，部分剩余污泥用泵打入污泥浓缩池进行浓缩，浓缩后的污泥由污泥泵打入污泥脱水机进行脱水，脱水后的泥饼外运。污泥浓缩池的上清液和污

泥脱水机的出水也自流进入废水调节池，重新进行处理。

根据环保要求，设置8000m3事故水池，平时闲置，发生事故时通过集水池提升泵将事故废水提升至事故池暂存。待生产来水正常后，定期、小流量打入废水调节池，与正常来水一并处理。

2.6 污染物去除率及回用水、外排水设计指标

工艺废水处理系统设计处理效果表

循环水及反渗透浓水处理系统设计处理效果表

外排水水质预测表

三、主要设备及构筑物

3.1各单元设计工艺参数

⑴格栅集水池1：

集水池1用于收集厂区循环水排污及反渗透浓水，在其入口安装格栅，主要用于去除进水中的大颗粒的固体物质和飘浮物，如木块、塑料袋、纤维类物质等，以保障后续设备运行的安全。出水正常时提升至废水调节池1。在事故时，将通过阀门转换提升至事故水池暂存，避免对后续处理工艺造成冲击。

设计事故浓度为COD>50mg/l或NH3-N>10mg/l。

结构形式：钢砼结构

设计尺寸：6m×8m×4.5m

池体容积：216m3

数量：1座