废水站废气治理工程设计方案
废水站废气治理工程设
计方案
1、工程概况
1.1项目由来
本项目为千辉企业投资的千辉药业有限责任公司在的独资建设项目，该公司在市经济技术开发区民营科技园区二园征地25亩成立了千辉药业（）有限责任公司。于2007年4月15日动工兴建，总投资6000万元人民币。项目投产后主要生产：MCT、DAF、HSP等数个医药中间体产品。
公司已建有废水处理站，废水主要来自生产车间的各个生产工序，废水中主要含有机溶剂等污染物。由于各废水处理工段将散发一定量的恶臭气体，为进一步做好项目的环境保护工作，避免对厂区和周围的大气环境产生影响，我公司在现场调研和收集相关资料和工程分析的基础上，配套编制了本套废水处理站的废气治理设计方案，供环保部门和业主参考。
1.2设计依据及规
（1）《中华人民国环境保护法》及其它相关环境保护法律、法规和规章；
（2）《建设项目环境保护管理条例》，国务院令[1998]253号；
（3）《关于环境保护若干问题的决定》，国务院国发[1996]31号文；
（4）《恶臭污染物排放标准》（GB14554-93）中的二级标准；
（5）《大气污染物综合排放标准》（GB16297-1996）二级标准；
（6）《工业企业设计卫生标准》（JT36-79）;
(7)《通用用电设备配电规》（GBJ50055-93）；
(8) 《低压配电装置及线路设计规》（GBJ54-83）；
(9) 《电气装置安装工程配线工程施工及验收规》（GB50258－96）；
（10）业主提供的有关资料和介绍；
1.3设计原则：
(1) 设计符合可靠、卫生、安全、节能的原则；
(2) 处理后的废气能达到设计标准要求，且能保证长期稳定运行；
(3) 在平面布置方面，力求占地面积少，尽量减少工程投资；
(4) 废气处理设备在运行上有较大灵活性及可调性，以适应处理量、浓度变化；
(5) 符合国情的自动化程度，最大限度地减少人力投入；
(6) 在设计中充分考虑二次污染的防治，合理解决污水及噪声控制问题，采取减振，降噪等措施，保护环境卫生；
(7) 操作运行与维修管理简单。
1.4 设计围
本工程的设计围为从废气收集开始至废气排出口为止的处理工艺、结构、电气等专业设计。1.5排放标准
根据企业所处位置和当地环保管理部门的要求，废气排放执行《恶臭污染物排放标准》（GB14554-93）中二级标准和《大气污染物综合排放标准》中二级标准。
表1-1 《恶臭污染物排放标准》（GB14554-93）中二级标准
1、备注*：参考GB16297-1996说明，无组织监控按表1.3-3中小时值的4倍。
2、备注：本项目的排气筒高度设置为20m。
3、参考标准：
（1）、GBZ 2 2002工业场所有害因素职业接触限值：二氯甲烷时间加权平均容许浓度TWA 200 mg/m3；乙酸乙酯时间加权平均容许浓度TWA 200 mg/m3；乙腈时间加权平均容许浓度TWA 10 mg/m3。（2）、乙醇参考原联车间空气中有害物质的最高容许浓度1000mg/m3。
2废气污染物产生情况
废气污染物主要来源于该公司的污水处理站，其处理单元有：中和池、沉淀过滤池、活性炭吸附池、预曝气调节池、沉淀水解池、厌氧生物滤池、一级生化池、二级生化池、斜管沉淀池、砂滤池、污泥浓缩池、污泥干化池等，这些单元不同程度地有恶臭气体无组织排放。根据甲方现场实际情况（中和池、沉淀过滤池、预曝气调节池、沉淀水解池等，几个池已建有彩钢房密闭），根据甲方意见，现在将彩钢房的废气收集后进入废气处理系统，同时将污泥浓缩池和污泥干化池产生的废气密闭加盖收集后一并进入废气处理系统进行处理。
（1）中和池：车间的酸性废水和碱性废水进入中和池进行中和反应，废水中含有有机物，在反应的过程会有放热现象，有气味产生；
（2）沉淀过滤池：中和池反应的废水形成的沉淀物，在沉淀过滤池进行沉淀将水中的污染物去除；（3）活性炭吸附池：活性炭吸附水中的有机物，会有气味产生；
（4）预曝气调节池：为了使管渠和构筑物正常工作，不受废水高峰流量或浓度变化的影响，需在废水处理设施之前设置调节池。对于有些反应，如厌氧反应对水质、水量和冲击负荷较为敏感，所以对于工业废水适当尺寸的调节池，对水质、水量的调节是厌氧反应稳定运行的保证。调节池的作用是均质和均量，调节污水pH值、水温，有预曝气作用，在工作的过程中会有气味产生，气味稍重。（5）水解酸化池：主要功能是将大分子的有机污染物降解成小分子的化合物，有利于微生物的代，可提高污水的可生化性。水解酸化池会产生较重的恶臭气体，对周围的影响较大。
（6）厌氧池是厌氧微生物将有机物代的功能，降低废水的COD，厌氧一般包括了水解酸化阶段，同时延续了水解酸化到产甲烷阶段，因此厌氧更彻底的将有机物分解。厌氧阶段会产生较重的恶臭气体，对周围的影响较大。甲方咱不考虑将此部分废气进入废气处理系统。
（7）、生化处理池：采用好氧处理工艺，池底采用曝气装置，在压缩空气与水接触过程中，气体会生化过程产生的有气味的物质协带出来，因此在池上有异味产生，恶臭气味稍轻一些。生化池的运行情况不同，会有不同的异味产生，但气味稍轻，甲方暂不考虑加盖。
（8）污泥浓缩池：本污水工程为生化处理工艺，因此，污泥池污泥均有生化剩余污泥，经过化后，污泥会产生厌氧反应，也有恶臭气体产生，对周围的影响较大。
（9）污泥干化池：污泥浓缩后，进入干化池体，污泥在干化的过程中产生恶臭气体。对周围环境影响较大，对周围的影响较大。
3、废气密闭系统设计
3.1加盖方式
加盖的方式有两种，一种是加高盖，一种是加低盖。加高盖的具体做法是在需加盖的构筑物上加一个高度约1～5m的大盖，将所有的池面、设备均罩在里面（走道板外挑可以不罩在里面）；加低盖的具体做法是在构筑物水面上加一个高度不超过2m的盖，将所有的走道、设备均露在盖外，仅将污水水面罩住。
现厂方污水处理站部分水池无加盖收集措施，影响周边环境。本方案拟对所需加盖部分新建加盖收集系统。
池体采用低加盖方式密闭以减少废气气量，减少设备投资，节约运行费用。
3.2加盖材料
加盖的材料种类很多，比较适用于污水池密闭的轻型加盖材料有板＋钢骨架、玻璃钢＋钢骨架、膜材料、全PP材料、全玻璃钢材料。这几种材料的比较见下表3-1。
从表3-1及图3-2、3-3和3-4可以看出，对于投资大、池体跨度大的城市污水处理厂采用新型的防腐膜材料较好，而工业企业采用全PP或者全玻璃钢、较为适宜。而采用其他材质时由于钢骨架支撑部分不可避免地放在顶盖部，由于池顶加罩后使其部腐蚀性气体浓度成倍增加，在辐射下温度很高，部的钢结构极易腐蚀，一般寿命在2～3年，即在短时间就面临整个结构的二次建设。实践证明即使是钢构采用不锈钢材质，在腐蚀性环境中耐久性仍得不到保证，而且成本非常高。
表3-2各种加盖材料的比较
在现场查勘的基础上，针对千辉药业（）有限责任公司废水站的实际情况，经业主方调
研，决定对需要加盖的池体采用玻璃钢加盖。
3.3玻璃钢（FRP）加盖的优点
(1)轻质高强
玻璃钢的相对密度在1.5~2.0之间，只有碳钢的1/4~1/5，可是拉伸强度却接近，甚至超过碳素钢，而比强度可以与高级合金钢相比。根据已有的工程经验，玻璃钢加盖系统的强度除了能够满足自身的荷载外，还能在恶劣气候条件下承受雨雪的重量，且能满足设施日常的检修维护。
(2)耐腐蚀性能好
FRP是良好的耐腐材料，对大气、水和一般浓度的酸、碱盐以及多种油类和溶剂都有较好的
抵抗能力。已应用到化工防腐的各个方面，正在取代碳钢、不锈钢、有色金属等。
(3)电性能好
是优良的绝缘材料，用来制造绝缘体。高频下仍能保护良好介电性。微波透过性良好，已广
泛用于雷达天线罩。
(4)热性能良好
FRP热导率低，室温下为1.25~1.67kJ/（m·h·K），只有金属的1/100~1/1000，是优良的绝热材
料。在瞬时超高温情况下，是理想的热防护和耐烧蚀材料。
(5)可设计性好
①可以根据需要，灵活地设计出各种结构产品，来满足使用要求，可以使产品有很好的整体性。
②可以充分选择材料来满足产品的性能，如：可以设计出耐腐的，耐瞬时高温的、产品某方向上有
特别高强度的、介电性好的，等等。
③盖体端面固定采用膨胀螺栓，盖体设计成可拆卸式，方便日常操作。
(6)工艺性优良
①可以根据产品的形状、技术要求、用途及数量来灵活地选择成型工艺。
②工艺简单，可以一次成型，经济效果突出，尤其对形状复杂、不易成型的数量少的产品,更突出它的工艺优越性。
3.4废气收集案例
3-1某企业污水处理站玻璃钢（低盖）加盖图某企业污水处理站玻璃钢（高盖）加盖图
图3-3 反吊氟碳纤维膜加盖图
图3-4 某企业污水处理站纯PP加盖图
4、废气收集及输送系统设计
与密封系统一样，作为臭气控制和处理系统的一个重要组成部分，废气收集及输送系统设计也是一个极为重要的关键要素。废气收集及输送系统设计得合理与否很大程度上影响着整个臭气控制和处理系统的处理效果。
4.1 收集管路系统设计：
（1）收集风管的选择：加盖部分的收集风管采用PP圆形风管，在末端支管设吸风口；末端支管的流速按5～8m/s设计，主风管设计风速按8～12m/s设计。按照收集的气量和压力在风管上安装调节风门，风管用角钢支架固定，穿过道路部分架空布设，架空高度视具体地形、构筑物情况而定。
（2）在无详细致臭物质浓度的情况下，臭气流量通常用空间换气方式确定。其规模与收集空间和操作环境有关。
（3）输送管道：输送管道采用PP圆形管道。
（4）由于主风管管道比较长，考虑到热胀冷缩，在主风管上设置膨胀节。
4.2 废气收集部分风量统计：
各池产生的气量一览表
4.3、风量确定
总气量为11364 m3/h，考虑到15%的漏风系数，设计风量为13000m3/h。
5、废气处理设计
5.1废气处理工艺的选择
目前，废水站恶臭气体的处理工艺有：活性炭吸附法、等离子体法、生物法、焚烧法以及化学吸收法等。
活性炭吸附法广泛应用于治理含挥发性有机物废气，可以较彻底地净化废气，但活性炭很容易饱和，一般活性炭吸附法处理中高浓度的有机废气，需要配合其他设备使用，如：洗涤、初效过滤
等。
等离子体法投资费用较高，目前仅在部分市政污水和泵站的恶臭气体处理中进行应用，此法在本项目中不适用。
生物法运行费用省，对低浓度废水站恶臭气体处理效果较好。但一次投资费用高，恶臭气体浓度高时去除效率偏低，因此生物法在本项目中也不适用。
焚烧法初次投资费用较高，且本废水处理站产生的恶臭气体热值很低，使得运行费用过高，在本项目中不适用。
化学吸收法含碱吸收和氧化吸收等方式，初次投资费用省，运行费用较低，抗冲击能力强，适用于处理中低浓度的废水站恶臭气体。
本项目采用化学吸收法+活性炭纤维吸附
5.2、工艺流程图
水洗碱液
该废水站恶臭气体玻璃钢加盖密闭后经收集支管进入废气总管，在负压作用下进入第一级水洗塔，水洗塔将废气中易溶于水的污染物被水洗涤到水中（主要污染物：甲醇、乙二醇、异丙醇、丙三醇、无水醋酸、氨气、丙酮、盐酸氯丙嗪、氨磺酯等易溶于水的物质），而废气中的主要成分是H2S、醋酸、盐酸等酸性气体经过第二级碱洗塔，经过碱液喷淋洗涤后，废气中的酸性污染物得以去除，而废气中不溶于水和碱的物质如：甲苯、丙烯晴、二氯甲烷等气体，进入第三级活性炭纤维吸附装置，经活性炭纤维吸附装置净化后的废气由风机送排气筒高空排放。
碱液每天定量补加，碱吸收塔的循环液定期更换，视出气情况调整更换周期，更换下来的废液排入污水处理系统。
5.3填料吸收塔结构及其工作原理
填料吸收塔是以塔的填料作为气液两相间接触构件的传质设备。填料吸收塔的塔身是一直立式圆筒（附图示），底部装有填料支承板，填料以乱堆或整砌的方式放置在支承板上。填料的上方安装填料压板，以防被上升气流吹动。液体从塔顶喷淋系统喷淋到填料上，并沿填料表面流下。气体从塔底送入，与液体呈逆流连续通过填料层的空隙，在填料表面上，气液两相密切接触进行传质。填料吸收塔属于连续接触式气液传质设备，两相组成沿塔高连续变化，在正常操作状态下，气相为连
续相，液相为分散相。
当液体沿填料层向下流动时，有逐渐向塔壁集中的趋势，使得塔壁附近的液流量逐渐增大，这种现象称为壁流。壁流效应造成气液两相在填料层中分布不均，从而使传质效率下降。因此，当填料层较高时，需要进行分段，中间设置再分布装置。液体再分布装置，包括液体收集器和液体再分布器两部分，上层填料流下的液体经液体收集器收集后，送到液体再分布器，经重新分布后喷淋到下层填料上。
5.4吸附法工作原理及吸附材料介绍：
A、吸附法治理有机废气的基本原理：
由于固体表面上存在着未平衡和未饱和的分子引力或化学键力，因此当此固体表面与气体接触时，就能吸引气体分子，使其浓聚并保持在固体表面，此种现象称为吸附。吸附法就是利用固体表面的吸附能力，使废气与大表面的多孔性固体物质相接触，废气中的污染物被吸附在固体表面上，使其与气体混合物分离，从而达到净化的目的。根据气体分子与固体表面分子作用力的不同，吸附可分为物理吸附和化学吸附，前者是分子间作用力的结果，后者是分子间形成化学键的结果。活性炭纤维吸附就是采用物理吸附。
B．吸附材料
传统可作为净化有机废气的吸附材料有活性炭、硅胶、分子筛等，其中活性炭应用最广泛，效果也最好。其原因在于其他吸附剂(如硅胶、金属氧化物等)，具有极性，在水蒸气共存条件下，水分子和吸附剂材料性分子进行结合，从而降低了吸附材料的吸附性能，而活性炭分子不易与极性分子相结合，从而提高了吸附有机废气的能力。
而近几年来，一种新型的吸附材料活性炭纤维（以下简称ACF）正在逐渐替代活性炭并越来越多的被使用。活性炭纤维（ACF）是20世纪80年代后期发展起来的一种新型微孔炭质吸附材料。由于其独特的孔隙结构和表面特性，使其在对低浓度物质的脱除方面显示了独特的性能。具有比表面积大、有效吸附容量高、吸脱附行程短的特点。活性炭纤维的孔径结构单一，孔径均一而且更小，均匀分布在炭纤维表面，主要是微孔。活性炭纤维的比表面积（1000-3000m2/g）大，活性炭纤维的吸脱附行程短很多、脱附、再生能耗低，强度高、不脱粉、寿命长、不会造成二次污染。安全性高，更换周期长，投资省
5.5主要处理设备：
（1）吸收塔
风量：13000 m3/h；
尺寸参数：Φ×H=1800×7500mm；
空塔流速：1.42m/s；
材质：纯PP；
数量：2座；
备注：下部带副水箱，带填料，除雾装置。（2）活性炭纤维吸附装置
风量：13000 m3/h；
尺寸参数：L×W×H=2880×1550×1700mm；
空塔流速：0.3m/s；
材质：纯PP；
数量：1座；
（3）离心风机
型号：HF301B
流量：13000m3/h
压力：4000Pa
功率：22.5kW
材质：玻璃钢，相对底座+避振器
数量：1台
品牌：顶裕。
（4）循环水泵
型号：80UHB-20
流量：50m3/H
扬程：20米
功率：5.5kW
材质：聚乙烯
数量：2台
品牌：卧龙
（5）排气筒
风量：13000m3/h
尺寸参数：Φ×H=700×20000mm
塔气速：9.39m/s；
材质：纯PP；
备注：含保护架和避雷针
（6）电气控制系统
电控箱、风机变频器（ABB）、电控元件
5.6吸收液添加及更换
第一级水洗塔的循环液循环到一定的时间，循环液中的有机物浓度增高，吸收效率降低；第二级的碱洗塔，喷淋的碱液与废气中的酸性成分反应生成盐类，盐份不断增高，吸收效率下降，因此按工程经验，一般5~7天更换全部吸收液，共约5.0m3，
5.7电气系统
本工程电气为三级负荷，包括废气处理系统各装置的动力配线、电气控制和接地等，由业主负责将总电缆接至控制箱。
废气处理系统采用交流380/220V低压供电，新增装机总容量34.12kW，新增实际运行容量最大为34.12kW，具体见表
装机容量表
考虑到有效功率因素，实际有电量：34.12×24×0.75=614.16kW·h
废气处理系统的构筑物一般属于三类防雷，为了防止直接雷击，在排气筒顶部设避雷保护。由业主负责现场照明、消防设施及火灾报警工程的设计安装。
6、经济效益分析
6.1运行费用
在现有污染物产生源强的情况下，按220天/年和24h/天的运行时间计，废水站废气治理运行费用见表，即年运行费用约 12.99万元。其中药剂消耗数量暂估，具体由调试后确定；人工以废水站人员兼职操作，不计新增人工费。
废水站废气治理工程运行费用表
6.2、主要经济指标
千辉药业（）有限责任公司废水处理站恶臭废气治理改造工程的主要经济指标有：
（1）废气污染因子：NH
3、H
2
S、硫醇及其他小分子含硫有机物
（2）设计总风量：13000m3/h
（3）废气治理投资：详见报价单。
（4）日运行最大费用：590.9元/d。
7、工程进度
1、初步方案图纸编制 15天
2、设备制作及外购件订购（含土建时间） 20天
3、进场安装调试 15天
4、工程总耗时：50天
洁天环保科技 2011-05-17
（下有附件，附件中有工程实例）洁天环保科技近三年部分类似工程业绩