硫酸厂废水处理工程设计

硫酸厂废水处理工程设计
硫酸厂废水处理工程设计
一、基础资料
1.设计原则
(1)废水处理系统具有良好的稳定性，能确保出水达标排放。

(2)废水处理系统避免二次污染的产生，做到能源的部分回收。

(3)废水处理系统具有较低的运行成本。

2.编制采用的主要规范、标准和资料
(1)《室外排水设计规范》（GBJ14-87）1997年版
(2)《城镇污水附属建筑和附属设备设计标准》（CJJ31-89）
(3)《污水综合排放标准》(DB31/199-1997)
(4)《低压配电装置及线路设计规范》（GBJ57－83）
(5)《建筑设计防火规范》（GBJ16-87）
3.废水水质、水量及设计标准
3.1废水水质及水量
废水分二部分，一部分为高浓度有机废水，另一部分为冷却水、冲洗水及生活污水等混合污水。

其中高浓度有机废水近期流量40m3/d，远期发展规模为
120m3/d，主要含有乙二醛、甲醛、乙醛及硫酸二甲酯等，其水质如下：
表9－30 硫酸厂高浓度有机废水水质
COD
cr
12000 mg/l
BOD
5
8000 mg/l
水温40℃
其余污水流量约为5000m3/d，水质由于无实测数据，本方案设计时考虑两种水
质情况，即水质情况A：COD
cr ＝250 mg/l及水质情况B：COD
cr
＝350 mg/l；BOD
5
以BOD
5/COD
cr
=0.5计，两种情况污水中SS均以200 mg/l计。

则两种情况下水质
如下表示。

表9－31 硫酸厂生活污水、冲洗水及冷却水等水质
水质指标水质情况A( mg/l) 水质情况B( mg/l)
COD
cr
250 350
BOD
5
125 175
SS 200 200
3.2出水水质
表9－32 硫酸厂废水处理出水水质要求
COD
cr
100 mg/l
BOD
5
30 mg/l
S2- 1 mg/l
SS 70 mg/l
*按照《污水综合排放标准》(DB31/199-1997)二级标准
4.工程概况
某硫酸厂原于七十年代末设计建造了三车间污水处理工程，并于八十年代进行了改建，由于工厂生产等原因，该改建后工程也于九十年代初停止运行，但现有装置未拆除，旧装置现共占地约2400m2，由于停产已有5年以上，原有设备如泵、鼓风机等因年久失修已不能使用，部分构筑物也已难以使用，仅有4座沉淀池、1座澄清氧化池及1座压滤机房经检修后尚可继续使用，其具体尺寸及材料如下表示。

为尽可能的降低造价，与本方案工艺相符合的构筑物尽可能的改造后使用。

表9－33 硫酸厂废水处理部分可使用原有构筑物
构筑物名称规格材料数量
沉淀池* φ7000×9900砼 4
澄清氧化池φ7000×7250A
3
1 压滤机房13500×10000×10000砼 1
*原总图尺寸与表格所例略有差异。

二、废水处理工艺的确定
1.废水的特征
本项目废水分两部分，其中高浓度有机废水主要含有机污染物，其
BOD
5/COD
cr
=0.7，具有非常好的生化降解性，流量按远期发展流量120m3/d设计。

另一部分为生活污水，同普通生活污水相似，也具有较好的生化降解性，流量以5000m3/d设计。

2.废水处理工艺的选择
有机废水处理通常可选用生化法及化学法与物理化学法等。

常用的物理化学法有混凝沉淀、浮选、超滤、反渗透等。

混凝沉淀法、浮选适用处理悬浮物高的废水。

废水经混凝沉淀处理后，处理出水SS低，但可能需要进行pH调整，单采用此法只能去除废水中的悬浮物和胶体物质，对溶解性的物质不能去除，而硫酸厂废水中主要含甲醛、乙二醛等溶解性有机物质，用物化法难以达到较高的处理效果。

物化方法具有设备容积小，化学污泥量大，COD较难达标，运行费用大的特点；膜处理技术－所谓膜，是指在一种流体相内或两种流体之间有一层薄的凝聚相物质，它把流体相分隔成互不相通的两部分，膜可以使流体相中的一种或几种物质透过，而不允许其它物质透过。

膜能使溶剂透过的现象通常称为渗透，膜使溶质通过的现象称为渗析，利用膜的选择透过性来进行浓缩和分离的现象为膜分离技术。

膜分离技术有如下特点：
(1)膜分离技术在分离过程中，不发生相变化，也不发生相变化的化学反应。

(2)在膜分离过程中，不需要从外界物质加进其它物质
(3)膜分离可在常温下得到分离，因此对热敏性和对热不稳定的物质比较适合。

(4)需要定期进行维护，膜的集留物难以处置，运行成本高。

膜技术目前主要用于开发新的水资源，用膜技术进行海水淡化和苦咸水淡化来解决水资源的不足，但采用膜技术来处理工业废水，还是近年来的方向，在如何降低水处理投资和运行成本，如何处置膜的集留物尚需进一步研究。

有机废水最为常用的处理方法是生化法，生化法具有运行成本低，处理效率高，处理效果稳定，运转经验丰富、有机物适用范围广的特点，此法广泛应用于城市污水处理厂和以有机污染物为主的工业废水领域。

根据废水的进水
水质BOD
5/COD
cr
³0.5，具有良好的可生化性，据此以生物法为主辅以其他方法来
处理此类废水，在技术上是可行的，经济上是合理的。

虽然本项目的废水可生化性较好，但是高浓度有机废水的绝对污染量
高，表现COD
cr 非常高，要求处理后的出水COD
cr
要求达到100 mg/l，采用通常
的好氧方法难以经济的达到此要求。

而与好氧法相比，废水厌氧处理具有以下一些优点：
(1)可实现部分能源回收；
(2)运行成本低。

据有关资料统计，以厌氧法运行成本为100％(不含产气价值)，好氧法则为319％；
(3)厌氧处理设备负荷高，占地少，厌氧反应器容积负荷比好氧法要高得多，单位反应器容积的有机物去除量也因此要高得多；
(4)厌氧处理产生的剩余污泥少，且剩余污泥脱水性能好，浓缩时可不使用脱水剂；
(5)厌氧处理对营养物质的需求量少，约为好氧法的30％；
(6)厌氧处理可以处理高浓度的有机废水，当废水浓度较高时，不需要大量稀释水；
(7)厌氧方法的菌种可以在中止供给废水与营养的情况下保留其生物活性与良好的沉淀性能至少一年以上。

它的这一特性为其间断的或季节性的运行提供的有利条件；
(8)厌氧系统规模灵活，可大可小，设备简单且易于制作。

2.1 厌氧滤器(AF)
厌氧滤器(AF)是采用填充材料作为微生物载体的一种高速厌氧反应器，厌氧菌在填充材料上附着生长，形成生物膜，生物膜与填充材料一起形成固定的滤床，该工艺特别适用于低相对分子质量的溶解性废水，悬浮物浓度较高的废水易堵塞滤床，本项目废水主要含甲醛、乙醛及乙二醇等低分子量污染物，水温达到40℃，无须加热就可保持适宜温度，且进水SS含量也不高，符合AF 工艺的要求和适宜范围，故本方案拟采用AF工艺处理高浓度有机废水。

高浓度有机废水经厌氧处理后，虽然去除有机物的绝对量较大，但其出水也相对较高，仍需后续处理才能达到排放标准，因此本方法拟将高浓度有机废水部分经厌氧法处理后，再经好氧处理后回用，或进入稀污水处理系统，达标后排放。

2.2 生物过滤
生物过滤是将生物膜处理和过滤工艺结合在一起的新型污水处理技术，具有以下特点：
(1)占地面积小
由于生物滤池中过滤和生物处理是同时进行的，处理水和污泥的分离是在生物过滤池内完成，所以不必设沉淀池，而且生物滤池内生物与污水接触面积增加，处理能力大大高于传统的接触氧化处理方法；
(2)空气溶解效率高，能耗低
通常的活性污泥处理方法，从曝气管出来的空气在水中的停留时间一般为2～3秒，而采用生物过滤处理，池底部的曝气要通过小颗粒滤材以及生物的
间隙最终达到水面，其在水中的停留时间长达20～30秒，因此大大提高了空气在水中的溶解效率，节省供电能源在三分之一以上。

(3)负荷能力高，处理效果稳定
由于滤池装有6～10mm的多孔性滤料，为生物的生长、附着提供了很大的表面积，因此，生物与污染物反应的接触面积大；另外，在生物滤池处理中，保证污泥处于高活性状态，将使处理效率大大提高，对生物过滤池的生物活性调节，采用反冲洗方法来进行，根据进水和气温等因素设定合适的反冲洗条件，并自动控制反冲洗过程的进行。

根据目前的技术水平，与接触氧化法相比，生
物过滤法的有机物氧化分解(BOD
5去除)和硝化处理(Org-N、NH
3
－N转变为NO
X
－
N)效率，比接触氧化法高3倍，即污水处理量可提高3倍。

(4)自动运行，管理方便
生物滤池的管理与反冲洗条件、过程由计算机进行控制管理，24 h连续自动运行，管理效率高且方便。

2.3 涡凹气浮系统(CAF)
由于AF反应器会带出一定量的生物菌体，多以SS的形态表现出来，为充分利用这部分生物体的作用，将其排放至后继的调节池，调节池还接纳来自其他来源的污水，经调节池混合后出水含有大量的SS，直接进入生物过滤池会造成过滤池负荷过高，因此在生物滤池前设气浮池，气浮池采用新型涡凹气浮系统。

涡凹气浮系统是专门为了去除工业和城市污水中的油脂、胶状物以及固体悬浮物而设计的系统，其通过独特的涡凹曝气机将“微泡”直接注入污水中而无需事先进行溶气，然后通过散气叶轮把“微泡”均匀地分布于水中，不可能发生阻塞现象，其具有如下特点：
(1)投资省；其不需要压力容器、空压机和循环泵等设备，大大减少了投资费用。

(2)运行费用低廉；整个系统所需功率小，而且维修和人工操作极少。

(3)效率高；固体污泥能够自动和连续地从废水中去除，污泥的去除和储存是以的方式进行，因此也降低了污泥处理的费用。

(4)由于没有机械设备，操作非常简单。

(5)由于对废水处理是一个好氧过程，因此臭气问题得到了较好的解决。

除此以外，当废水水质发生波动致使COD值升高时，也可调整气浮前的加药品种，以发挥气浮的去除效率，以保证后续处理设施的出水水质并达到排放要求。

并且，由于高浓度有机废水的产生量较小，收集较困难，因此本方案考虑是否可以与生活污水分开处理。

根据以上分析，本方案拟采用如下工艺流程：
图9－17 硫酸厂废水处理工艺流程
上述总排口的污水处理分二种情况，即水质A与B。

表9－34 硫酸厂废水处理各段处理效果分析
流量(m3/d) COD
cr ( mg/l) BOD
5
( mg/l) SS( mg/l)
1 有机废水120 12000 8000 200
2 AF反应器出水120 1800 1200 200
3 气浮池出水120 1260 960 100
4 1#生物过滤池出水120 200 30 100
5 生活污水及其它水5000 250(350)* 125(175)* 200
6 2＃生物过滤池出水5000 100 30 70
*括号内为B情况水质，其余水质指标相同。

三、废水处理单体构筑物设计与计算
1. 高浓度有机废水处理方案构筑物设计
1.1 1#调节池
由于废水流量变化较大，故设置调节池，池体为矩形钢砼结构。

调节时间8h，则有效容积为40m3，有效水深为3.5m，调节池尺寸为4m×2.9m×4.3m。

内设二台潜水泵，其流量为5m3/h，扬程为15m，单泵功率为0.75kW；设筛网1只。

1.2. AF反应器
/m3.d，共设2座，有效 AF池为矩形钢砼结构，容积负荷为4.6 kgCOD
cr
水深为6m，每座单体尺寸为4.7m×4.7m×7m，总有效容积为313m3，填料装填率为50％。

沼气经储气罐存储供锅炉使用或自燃。

1.3. 储气罐
储气罐为圆形钢结构，共1座，单体尺寸为fφ5.7m×6m，总储气时间为12h。

储气罐配燃烧器1只。

1.4. 1#生物过滤池
生物过滤池为矩形钢砼结构，一座，单体平面尺寸为6.0m×6.0m，池深为4.5m，有效水深4m，生物滤池容积负荷为0.75 kgBOD
/m3.d，滤料高度为2m，
5
装填率为50％。

1.5. 鼓风机房
鼓风机房平面尺寸为3.5×2.9m，机房配置2台(一用一备)TSB65型风机，每台风量为2.21m3/min，功率4kW。

1.6. 气浮池
池体为钢结构，尺寸2.4m×0.9m×1.8m。

功率为1.87kw；另配加药系统一套，功率为0.75kw。

1.7. 出水池
池体为钢结构，尺寸1.8m×1.5m×3.4m。

配置1台潜水泵，流量为5m3/h，扬程为15m，单泵功率为0.75kW。

高浓度废水的平面图略，流程图见附图一。

2. 冲洗水、冷却水及生活污水处理方案设计
a.水质情况A方案设计
2.1. 闸门井
在2#调节池前设置闸门井，闸门井有效尺寸为4.8m×2.2m×4.3m；选用1台CF－400型格栅机，栅间距为3mm，电机功率为0.75kW；并备用一台B400不锈钢手动格栅。

在正常状态下，污水由闸门井进入2＃调节池，而在检修及事故状态下，由闸门控制，污水直接进入排放泵站。

2.2. 2＃调节池
考虑到生活污水及冲洗废水流量变化较大，故设置2#调节池，池体为不规则矩形钢砼结构。

调节时间5h，则有效容积为1029m3，有效水深为3.5m，调节池尺寸为17.6×4.8×4.3m+19.8×10.6×4.3m。

池内设三台潜水泵(二用一备)，其单台流量为110m3/h，扬程为15m，单泵功率为11kW；潜水泵上部为泵房，平面尺寸为6.2×3.8m。

使水质较为稳定，在调节池内采用预曝气方式。

2.3. 2＃生物过滤池
2＃生物过滤池由二部分组成。

一部分利用原有沉淀池改建后使用，原沉淀池为园形钢砼结构，共四座，每座单体直径为7m，池高9.9m。

改建后水池直径不变，有效水深4m；新建部分的2＃生物过滤池也为园形钢砼结构，一座。

单体直径为4m，池高5.5m，有效水深4.2m.总的生物滤池容积负荷为0.93 /m3.d，滤料高度为2m，装填率为50％。

滤池进口设流量槽一个。

kgBOD
5
2.4. 污泥浓缩均衡池
浓缩均衡池为矩形钢砼结构，1座，中间设隔墙，平面尺寸为
f7.6m×4.5m，有效池深4m，浓缩时间约为16h，配置污泥搅拌机1台，单机功率为1.5kW。

2.5. 污泥脱水机房
污泥脱水机房利用原有压滤机房，其尺寸为13.5m×10m×10m，三层楼房，底层为污泥脱水和污泥堆棚。

机房内配置两台板框脱水机，每台过滤面积30m2，功率为2.2kW；配置两台螺杆泵，电机功率为6.2kW；配置两套加药、混合器及计量系统。

楼房上部改为值办室、检修室和休息室。

2.6. 鼓风机房
鼓风机房平面尺寸为7.4×3.8m，机房配置6台(五用一备)TSC80型风机，每台风量为3.41m3/min，风压49kPa,功率7.5kW。

2.7. 出水池
出水池为钢砼结构1座；平面尺寸为2.4m×2.4m，池深4.4m，有效水深4m。

水池配潜水泵二台(一用一备)，其单台流量为25m3/h，扬程为14m，单泵功率为2.2kW。

b.水质情况B方案设计
在水质情况B条件下，闸门井、2＃调节池、污泥浓缩均衡池、出水池、污泥脱水机房及改建部分的2＃生物过滤池。

其差别在于：
3. 新建部分的2＃生物过滤池
新建部分的2＃生物过滤池也为园形钢砼结构，一座。

单体直径为9m，池高5.0m，有效水深4.2m.总的生物滤池容积负荷为0.99 kgBOD
/m3.d。

5
4. 鼓风机房
鼓风机房平面尺寸尺寸不变，为7.4×3.8m，机房配置6台(五用一备)TSC100
型风机，每台风量为4.88m3/min，风压49kPa,功率11kW。