环境工程毕业设计(论文)某乙烯生产企业废水处理工艺设计

引言水是人类的生命之源。

它孕育和滋养了地球上的一切生物，并从各个方面为人类服务。

水的用途大致有以下几个方面：生活用水、工业用水、农业用水、渔业用水、交通运输用水等。

一般情况下，与人类生产和生活密切相关的前三种用水不能大规模取用海洋咸水，而只能取用淡水。

以石化工业为例，它的快速发展对人民生活的提高以及社会经济的增长起到了举足轻重的作用，但不可否认的是，发展的同时，石化工业所带来的环境污染问题也比较突出。

因为行业的特殊性，石化污染物排放量大、成分复杂、危害性强，对环境所造成的影响十分严重。

乙烯是石油化工的主要代表产品，乙烯装置生产的三烯和三苯是其他有机原料及三大合成材料的基础原料[1]。

由于乙烯装置是生产石油化工有机原料的基础，是石油化学工业的龙头，所以它的生产规模、产量和技术标志着一个国家石油化工的发展水平，因此乙烯装置污染的防治便成为石油化工环保的重要一环。

只有环境管理工作的加强，预防治理的有效运行加之科学合理的推行清洁生产、资源回收，将污染降低到最小，这样石化工业作为国民经济的重中之重才能更好的服务于社会[2]。

为解决现已存在的经济发展与环境不相协调的问题，改善因乙烯生产企业所造成的的水体环境，提高人民的生活质量，因此需要进行污水管网和污水处理厂建设。

以下部分是按照某乙烯生产企业的生产情况和远期规划进行的污水处理厂的设计。

1 乙烯废水简介1.1 乙烯工业概述乙烯是石油化工的龙头，是非常重要化工原料，作用和地位没有其它的原料可以替代。

乙烯的工业下游的衍生物，比如说聚乙烯、聚丙烯等等这些产品和国民经济及人们的日常生活密不可分。

因此，乙烯是石油化学工业最重要的基础原料之一，由乙烯装置及其下游装置生产的“三烯三苯”是生产各种有机化工产品和合成树脂、合成纤维、合成橡胶三大合成材料的基础原料[3]。

工业上采用的乙烯生产方法有石油烃裂解，乙醇催化脱水、焦炉煤气分离等。

由于石油和天然气资源丰富，大规模生产乙烯成本低、质量好。

因此，大量乙烯主要用石油烃裂解法生产。

乙醇催化脱水法、焦炉气分离法只有小量生产。

在石油化学工业中，烃类热裂解和随后分离获得乙烯、丙烯等原料的设备统称为乙烯装置。

乙烯装置在生产乙烯的同时，副产大量的丙烯、丁烯和丁二烯、芳烃(苯、甲苯、二甲苯)，称为石油化学工业基础原料的主要来源。

除生产乙烯外，约70%的丙烯、90%的丁二烯、30%的芳烃均来自乙烯副产。

以“三烯”（乙烯、丙烯、丁二烯）和“三苯”（苯、甲苯、甲苯）总量计，约65%来自乙烯装置。

正因为乙烯生产在石油化学工业基础原料生产中所占的主导作用，常常将乙烯生产作为衡量一个国家石油化工生产水平的标志[4]。

1.2 乙烯工业废水的来源乙烯装置通常包括两部分，即前段的裂解、急冷段，和后段裂解气分馏及精制段。

裂解段的主要设备为裂解炉和急冷塔。

不同型式的裂解炉其乙烯收率不尽相同，但其污染源基本一致。

废气污染源为裂解炉烟气及烧焦气；废水为裂解炉清洗废水；固体废物为清焦废渣。

所不同的是，不同类型的裂解其清焦周期及方式有所不同，这可能会影响到烧焦烟气、清焦废水和清焦废渣的产生量。

但总体差异较小。

分离段可采用顺序分离流程，前脱丙烷及前加氢分离流程等。

不管是哪种流程，其产品目标均是一致的，污染源变化不大。

为了脱除裂解气中的硫，确保乙烯产品的质量，无论哪种技术，均需设置工艺水汽提单元及碱洗塔。

工艺水汽提废水和碱洗塔废碱液即为乙烯装置的主要废水污染源。

对于工艺水汽提废水，大部分经蒸汽发生器产生蒸汽，送乙烯裂解炉回用作稀释蒸汽，其余送生化处理系统处理。

废碱液是乙烯装置较难处理的一个污染源，其COD值通常可达到10000ppm，硫化物的含量可达到15000ppm，工程上必须对其进行预处理。

目前，比较成熟的预处理工艺为高温湿式氧化法处理工艺，该工艺采用氧化法原理将废水中的硫转化为亚硫酸钠和硫代硫酸钠[5]。

1.3 乙烯工业废水的特点及危害乙烯工业生产过程中，产生的污水水量较大，污水中所含的有机污染物成分复杂，浓度高，波动大，主要有含油污水、含硫污水、含酚污水等，COD 和BOD含量都较高。

由于乙烯废水含有大量的含油、含硫、含酚物质的特点，因此废水的危害主要表现在：油类物质漂浮在水面，形成一层薄膜，能阻止空气中的氧溶解于水中，使水中的溶解氧减少，致使水体中浮游生物等因缺氧而死亡，也妨碍水生植物的光合作用，从而影响水体的自净作用，甚至使水质变臭，破坏水资源的利用价值。

对于鱼、虾、贝类长期在此类污水中生活将导致其体内内含有油、酚及硫类物质，而不宜食用，而且在水体表面的聚结油和硫化物之还有可能燃烧产生安全问题。

1.4 乙烯工业废水治理技术进展针对乙烯污水的特点，目前处理工艺主要采用生化法，其中活性污泥法使用较为广泛。

对于来自各个装置的污水，首先采用预处理，将其污染物含量较大程度的去除，然后将各装置的废水收集，集中处理。

乙烯装置产生的废碱液是一种典型的高浓度、难生物降解的有机工艺废水，含有油、挥发酚、硫化物和无机盐，COD值高达数万甚至数十万，pH值不小于10，须对其进行适当的预处理后才可排放。

国内外的诸多研究结果证明，湿式空气氧化法是较理想的废碱液预处理方法，经此法处理后的废碱液不再具有恶臭气味，COD值大幅下降，后经生化系统适当处理便可达标排放。

湿式空气氧化法又分为低压、中压、高压法。

低压湿式空气氧化法(LPWAO)因具有氧化工艺简单、操作简便、运行成本低等优点，而被国内外乙烯装置广泛采用。

经预处理后，废水集中处理时，采用格栅、沉砂、隔油、气浮、曝气、二沉池及过滤等方法，对乙烯废水进一步处理，使处理后的废水达到可排放的标准[6]。

2 设计说明书2.1 概述2.1.1 设计任务完成某乙烯生产企业污水处理系统的设计。

设计范围为污水处理厂工程。

2.1.2 设计依据依据《毕业设计任务书》的要求进行设计。

2.1.3 采用的主要规范和标准(1)给排水设计手册第一册《常用资料》；(2)给排水设计手册第五册《城镇排水》；(3)给排水设计手册第十册《器材与装置》；(4)给排水设计手册第十一册《常用设备》；(5)室外排水设计规范(GB/ 50014－2006)；(6)给水排水制图标准(GB/T50106－2001)；(7)《山东省半岛流域水污染物综合排放标准》(DB37/676－2007)。

2.1.4 设计要求2.1.4.1 污水处理厂设计原则(1)污水厂的设计首先必须确保污水经过污水厂处理后达到排放要求。

考虑现实的经济和技术条件，以及当地的具体情况（如施工条件），在可能的基础上，选择合适的处理工艺流程、构筑物形式、主要设备设计标准和数据等。

(2)污水处理厂采用的各项设计参数必须可靠。

设计时必须充分掌握和认真研究各项自然条件，如水质水量资料、同类工程资料。

按照工程的处理要求，全面地分析各种因素，选择好各项设计数据，在设计中一定要遵守现行的设计规范，保证必要的安全系数。

(3)污水处理厂设计必须符合经济的要求。

污水处理工程方案设计完成后，总体布置、单体设计及药剂选用等尽可能采用合理措施降低工程造价和运行管理费用。

(4)污水厂设计应当力求技术合理。

在经济合理的原则下，必须根据需要，尽可能采用先进的工艺、机械和自控技术，但要确保安全可靠。

(5)污水厂设计必须注意近远期的结合，不宜分期建设的部分，如配水井、泵房及加药间等，其土建部分应一次建成；在无远期规划的情况下，设计时应为今后发展留有挖潜和扩建的条件。

(6)污水厂的设计在经济条件允许情况下，场内布局、构筑物外观、环境及卫生等可以适当注意美观和绿化。

2.1.4.2 污水处理工程运行过程中应遵循的原则在保证污水处理效果同时，正确处理城市、工业、农业等各方面的用水关系，合理安排水资源的综合利用，节约用地，节约劳动力，考虑污水处理厂的发展前景，尽量采用处理效果好的先进工艺，同时合理设计、合理布局，作到技术可行、经济合理。

2.1.5 设计规模(1)污水厂的处理水量按最高日最高时流量设计。

(2)污水厂的日处理量：污水量远期为10000m3/d，近期8000m3/d，污水厂主要构筑物拟分为二组，每组处理规模为5000m3/d。

2.1.6 设计参数表2-1 进出水水质Table 2-1 Water quality of influent and effluent进水水质(mg L-1) 出水水质(mg L-1) BOD5500-600 ≤30COD 800-1000 ≤100油180-200 ≤5挥发酚40-60 ≤0.5苯40-60 ≤0.1SS 180-200 ≤70pH 6-9 6-9该水经处理后，水质符合山东省半岛流域水污染物综合排放标准(DB37/676－2007)，2010年1月1日起执行标准中的二级标准。

2.2 工艺比较和选择2.2.1 常见工艺的比较2.2.1.1 活性污泥法活性污泥法工艺是一种广泛应用而行之有效的传统污水生物处理法，也是一项极具发展的污水处理技术，这体现在它对水质水量的广泛适应性，灵活多样的运行方式，良好的可控性，以及通过厌氧或缺氧的设置使之具有生物脱氮、除磷的效能等方面。

活性污泥法的主要优点是能以相对合理的费用得到优良的出水水质，这是因为排放之前细胞物质就从废水中去除；主要缺点是可控制性差。

要达到期望的水质，往往需要复杂的操作能，提高微生物对环境和水质变化的适应能力。

2.2.1.2 生物膜法生物膜法是一类生物处理法的统称，包括生物滤池、生物转盘、生物接触氧化、曝气生物滤池及生物流化床法等．其共同特点是微生物附着生长在滤料或填料表面，形成生物膜。

生物法的主要优点固着于固体表面上的生物膜对废水水质、水量的变化有较强的适应性，操作稳定性好；不会发生污泥膨胀，运转管理较方便；由于微生物固着于固体表面，即使增殖速度慢的微生物也能生长繁殖；有机物代谢对较多的转移为能量，合成新细胞即剩余污泥量较少。

主要缺点活性生物难以人为控制，因而在运行方面灵活性较差；由于载体材料的比表面积小，故设备容积负荷有限，空间效率较低[7]。

2.2.2 工艺流程的选择根据任务书所给的原始资料，并结合实际情况，通过上述比较分析，本设计采用活性污泥法，工艺流程见图2-2图2-2 工艺流程图Figure 2-2 The craft flow chart2.3 污泥处理工艺2.3.1 污泥水分去除的意义和方法污水处理厂的污泥是由液体和固体两部分组成的悬浮液。

污泥处理最重要的步骤就是分离污泥中的水分以减少污泥体积，否则其他污泥处理步骤必须承担过量不必要的污泥体积负荷。

污泥中的水分和污泥固体颗粒是紧密结合在一起的，一般按照污泥水的存在形式可分为外部水和内部水，其中外部水包括孔隙水、附着水、毛细水、吸附水。

污泥颗粒间的孔隙水占污泥水分的绝大部分（一般约为70%～80%），其与污泥颗粒之间的结合力相对较小，一般通过浓缩在重力的作用下即可分离。