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。