有机工业回用水处理工艺设计(上)

1、毕业设计第一章 污水处理发展概况1.1国内污水处理发展概况地球虽然有70.8的面积为水所覆盖，但淡水资源却极其有限，人类真正能够利用的是江河湖泊以及地下水中的一部分，仅占地球总水量的0.26，而且分布不均。全世界每天约有200吨垃圾倒进河流、湖泊和小溪，每升废水会污染8升淡水；所有流经亚洲城市的河流均被污染；美国40的水资源流域被加工食品废料、金属、肥料和杀虫剂污染；欧洲55条河流中仅有5条水质差强人意。20世纪，世界人口增加了两倍，而人类用水增加了5倍。世界上许多国家正面临水资源危机：12亿人用水短缺，30亿人缺乏用水卫生设施。中国水资源人均占有量少，空间分布不平衡。随着中国城市化、工业化的加速，水资源的需求缺口也日益增大。在这样的背景下，污水处理行业成为新兴产业，目前与自来水生产、供水、排水、中水回用行业处于同等重要地位。一方面，中国目前的污水处理能力尚跟不上用水规模的迅速扩张，管网、污泥处理等配套设施建设严重滞后。另一方面，中国的污水处理率与发达国家相比，还存在着明显的差距，且处理设施的负荷率低。1因此中国应完善污水处理的政策法规，建立监管体制，创建合理的污水处理收费体系，扶植国

2、内环保产业发展，推进污水处理行业的产业化和市场化。污水处理行业是一个朝阳产业，发展前景十分广阔。中国将在“十一五”期间投资3000亿元以推进城市污水处理和利用，中国污水处理行业由此迎来高速发展期。1.2国外污水处理发展概况时经济发展和水资源保护不可或缺的组成部分，其在发达国家已有较成熟的经验。如英国、德国、芬兰、荷兰等欧洲国家均已投巨资对因工业革命和经济发展带来的水污染进行治理，日本、新加坡、美国、澳大利亚等国家也对污水处理给予了较大投资，特别是新加坡并没有走先污染后治理的道路，而是采取经济与环境协调发展的政策，使该国不仅在经济上进入了发达国家的行列，而且还是一个绿树成荫、碧水蓝天、环境优美的国家。污水处理所采用的工艺技术史污水处理的核心部分。污水处理采取的工艺与很多因素有关，如进水水质、出水要求、处理水量、投资大小等，还与气候条件有关。目前污水处理的等级已经从二级处理向三级处理过渡，特别是随着水资源的日趋短缺，城市污水再生回用技术越来越受到各国的重视。也就是说现代化的污水处理厂应具有双重功能，一方面是要消除城市排水的污染问题，另一方面还要担负解决城市水资源紧缺的任务。2 日本队污水处

3、理的要求比较严格，由于国土的狭小，许多污水处理厂采用地下式。德国的主要分为自然净化和人工净化两大类。自然净化工艺是利用微生物在自然环境中的生命活动来净化污水，缺点是占地面积大，处理效率低，所需时间长，优点是能耗低，因此仅适用于小规模的污水处理。人工净化是利用人工手段改善微生物的品种及生产环境或外加药剂，已达到对污染物高效降解和去除的目的，具有占地面积小、处理效率高、运行稳定等优点，但能耗大，运行费用高，管理复杂，一般适用于大、中型的污水处理。 国外的排放标准一般要求较高。由于受纳水体的不同，美国城市污水处理后出水水质要求常常比我国的二级处理出水水质高。第二章 设计概述2.1设计任务 本次毕业设计的主要任务是完成某工业中有机工业废水处理工艺设计，以三维集团股份有限公司处理高浓度废水为例。工艺设计内容包括：1) 细化工艺流程2) 选定参数3) 计算（构筑物尺寸、管道、阀门、泵、填料、控制机监测设备、图件要求）4) 绘制符合规范的工程图2.2设计原则 1. 严格执行国家有关环境保护的各项法规2. 采用技术成熟可靠、先进合理、维修方便、投资少、运行费用低、节能的工艺，确保处理量及水质排放达到标

4、准.3. 为保证环境质量，采取减震、隔音等措施减少噪声污染，夜间噪声控制在45分贝以下。4. 为确保工程使用寿命及地下设施承载能力，工程主体构筑物及池体设计采用砼结构。第三章 工艺流程及说明3.1工艺方案分析 高浓度废水预处理系统三维公司为对厂内产生的高浓度废水进行预处理，建设了高浓度废水处理系统，处理能力为24m3/d。改系统采用催化氧化工艺对高浓度废水进行预处理，在表面催化剂-二氧化氯存在的 ，利用强氧化剂在常温常压下催化氧化废水中的有机污染物，或将大分子有机污染物氧化成小分子有机污染物，提高BOD/COD值，使之易于生化降解。经预处理后的废水在进入生化处理车间。高浓度废水预处理装置的处理工艺：废水调节池中和沉淀两级厌氧厌氧沉淀好氧沉淀高级化学氧化兼氧沉淀废水排入生化车间处理3.2废水水质分析3三维公司各车间产生高浓度废水生化特性分析见表3-1。表3-1三维集团各车间产生高浓度废水生化特性分析一览表名称概述物理性质化学性质半致死量LD50 mg/kg可生化性对微生物抑制限值处理方法参考乙醇Ethyl alcohol C2H6O无色流动性液体，具有愉快的酒香，具有灼烧感易燃90000

5、.87生物氧化醋酸乙酸 Acetic acid C2H4O2具有刺激性酸味的无色透明液体。35300.5生物氧化醋酸乙酯乙酸乙酯 Ethyl acetate C4H8O2无色、易挥发，有芬芳气味的液体， 微溶于水，溶于有机溶剂。易起水解和皂化反应。可燃，其蒸汽和空气形成爆炸混合物。56200.80生物氧化醋酸丁酯乙酸丁酯 Butyl acetate CH3COOC4H9无色、易挥发，有芬芳气味的液体， 微溶于水，溶于有机溶剂。较难水解14.130.69生物氧化正丁醇丁醇 Butyl alcohol C4H10O无色液体，有酒味蒸汽与空气形成爆炸性混合物7900.48650生物氧化VAC乙酸乙烯酯 醋酸乙烯酯 Vinyl acetate C4H6O2无色液体，与乙醇混溶，不溶于水易燃29000.596生物氧化PVA聚乙烯醇 C2H4On低温下其水溶液转变成凝胶耐盐，在硼、铬、钒、锆等化合物环境下易凝胶丁烯醛巴豆醛 Crotonaldehyde C4H6O无色液体，窒息性刺激臭味，微溶于水，可混溶于乙醇、乙醚、苯、甲苯等多数有机溶剂易燃，易爆800.22对微生物有毒性需要先进行其他氧化苯B

6、enzene C6H6无色芳香性液体易受硫氧化合物、氮氧化合物分解9300.1650微生物降解困难甲苯TolueneC7H8无色液体。不耐光催化5000极难降解29极难降解硫化氢H2S能溶解于水、酒精、乙醚等液体。常温下饱和溶液的浓度为0.1摩尔/升。易燃，与空气混合时，其爆炸极限的体积比是4.3%2.46%。急性毒物马来酸二甲酯Dimethyl maleateC6H8O4无色液体，不溶于水，溶于醚。吸入、摄入或经皮肤吸收后对身体有害。对眼睛、皮肤、粘膜和上呼吸道有刺激作用四氢呋喃Tetrahydrofuran C4H8O无色透明液体，有乙醚气味，溶于水和多数有机溶剂。易燃，易爆1650580对厌氧微生物有抑制作用，对好氧微生物无抑制作用，但难好氧降解PTMEG聚四亚甲基醚二醇 HOCH2CH2CH2CH2OnH白色醋状固体，易吸水具有良好的耐低温性、耐水解性、耐盐水性和耐霉菌性, 易受紫外射线影响.对厌氧有抑制作用，对好氧无抑制作用，但难好氧降解萘C10H8 分子量12816溶于苯、醚、无水乙醇，不溶于水与卤素、浓硫酸、浓硝酸等能发生反应生成相应的化合物。对皮肤有刺激性，能引起皮肤湿

7、疹。4900.34可生物降解丁炔二醇分子式：C4H6O286.09溶于水、酸性溶液、乙醇和丙酮、微溶于氯仿，不溶于苯和乙醚易燃，有毒，具刺激性，具致敏性125甲醛CH2O；HCHO分子量：30.03易溶于水，溶于乙醇等多数有机溶剂其蒸气与空气形成爆炸性混合物，遇明火、高热能引起燃烧爆炸800抑制微生物对有机物的氧化。3.3污水处理工艺选择 根据三维公司提供的水质数据，预估废水的COD在30000-50000mg/L（BOD/COD0.5），废水的pH6，有部分难溶于水的物质，根据三维公司的要求出水COD浓度控制在1000 mg/L左右，该高浓度废水的可生化性较好，因此该类废水的基本处理工艺流程为：厌氧与好氧结合的处理工艺。由于部分有机污染物对厌氧微生物的毒性明显强于好氧微生物，且水质变化大，依据目前国内高浓度有机废水的生物处理技术的实际应用，结合三维公司多年处理高浓度有机废水的经验，该类废水在进行生化处理前必须先进行高级化学氧化，降低废水的毒性，提高废水生化性，减轻冲击负荷，结合有机污染物对微生物的特性，将废水的好氧放置在厌氧生化处理前。本高浓度废水预处理工程的用意流程为：高级化学氧化

8、9+好氧+两级厌氧，目前高级化学氧化中运行比较稳定是臭氧氧化、Fenton试剂氧化、电催化氧化、铁碳氧化等这些方法又称为AOPS高级化学氧化手段，对本项目的废水性质选择臭氧及其复合高级氧化技术，对于生化选择好氧和厌氧结合处理工艺。4563.3.1废水的分类收集根据本工程项目的废水水质和水量特点基本上可以将废水分为两大类型：水量较大对微生物毒性较小（丁二醇厂产生的废水）、水量较小对微生物的毒性较大（有机分厂）。因此将废水的收集池分为兩格，废水量比较大的废水用管道输送到废水收集A池，其余各车间产生的废水用高浓度废水收集罐车输送到废水收集B池。3.3.2废水处理程度要求根据三维集团股份有限公司的招标文件，本次高浓度废水的处理项目进水COD浓度按40000mg/L计算，采用一次设计、一次施工、一次调试运行，出水COD浓度控制1000mg/L以内。7、83.3.3废水处理工艺优选13根据表3-1的废水水质分析，结合该公司高浓度废水处理的经验和多年运行数据统计对本次高浓度废水预处理项目的技术处理方案进行如下优选：见表3-2表3-2 废水处理技术方案优选方案名称优点缺点固定投资(￥万元)运行成本(￥元/吨)10年成本(￥万元)部分臭氧氧化+好氧+两级厌氧1、分类收集，对微生物毒性大的有机污染物进行臭氧高级化学氧化，降低了有毒微生物对系统的冲击，降低了COD冲击负荷；2、将好氧生化池和pH调节池（采用曝气搅拌方式）进行合建，进一步去除有毒物质，提高系统运行的稳定性；3、采用两级厌氧提高系统对有毒污染的抵御能力，增加了系统运行的灵活性；4、操作简单；1、好氧生化放在前端，好氧去除有机物相对较多，能耗比较高。1192.64 1.68 1469.84部分臭氧氧化+厌氧+好氧1、分类收集，对微生物毒性大的有机污染物进行臭氧高级化学氧化，降低了有毒微生物对系统的冲击，降低了COD冲击负荷；2、厌氧前置运行费用相对较低；1、好氧池后置需要单独增加一个pH中和池； 2、系统的抗有毒、高浓度负荷冲击能力较差；3、操作复杂；1210.00 2.08 1553.20 部分Fenton+厌氧+好氧1、氧化彻底；2、不受系统冲击负荷影响1、操作复杂； 3、污泥量大，处理成本高；1050.00

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