技术协议欧美-敏慎(会议定稿).doc
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1、陶氏化学集团废水处理中试技 术 协 议甲 方:浙江欧美环境工程有限公司乙 方:上海敏慎环保科技有限公司日 期: 2012年09月 目录1总则42设计基础42.1设计依据42.2原水水源及水质42.3产水规模及水质要求52.4主要控制点62.5公用工程条件62.6化学品消耗72.7运营成本73设计原则和标准74工艺系统描述94.1工艺流程94.2.物料平衡框图104.3工艺系统简述115设备选型要求206系统控制与仪表206.1控制系统概述206.2主要控制回路216.3仪表217设备规范228装置设计、操作原则279安全设计规范2710取样计划表2711供货范围与工作范围2812设计联络与技术
2、文件2812.1设计准备2812.2设计会议2912.3OMEX提供的文件2913质量及性能保证2913.1性能保证基础2913.2性能保证2914服务29DOW RESTRICTED - For internal use only买方: 浙江欧美环境工程有限公司 30 卖方:上海敏慎环保科技有限公司1总则1.1本技术协议适用于陶氏化学集团超滤膜生产废水中试试验工程1.2中试处理水量:高浓度废水5t/d。2设计基础2.1设计依据(1)陶氏化学集团制膜废水中试水量水质表及处理后排放标准(2)上海敏慎环保科技有限公司错流多相催化氧化技术规范(3)水污染控制工程设计规范(4)环保机械设备设计、制造、
3、安装及质量检测通用标准2.2原水水源及水质废水来源于陶氏化学浙江湖州超滤膜生产车间排放的污水。超滤膜生产一般采用热致相分离法(TIPS),在生产过程中会用到聚乙烯砒咯烷酮(PVP)作为溶剂。生产废水产生于膜的清洗工序,废水中除Ca2+、Cl-等离子外,主要有机物是聚乙烯砒咯烷酮。聚乙烯砒咯烷酮是由乙烯基砒咯烷酮聚合而得,简称PVP,分子量5000700000。 PVP是无臭、无味的白色粉末或透明溶液。具有优良的溶解性、低毒性、成膜性、络合性、表面活性和化学稳定性。可溶于水、含氯溶剂、乙醇、胺、硝基烷烃和低分子脂肪酸。与多数无机盐和多种树脂相溶,不溶于丙酮、乙醚等。 PVP的固体和溶液都很稳定,
4、具有成膜性和吸湿性,其薄膜无色透明,硬而光亮。加入某些天然或合成高分子聚合物,有机化合物可有效地调节PVP的吸湿性和柔软性。PVP有很强的粘接能力,极易被吸附在胶体粒子表面起到保护胶体的作用,PVP有优良的生理惰性和生物相容性,对皮肤、眼睛无刺激或过敏,实际无毒,LD5013000mgkg。 PVP的分子结构式:企业每日废水排放量约50m3,该厂废水属于高浓度有机废水,污染物含量高且分子结构稳定,不容易被生化,且污染物完全溶解于水,溶液颜色为无色,生物降解性差,原水水质如下表3.1所示。表2.1:中试废水水量、水质表(仅供参考)污染指标CODcr(mg/L)NH3-N(mg/L)TN(mg/L
5、)BOD5(mg/L)pH水温PVP(mg/l)排放水量(m3/d)原水数值2500045000102000400033006050471545由甲方实测5目前该企业有一套污水处理水量为150m3/d的系统(含部分生活污水和自来水),采用MBR为主体的工艺,其出水可以达到排放标准(即CODcr350mg/L)。企业需要新建一条生产线,废水排放设计水量50m3/d,同时一、二期项目都要考虑到废水处理标准需要提高到CODcr150mg/L,所以需新建污水处理项目。2.3产水规模及水质要求产水规模:5t/d。处理系统要求达到的排放标准如下表3-2所示:表2.2:中试废水排放标准污染指标CODcr(m
6、g/L)NH3-N(mg/L)SS(mg/L)PVP(mg/l)pH排放数值15025100由甲方实测6-92.4主要控制点工艺单元污染因子CODCr(mg/L)BOD5(mg/L)SS(mg/L)氨氮(mg/L)PVPpH值废水储池400001800010010监测46错流催化反应器:出水28000125005020监测8高效水解酸化器:进水(2倍稀释)950041675010否7.5高效水解酸化器:出水7125400010030否6.57.5厌氧MIC反应器:出水2200100010050否6.57.5好氧活性污泥:出水400100603否6.57.5高级氧化工艺:出水420150603否
7、6.57.5BAF工艺:出水15030203监测6.57.52.5公用工程条件所需的外部公用条件如下: (1)电力消耗表:序号用电设备总数量单台功率kW工作数量备用数量装机功率kW连续运行功率kW间断运行功率kW1机械隔膜泵80.022530.1760.1102自吸泵20.043110.0860.04303罗茨鼓风机22.2114.42.204水解池循环泵10.12100.120.1205浆式搅拌机30.37301.111.1106框式搅拌机10.37100.370.3707MIC循环泵10.75100.750.7508污泥回流泵12.2102.202.29BAF反冲洗泵131030310进水
8、泵50.12500.60.6011排水泵10.12100.120.12012臭氧发生器11.8101.81.8013尾气分解器10.75100.750.75014电加热器110101010015回流自吸泵10.03110.030.03016照明20.52010117合 计3222.4027626.51186.2备注:电机功率因子为0.8,所需电力负荷21.2kw,设计电力负荷为30kw。(2)所需空气:2.4m3/min;设计两台2.4 m3/min鼓风机,一备一用,提供所需空气量。(3)MIC反应器进水水温控制由电加热器控制;(4)中试设备所需电力负荷为30kw。(5)自来水:自来水主要用于
9、配制药剂,如PAM、H2O2,每天自来水总用量10-20L。所有的水、电、气乙方安装总表记录瞬间流量和累积流量。2.6化学品消耗序号名称型号外观形态标准有效成分投加量1H2O2工业级透明液体国标35%25kg/d2 H2SO4工业级透明液体国标75%2.5 kg/d3NaOH工业级白色片状国标99%2 kg/d4 PAMAP410C白色粉末国标98%0.1 kg/d5营养剂工业级固体国标99%0.1 kg/d2.7运营成本项 目日处理废水量(吨)日处理费用(元)备 注电费5180药剂费548日处理费用(元)2283设计原则和标准3.1设计原则3.1.1系统设备技术是先进的、可靠的。3.1.2保
10、证稳定的出水水质稳定。3.1.3系统具有连续24小时运转能力,设备调试时间大致3个月,设备稳定运行时间需要保证1个月。3.1.4系统控制为PLC编程控制,带触摸屏操作,减少劳动强度。3.1.5 系统设有液位报警装置。3.2规定和标准 3.2.1机械设备型号为国家标准或国际标准;3.2.2非标件按环保设备设计规范加工和安装;3.2.3工艺管道及材料符合工业废水处理排水设计规范;4工艺系统描述4.1工艺流程安全排放稀释废水沼气计量沼气洗脱臭氧低浓度废水10 m3/dH2SO4,H2O2,NaOH,PAM制膜废水5 m3/d(COD 40k)15 m3/d活性污泥好氧反应池高级氧化设备高效水解酸化器
11、错流催化氧化池MIC反应器 储水池曝气生物滤池电加热/蒸汽沼气废水空气热量污泥电力系统出水COD150mg/L药品出水槽图4-1 工艺流程框图4.2.物料平衡框图图4-2 物料平衡框图4.3工艺系统简述4.3.1 储水池机理及特点:储存来自生产线的生产废水,原水水质条件参考表3.1所示。设计要求:PE槽,有效容积5 m3。带液位计、提升水泵,设计水力停留时间24h。4.3.2 错流催化氧化池l 机理及特点:错流多相催化氧化技术基于电化学技术原理,综合电解和氧化作用,使电解与氧化反应在同一反应器中发生,大大提高了降解有机物的效率。反应装置内含多种填料,填料含有铁碳合金、碳、催化填料、软化填料等。
12、在废水中FeC 和Fe之间存在明显的氧化还原电势差,这样在Fe和FeC形成无数多个溦电池,Fe为阳极,FeC为阴极,在系统中再加入宏观阴极材料,即惰性炭(石墨、焦炭、活性炭、煤)颗粒时Fe与炭接触,则形成宏观电池。微电池和宏观电池的综合作用加强了废水处理效能。阴极反应产生大量新生态的H和O,在偏酸性的条件下,这些活性成分均能与废水中的许多组分发生氧化还原反应,使有机大分子发生断链降解,破坏水中污染物原有结构使其易被吸附和絮凝沉淀从而消除了有机物,提高了废水的可生化度,且阴极反应消耗了大量的H+生成了大量的OH-,这使得废水的pH值也有所提高。 阳极铁被氧化成2价和3价铁,碱性条件下生成Fe(O
13、H)2和Fe(OH)3絮状沉淀,并进一步水解成铁的多核高分子配合物,提高了吸附絮凝活性,具有更强吸附性吸附水中悬浮物,使废水净化。当废水与填料接触后发生如下电化学反应:阳极:Fe-2eFe+2 Eo(Fe/Fe)=0.4 阴极:2H+2eH2 Eo(H+/H2)=0V 当有氧存在时,阴极反应如下: O2+4H+4e2H2O Eo(O2)=1.23V O2+2H2O+4e4OH- Eo(O2/OH-)=0.41V错流多相催化使废水与填料进行充分接触,提高了传质效率和反应速率。在反应系统中添加专利填料作为催化剂,提高电池反应效能,大大减少了反应装置容积和填料的使用。添加软化填料,解决了填料结块问题
14、。 在反应过程中投加H2O2和氧化剂MS705,在微电解催化反应过程中生成强氧化性粒子(OH-、O2等),与废水中的有机污染物无选择地快速发生链式反应,进行氧化降解。由于微电解反应和自由基氧化反应在同一反应器中发生,环状有机物的开环与分解反应可以连续进行,大大提高反应效率。 错流多相催化氧化技术的氧化性强,对有机物无选择的进行降解,可用于废水的预处理和深度处理,应用案例如下:l 宝钢集团梅山化工公司焦化废水深度处理项目焦化废水处理系统二沉池出水进入错流多相催化氧化系统,进水CODCr:250mg/L,处理后出水CODCr稳定小于60mg/L,最低30mg/L。l 山东新时代药业有限公司硫氰酸红
15、霉素废水处理项目硫氰酸红霉素废水高浓原水经预处理后进入错流多相催化氧化系统,进水CODCr:58000mg/L,处理后出水CODCr稳定小于45000mg/L。 错流多相催化氧化技术优点如下:(1)错流催化反应器是微电解和高级氧化技术的结合,不需要外接电源,靠内部多相填料间形成的电氧化作用处理有机物; (2)采用模块化设计,设备填料更换方便快捷; (3)与传统铁碳微电解工艺比较,不需要投加大量的酸调节pH,节省大量的药剂费用; (4)内部采用大量混合填料;形成多电势的微电池反应,填料不易板结,延长设备使用寿命。l 设备规格:错流催化反应器采用碳钢防腐材质,设备尺寸为:0.5米1米2.5米,为一
16、体化设备。设计水力停留时间为5h。4.3.3 沉淀水池絮凝沉淀,设计进水流量为5t/d,池容为:2000L,材质PE。安装液位控制器。水力停留时间为9.6h。水力表面负荷为0.15m3/m2h。每12h排泥一次,排泥2分钟。4.3.4 高效水解酸化器l 机理及特点:水解酸化主要是利用厌氧生化处理的前级反应机理,参与反应的微生物主要以兼性菌为主。在水解阶段,固体物质降解为溶解性物质,大分子物质降解为小分子物质,在产酸阶段碳水化合物降解为脂肪酸,主要是醋酸,丁酸和丙酸。水解和产酸进行得非常快,难于把它们分开。此阶段参与反应的微生物主要是水解、产酸菌。在酸性衰退阶段有机酸和溶解的含氮化合物分解成氨、
17、胺、碳酸盐和少量的CO2、N2、CH4 和 H2。在此阶段中由于产氨细菌的活动使氨氮浓度增加,氧化还原电势降低,pH上升,pH的变化为甲烷菌的增长繁殖创造了适宜的活跃条件。于是甲烷菌把有机酸转化为沼气。经水解酸化处理,将大分子状态的有机污染物经分解为生化性强的小分子物质,改善和提高污水的可生化性和溶解性。水解酸化处理工艺吸取了在短暂过程中有机物被微生物所吸附的特点,达到节能、降低运行成本的目的。我公司开发的高效水解酸化器结合了固定化酶技术和高效流化床技术,具有以下优点:(1)高效流化状态,废水和生物菌体传质效果好,设备单位容积有机物负荷高;(2)根据不同水质筛选的固定化酶,具有耐冲击负荷、耐有
18、毒物质,有机物转化率高的特点;(3)设备一体化生产,可实现模块化施工,采用先进的LIPP施工技术,简单方便。l 设备规格:高效水解酸化器采用碳钢防腐,设备尺寸:1.8米2.5米。设计水力停留时间为6h,上升流速为0.786m/h。4.3.5 中间水池1#机理及特点:储存来自水解酸化的出水,用泵输送到厌氧MIC反应器,同时厌氧反应器回流水进入。设计要求:PE槽,有效容积2m3。带液位计、提升水泵。设计水力停留时间为3.2h。4.3.6 MIC反应器l 机理及特点:MIC系统是我公司开发的一种高效多级内循环厌氧氨氧化反应器,是第四代厌氧反应器的典型代表。MIC反应器外形是立式罐体,需要处理的废水使
19、用高效的配水系统由反应器底部泵入反应器,与反应器内的厌氧颗粒污泥混合。在反应器下部为主处理区,绝大部分有机物质被转化为甲烷和二氧化碳。这些混合气体(或者叫做沼气)由下部的三相分离器收集。产生的“气提”带动水流通过上升管进入反应器顶部的气液分离器。沼气从这个分离器中溢出反应器,水流经过下降管回到反应器的底部。在上部的精处理区,废水被进一步处理。沼气在精处理阶段的液相中脱离出来,接着被上部的三相分离器收集,处理过的水从反应器顶部排出。MIC反应器具有如下工艺技术特点:(1)容积负荷高MIC反应器内污泥浓度高,微生物量大,存在内循环,传质效果好,进水有机负荷可超过普通厌氧反应器的3倍以上。因此,在处
20、理同样污染物的废水时,其容积只需传统厌氧反应器的三分之一。(2)抗负荷能力强普通厌氧反应器如:ABR最高进水COD负荷不能高于8000-10000.而MIC反应器最高进水COD则可高达几万。(3)运行费用低普通厌氧反应器的回流是通过外部加压实现的,而MIC反应器以自身产生的沼气作为提升的动力来实现混合液内循环,不必设泵强制循环,节省了动力消耗,降低了运行费用。(4)COD去除率高对于达到MIC反应器进水条件的废水,其COD去除率可高达70%以上。利用分级厌氧处理,可以补偿厌氧过程中Ks高产生的不利影响。(5)启动周期短MIC反应器内污泥活性高,生物增殖快,为反应器快速启动提供有利条件。MIC反
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