概述
1.1 工程概況
芮城縣斯普倫迪生物工程有限公司是一家生產唑類殺菌劑中間體的化工企業，2014年初公司根據市場發展和自已的實際情況，決定投資7038萬元在芮城縣永樂鎮蔡村西0.5公里停止原年產1萬噸次氯酸鈉項目建設，技改建設年產500噸嘧啶酯、800噸丁環氧項目；技改項目2014年3月5日經運城市經信委備案，2014年10月完成環評并獲得運城市*批復，2014年11月份開工建設，目前正在土家施工階段。
項目在建設過程中，公司認真落實環評報告中廢水污染防治措施，按照環保三同時制度的要求，積極籌集資金和篩選治理技術，確保廢水治理設施和生產設施同時建設、同時投產使用，實現環保和經濟的協調發展。受貴司委托我們在調研企業生產工藝和環保要求、分析企業廢水特點、討論處理要求等的基礎上，借鑒國內外成熟、穩定的廢水處理技術，結合我們大量的工程實踐經驗和工廠的實際情況，本著保證處理后出水穩定達到冷卻水補充水水質要求和投資省、便于操作、管理維護簡單的總則，經過充分的治理技術調查、工藝路線論證，嚴謹的治理效果分析、投資和運行費用比較后，提出如下生產廢水處理的技術方案，不妥之處，敬請指正。
1.2 設計原則
1.2.1認真貫徹執行國家關于環境保護的方針政策,遵守國家有關法規、規范、標準；確保出水指標達到國家及地方有關污染物排放標準。
1.2.2廢水處理后穩定達到循環冷卻水補充水質要求，減少污染物排放量，使工廠實現環境效益和經濟效益同步增長。
1.2.3根據廢水水質和處理要求及現有污水處理設施現狀,選擇技術成熟、工藝完善、處理效果好、運行穩定的處理方法和技術，在確保整套工藝長期穩定運行和滿足處理要求的前提下, 力求做到占地少、投資省、運行費用低、操作便捷、管理維護容易。
1.2.4整套工藝結構緊湊、布置合理，各處理構筑物盡量共用池壁，減少土建造價，降低工程投資。
1.2.5處理系統的布置盡量利用水工構筑物的位置高差，使污水在重力流的作用下進入后續處理單元，減少泵的提升，達到節省投資和能耗、降低運行成本的目的。
1.2.6考慮生產排放廢水水質水量的不穩定性、對污水處理設施沖擊性強這一特點,在工藝設計和運行上留有一定的調節余地和靈活性,以適應水質水量的變化。
1.2.7配套設備的選擇科學合理，既遵循節能的原則，又確保設備在zui工況點運行，延長設備的使用壽命，減少損壞幾率，降低運行和維護費用。
1.2.8污水處理設施能夠適應當地的氣候、氣象條件。
1.2.9廢水處理站平面和高程布置要求緊湊、合理、美觀,實現功能分區,方便運行管理。
1.3 設計依據
1.3.1芮成縣斯普倫迪生物工程有限公司提供的廢水水質水量和企業規模、產品品種、處理要求等相關數據、資料；
1.3.2賽鼎工程有限公司編制的《芮成縣斯普倫迪生物工程有限公司年產500噸嘧啶酯、800噸丁環氧技改項目環境影響報告書》（報批版）；
1.3.3 相關的法律法規、方針政策：
《中華人民共和國環境保護法》；
《中華人民共和國水污染防治法》；
《建設項目環境保護管理條例》
《河北省環境保護條例》
《建設項目環境保護設計規定》
《*關于環境保護若干問題的決定》
《中國環境保護技術政策》
國家、山西省、運城市、芮城縣有關環保法規、制度等；
1.3.3 設計標準和規范
《污水綜合排放標準》GB 8978-1996
《室外排水設計規范》GB 50014－2006
《給水排水工程構筑物結構設計規范》GB 50069-2002
《給水排水工程管道結構設計規范》GB 50332－2002
《泵站設計規范》GB/T 50265-97
《電氣設計規程規范》GBJ 54-83
《采暖通風與空氣調節設計規范 》 GB 50019-2003
《混凝土結構設計規范》GB 50010－2002
《建筑地基基礎設計規范》GB 50007－2002
《砌體結構設計規范》GB 50003－2001
《鼓風曝氣系統設計規范》(CECS97:97)
《城市污水處理廠運行、維護及其安全規程》（CJJ60-94）
《水處理設備制造技術條件》（ZBJ98003-87）
《污水混凝與絮凝處理工藝技術規范》（征求意見稿）
《污水過濾處理工藝技術規范》（征求意見稿）
《環境工程設計手冊》（修訂版）
《污水排入城市下水道水質標準》（CJ3082-1999）
《鋼結構設計規范》GB 50017－2003
《地面水環境質量標準》GB/T 18920-2002
《城市雜用水標準》GB 8978-1996
《厭氧-缺氧-好氧活性污泥法污水處理工程技術規范》HJ576-2010
《生物接觸氧化法污水處理工程技術規范》HJ2009-2011
《生物接觸氧化法設計規程》CECS128:2001
1.3.4其它參考資料：
《環境工程手冊》(水污染防治卷) 張自杰主編
《化工環境保護設計手冊》(化工部環境保護設計技術中心站編){化工出版社出版}
《三廢處理工程技術手冊》(廢水卷) 北京市環境科學研究院主編
《水處理工程手冊》唐受印、戴友之主編
《環保設備設計手冊》(水污染控制設備) 周興求等編
《有機化工廢水治理技術》烏錫康主編
《全國市政工程投資估算編制辦法》（2007）
《環境工程技術經濟和造價管理》周律編著
《環保設備材料手冊》(第二版) 王紹文、楊景玲主編
陜西華特玻璃纖維有限公司、山東濰坊一辰環保水處理設備有限公司等同類企業生產廢水處理工藝與設備調研資料。
1.4 設計范圍
1.4.1 污水處理及污泥處理工藝流程設計；
1.4.2 污水及污泥處理土建工程設計和施工；
1.4.3 標準設備的選型和安裝，非標設備的設計、制造和安裝；
1.4.4 污水處理工程界區外1米內的污水管線、污泥管線和給水管線的設計、電器線路設計及通風設計。
1.5 設計指標
1.5.1 設計規模
依據芮城縣斯普倫迪生物工程有限公司提供的有關資料和環評報告：生產過程中產生和排放的廢水量累計1926.8L / H，約為46.25m3 / d，工程設計時按1.08安全系數考慮，則三效蒸發脫鹽系統設計處理規模為50m3 / d，按24小時運行模式考慮，則處理能力為2.09m3/H；蒸發脫鹽系統產生的污冷凝水水量為38.4m3 / d，工程設計時考慮留有部分事故水處理的余量，則生化處理系統設計處理規模為50m3 / d，按24小時運行模式考慮，則處理能力為2.09m3/H；。
1.5.2 設計進水水質
依據芮城縣斯普倫迪生物工程有限公司提供的有關資料和環評報告：污水處理進站水質如下表1-1：
表1-1： 進站污水水質指標
污染物 | 有機物 | 鹽類 | 堿度 | 甲苯 | 水量 |
單位 | g/L | g/L | g/L | g/L | m3/d |
水質指標 | 31.5 | 24.4 | 3.16 | 0.13 | 50 |
經過三效蒸發產生的污冷水，采用A/O生物處理工藝為主的地埋式一體化污水處理裝置處理，按照環評報告污冷水水質如下表1-2，并以此作為設計一體化污水處理裝置進水指標如下：
表1-2： 設計一體化污水處理裝置進水水質指標
污染物 | CODcr（mg/L） | BOD5（mg/L） | PH |
指標值 | 200 | 50 | 7-9 |
注：PH無量綱
1.5.3設計出水水質
依據芮城縣斯普倫迪生物工程有限公司要求：污冷水處理后經收集用于循環冷卻補充水，不外排。為此依據《工業循環水水質指標》（GB50050-2007）和《再生水用作冷卻用水的水質指標》（GB/T19923-2005）中相關水質要求，本著就嚴從緊的原則，作為蒸發脫鹽系統和生化處理系統處理后水質指標進行設計，具體指標如下表：
項 目 | CODCr | NH3-N | BOD5 | 濁度 | pH | 色度 | 硫酸鹽 | 氯離子 | 色度 | 石油類 | 糞大腸菌群 |
指 標 mg/L | 60 | 10 | 10 | 5 | 6.5-8.5 | 30 | 250 | 250 | 30 | 1 | 2000 |
表1-3：設計處理后出水水質指標 單位：mg/L
2 .工藝的選擇與確定
2.1工藝選擇的原則
2.1.1對廢水中污染物去除率高，具有較好的環境效益。
2.1.2先對高含鹽濃度廢水*行蒸發脫鹽預處理后，再采用生化處理后，用于循環冷卻水補充水不外排，提高水資源的利用率。
2.1.3投資省、運行費用低，具有經濟可行性。
2.1.4應杜絕或明顯減少污染物的產生,不造成二次污染。
2.1.5技術成熟、工藝可靠、運行穩定、方法得當，具有技術可行性、靈活性和*性。
2.1.6不用清水稀釋或因稀釋給廢水處理系統運行帶來困難。
2.1.7管理簡單、操作方便、維護容易。
2.1.8所選設備性能穩定性、、低耗、使用壽命長。
2.2 工藝選擇
本項目廢水的主要來源有生產工藝廢水、脫鹽水站排污水、鍋爐排污水、地面沖洗水、生活污水等，主要污染物為PH、SS、CODcr、BOD5、NH3-N、石油類、鹽類等。其中生產工藝廢水占44%，是污染物的主要來源。通過對生產工藝和排污環節進行分析可知其廢水的特點是：成分復雜、含鹽量大、有機污物濃度高、治理難度大，是典型的難處理的高含鹽有機廢水，同時，有要求處理后廢水做冷卻水補充水回用，不外排，這又對治理措施和工藝技術提出了更高的要求，從而提高了治理投資，增大了治理難度。
對于這種高含鹽有機廢水的處理技術，國內外已經研究了幾十年，目前通常采用的方法主要包括：生物法、SBR工藝法和三效蒸發器脫鹽法等。
2.2.1 生物法
生物處理是目前廢水處理zui常用的方法之一，具有應用范圍廣、適應性強等特點。化工廢水如染料、農、醫藥中間體等含鹽量較高的廢水，污染嚴重，必須經過處理才能排放。況且，此類廢水成分復雜，不具備回收價值，采用其他處理方法成本較高，因此生物處理仍是的方法。無機鹽類在微生物生長過程中起著促進酶反應，維持膜平衡和調節滲透壓的重要作用，但鹽濃度過高，會對微生物的生長產生抑制作用，主要原因在于：
?。?）鹽濃度過高時滲透壓高，使微生物細胞脫水引起細胞原生質分離；
?。?）高含鹽情況下因鹽析作用而使脫氫酶活性降低；
?。?）高氯離子濃度對細菌有毒害作用；
?。?）由于污水的密度增加，活性污泥容易上浮流失。
為此，高含鹽廢水的生物處理需要進行稀釋，通常在低鹽濃度下（鹽濃度小于1%）運行，因而會造成水資源的浪費，同時由于處理設施龐大也會造成投資增加、 運行費用提高。隨著水資源的日趨緊張，國家出臺的保護水資源的各項法規和收費措施，給高含鹽廢水處理的企業帶來了負擔。
2.2.2 SBR工藝
SBR是序批間歇式活性污泥法（Sequencing Batch Reactor Activated Sludge Process）的簡稱，是一種按間歇曝氣方式來運行的活性污泥污水處理技術，又稱序批式活性污泥法。與傳統污水處理工藝不同，SBR技術采用時間分割的操作方式替代空間分割的操作方式，非穩定生化反應替代穩態生化反應，靜置理想沉淀替代傳統的動態沉淀。它的主要特征是在運行上的有序和間歇操作。SBR技術的核心是SBR反應池，該池集均化、初沉、生物降解、二沉等功能于一池，無污泥回流系統。 SBR工藝的優點主要有：
（1）池內厭氧、好氧處于交替狀態，凈化效果好；
（2）運行效果穩定，污水在理想的靜止狀態下沉 淀，需要時間短、效率高，出水水質好；
（3）耐沖擊負荷，池內有滯留的處理水，對污水有稀釋、緩沖作用；
（4）工藝過程中的各工序可根據水質、水量進行調整，運行靈活；
?。?）處理設備少，構造簡單，便于操作和維護管理；
?。?）反應池內存在DO、BOD5濃度梯度，能有效控 制活性污泥膨脹；
?。?）SBR法系統本身也適合于組合式構造方法，利于污廢水處理廠的擴建和改造；
?。?）通過適當控制運行方式，實現好氧、缺氧、厭氧狀態交替，具有良好的脫氮除磷效果；
（9）工藝流程簡單、造價低。
盡管SBR工藝在廢水處理工程中有如此多的優點， 但是對于高含鹽廢水的處理還存在一些難點，需要進一步克服。主要難點有：
?。?）廢水中含鹽量的增加，對廢水處理系統的硝化能力影響較大；
（2）廢水中含鹽量較多時，浮力較大，不容易沉淀；
?。?）多數高含鹽廢水中含有有害有機物等其他雜質，不能通過SBR工藝加以去除；
（4）SBR工藝自動化要求程度高；
?。?）后處理設備要求較多，如消毒設備、接觸池容積，以及排水設施如排水管道等都要求很高。
2.2.3 三效蒸發器脫鹽法
蒸發是現代化工單元操作之一，即用加熱的方法使溶液中的部分溶劑汽化并去除，以提高溶液的濃度，或為溶質析出創造條件。三效蒸發器脫鹽法是利用濃縮結晶系統將廢液中的無機鹽通過蒸發的方式加以去除的方法。三效蒸發器是由相互串聯的三個蒸發器組成，低 溫（90℃左右）加熱蒸氣被引入*效，加熱其中的廢液，產生的蒸氣被引入第二效作為加熱蒸氣，使第二效的廢液以比*效更低的溫度蒸發，這個過程一直重復到zui后一效。*效凝水返回熱源處，其它各效凝水匯 集后作為淡化水輸出，一份的蒸氣投入，可以蒸發出多倍的水出來。同時，高鹽廢水經過由*效到zui末效的依次濃縮，在zui末效達到過飽和而結晶析出，由此實現鹽分與廢水的固液分離。
在含鹽廢水的處理過程中，含鹽廢水進入三效濃縮結晶裝置，經過三效蒸發冷凝的濃縮結晶過程，分離為淡化水（淡化水可能含有微量低沸點有機物）和濃縮晶漿廢液；無機鹽和部分有機物可結晶分離出來，作為無機鹽廢渣處理；不能結晶的有機物濃縮廢液可采用滾 筒蒸發器，形成固態廢渣，焚燒處理；含有微量低沸點有機物的淡化水經生化處理后回用于冷卻水補充水。
三效蒸發器脫鹽法具有技術成熟、可處理廢水范圍 廣、占地面積小、處理速度快、節能等優點，隨著化工 產業的發展，越來越多的高含鹽廢水需要處理，三效蒸發器脫鹽法的應用將越來越廣泛。
三效蒸發器脫鹽過程中排污空氣蒸汽冷凝后形成的冷凝水，廢水中的低沸點、易揮發的有機物進入后，造成冷凝水的污染，給回收利用帶來困難，本項目生產廢水中沒有低沸點有機物，加之苯和水楊倩雖屬揮發性物質但沸點大于100℃，因此揮發性不強，隨蒸汽進入冷凝水的量很小；實際生產中因操作的原因可能有少量污染物因蒸汽夾帶進入冷凝水中，為滿足回用水質要求，必須對其進行處理。
對于這種微污染的廢水常用的生化法有傳統活性污泥法、SBR法、AB法以及生物接觸氧化法等，各種處理工藝比較如表3-1.
表3-1 常用污水生化處理工藝比較
方法 | 工藝特征 | 優 點 | 缺 點 |
傳統 活性污泥法 | 原污水從池首端進入池內，回流污泥也同步注入，污水在池內呈推流形式流動至池的末端，經歷了*階段的吸附和第二階段代謝的完整過程，活性污泥也經歷了一個從池首端的對數增長，經衰減增長到池末端的內源呼吸期的*增長周期。 | 傳統活性污泥法系統對污水處理的效果*，BOD去除率可達90%以上，適于處理凈化程度和穩定程度要求較高的污水。 | 1.曝氣池容積大，占地面積大，基建費用高； 2.對水質、水量變化的適應能力較低； 3.耗氧速率與供氧速率難于沿池長吻合一致，在池前段可能出現耗氧速率高于供氧速率的現象，池后段又可能出現相反的現象； 4.脫氮除磷效果較差。 |
*混合活性污泥法 | 污水與回流污泥進入曝氣池后，立即與池內混合液充分混合，可以認為池內混合液是已經處理而未經泥水分離的處理水。 | 1.+對沖擊負荷有較強的適應能力； 2.污水在曝氣池內分布均勻，各部位的水質相同，將整個曝氣池的工況控制在zui條件，活性污泥的凈化功能得以發揮。 | 1.活性污泥較易產生膨脹現象； 2.曝氣池容積大，基建費用高； 3.脫氮除磷效果較差。 |
SBR法 | 原污水放流到單一反應池內，按時間順序實現不同目的操作，基本操作程序由進水、反應、沉淀、出水和待機等5個過程，這種操作周期周而復始反復進行達到不斷進行污水處理的目的。 | 1、不宜產生污泥膨脹。 2、處理構筑物的構成簡單，設備費、運轉管理費較連續式為小。 3、通過對運行方式的調節，在單一的曝氣池內能夠進行脫氮和除磷反應。 4.曝氣槽容積相對較小 | 1.對自動化程度要求較高； 2.對管理人員素質要求較高。 |
AB法 | 未設初沉池，由吸附池和中間二沉池組成的A段為一級處理系統，B段由曝氣池和二次二沉池組成，A段和B段各自擁有自己獨立的回流系統，兩段*分開，有各自*的微生物群體，處理效果穩定。 | 1.A段負荷高，為增殖速度快的微生物種群提供了良好的環境條件， 2.A段污泥產率高，并有一定的吸附能力，耐沖擊負荷。 3.B段接受A段的處理水，水質、水量比較穩定，沖擊負荷已不在影響B段，其凈化功能得以充分發揮。 | 1.基建投資高。 2.剩余污泥量大，污泥處理投資較高。 |
A/O 法 | 厭氧階段和好氧階段串聯，好氧階段產生的剩余污泥全部回流到厭氧池。厭氧池中有足夠長的污泥停留時間，污泥可以在厭氧階段部分消化，污泥產率低。 | 充分利用了厭氧消化對降低色度、降解PVA、降低PH值，提高BOD/COD比值等有利的作用。 | 對于進水COD在數百毫克/升的污水，A/O法是適宜的，但對于處理濃度更高的污水，會使處理成本上升。 |
A2/O 法 | 原廢水和含磷回流污泥進入厭氧反應器釋放磷；廢水經*厭氧反應器進入缺氧反應器與回流的大量混合液進行反硝化脫氮；然后從缺氧反應器進入曝氣池，去除BOD，進行硝化反應和吸收磷的感；在沉淀池中進行泥水分離。 | 1.同步脫氮除磷，水力停留時間短； 2.在厭氧、好氧交替運行條件下，絲狀菌不能大量繁殖，不會發生污泥膨脹； 3.污泥中含磷濃度高，具有較高的肥效； 4.運行中無需投藥，兩個A段只用輕輕攪拌，運行費用低。 | 1.除磷效果難以再行提高，污泥增長有一定限度； 2.脫氮效果難以進一步提高，內循環兩以2Q為限，不宜太高。 |
氧化溝法 | 氧化溝的曝氣裝置的功能是供氧，使有機污染物、活性污泥、溶解氧充分混合、接觸，推動水流以一定的流速循環流動。 | 1.處理效率高，效果穩定，對水溫、水質、水量的變動有較強的適應性； 2.污泥齡長，可以存活、繁殖世代時間長、增殖速度滿的微生物； 3.污泥產率低，且多已達到穩定，無須進行消處理； 4.運行費用低。 | 占地面積大，基建費用較高。 |
生物接觸氧化 法 | 在池內設置填料，已經充氧的污水浸沒全部填料，并以一定的流速流經填料，填料上長滿微生物，污水與生物膜相接觸，在生物膜微生物的作用下，污水得以凈化。 | 1.對沖擊負荷有較強的適應力； 2.污泥產量少，不產生污泥膨脹； 3.易于維護管理； 4.不產生濾池蠅，也不散發臭氣； 5.有機負荷高，投資省。 | 1.如運行到一定年限，填料可能會堵塞，需要更換； 2.布水布氣不宜均勻。 |
根據以上比較，選用A/O生物處理工藝比較適宜，同時為提高處理效果，在A段和O段池中增加生產填料，強化生化處理效果。
基于滿足污水排放要求，又能節省投資，擬采用“三效蒸發脫鹽+污冷水A/O生物處理”為核心的處理工藝，該工藝具有技術*、處理效果穩定、投資省、運行費用低、運行管理簡便等優點，可確保處理出水達到回用要求，不外排。
