某化纤集团棉浆厂设计实施方案

　某 棉浆厂

　废水处理工程厌氧改造

　方案设计书

　目

　录

　一、项目概况

　······················································ 3 二、设计原则及设计依据 ········································· 3 三、处理工艺方案选择 ············································ 4 四、本处理工艺的特点 ············································ 7 五、工程投资概算 ·················································· 8 (一)

　土建工程投资概算 (二)

　设备材料投资概算 (三) 其他费用 (四) 税金 六、效益分析 ······················································· 10 (一) 日常运行费用 (二) 收益分析

　一、项目概况

　浆粕黑液废水的处理一直被化纤浆粕行业业界认为是世界级的处理难题，主要集中在中国和其他发展中国家，很多发达国家已经由于会导致高污染而禁产。在中国，由于国家对环保的重视程度逐年提高，以及生产企业对清洁生产、循环经济等生产理念的变化，寻求浆粕黑液废水处理难题的解决方案成为当前很多浆粕生产企业目前最重要的任务之一，也是严重制约浆粕生产企业健康发展的制约因素。浆粕黑液废水具有COD浓度高、碱度高、可生物降解性差，通常BOD/COD一般小于0.3，单纯采用生物处理方法，最终出水因含有大量不可生物降解的木质素导致出水CODcr浓度仍将很高而无法达标排放。

　二、设计原则及设计依据

　（一）

　设计原则

　1.严格执行国家环境保护的有关要求，确保各项出水指标达到国家有关标准。

　2.本着切合实际、技术先进、经济合理、安全适用的原则，积极采用经过实践考验的先进成熟的新工艺技术，提高技术含量，完善节能措施。

　3.尽量采用先进的控制技术，减轻工人劳动强度，使废水处理工程易操作、易管理、易维护，同时节省人员及费用支出。

　4.在工艺设计时，有较大的灵活性、可调性，以适应水量、水质的周期变化。

　5.污水处理主体设施采用混凝土和钢砼结构，力求占地面积小、工程投资省、运行能耗低、处理效果好。

　（二）设计依据

　1.《污水综合排放标准》

　（GB8978-1996）

　2.《给排水设计手册》 3.《给水排水工程结构设计规范》

　（GB50069-2002）

　4.《建筑给水排水设计规范》

　（GBJ15-88）

　5.《全国统一安装工程预算定额》

　三、处理工艺方案选择 （一）

　水质工艺参数

　根据业主提供的废水基本参数列于表1。

　表 表 1 1

　废水设计参数

　 污水种类 排水量 SCODcr SBOD 5

　SS 色度 pH 单位 (m 3 /d) (mg/l) (mg/l) (mg/l) (倍)

　混合黑液 5000 10000 2900 1600 8000 12.5~13.5 中段水 5000 240 100 500 100 4~5 设计采取高、低浓废水分流处理，即将浆粕黑液废水作为高浓废水经厌氧处理后，再进入好氧处理；中段水和粘胶酸性废水的混合废水作为低浓废水直接进入好氧处理。

　浆粕黑液废水经IC厌氧反应器处理后其COD去除率可达50％以上，IC出水COD控制在5000mg/L以下；与低浓废水混合后COD约在2403mg/L左右，经好氧处理，去除率可确保达80％以上。即废水经厌氧及好氧处理后，所能达到的出水水质如表2。

　 表 表 2 2 《污水综合排放标准》化纤类的二级标准

　污水种类 CODcr BOD 5

　SS 色度 pH 单位 (mg/l) (mg/l) (mg/l) (倍)

　混合废水 ≤300 ≤100 ≤150 80 6-9 （二）厌氧处理稀黑液小试研究 1.实验条件 取棉浆厂生产排放出的稀黑液与中段水，用帕克公司提供的颗粒状污泥进行厌氧生化小型静态实验。

　1．实验结果

　实验结果见表 3。

　表 3

　厌氧生化处理稀黑液小试实验结果 项目

　序号 进水 反应 出水 产甲烷率 m 3 /kgCOD

　COD 去除率 % CODmg/L pH 温度℃ 时间h COD mg/L pH 1 4000 7.5 35 60 1553 7.5 0.22 61.17 2 4000 7.5 35 72 1447 7.5 0.22 63.82 3 4232 7.5 35 60 1424 7.5 0.18 66.35 4 4232 7.5 35 72 1146 7.5 0.18 72.92 5 5256 7.5 35 60 1543 7.5 0.21 70.64 6 5256 7.5 35 72 1508 7.5 0.21 71.31 7 9552 7.5 35 48 2816 7.5 0.23 70.52 8 9552 7.5 35 72 2280 7.5 0.26 76.13 实验结果证实：厌氧生化法适合于处理棉浆厂的废水，当进水 pH 值为 7.5、污泥量约为 35%时，反应 48h 后基本能够达到处理要求，去除率最低为 59.80%，最高为 76.13%。由表中可以看出，当进水 pH 值、温度、污泥量等条件一样的情况下，随着进水有机物浓度的提高，COD 的去除率也逐渐提高。

　2．结论 经实验研究可知：

　a. 经小试实验，当控制 pH 值为 7.5~7.6，水力停留时间为 60~72 小时，稀黑液的 COD 去除率可达到 70%左右。随进水有机物浓度的提高，COD 去除率也有所提高。

　b. 废水的产甲烷率最高可达到 0.26m 3 /kgCOD，相对较低，在实际运行中产甲烷率将有所提高。

　c. 小试中，由于废水中有机物大多在前 24 小时里去除此时容积负荷约为3kg/(m 3 ·d)。

　d. 生化厌氧工艺适合于棉浆厂废水，具有去除效率高、出水水质好、污泥产量少、运行费用低等特点。

　 （ （ 三）

　）

　处理工艺流程及说明 1. 废水处理工艺流程 根据废水水质情况及处理后的要求，设计的本废水处理工艺流程示于图1。

　图 1 废水处理工艺流程示意图

　2.处理工艺流程说明 废水由高浓度废水和低浓度废水两部分组成，其中低浓度废水由中段水和粘胶酸性废水组成。由于中段水和粘胶酸性废水有机物含量较低经气浮去除大量悬浮物后直接泵入接触氧化池，浆粕黑液废水经过格栅去除大颗粒固体物再经冷却池，以达到后续处理的最佳温度，后经调节池后进入预酸化池对废水的pH进行初步调节。然后进入IC厌氧反应器进行厌氧处理，出水与经过气浮池的低浓度废水一并进入好氧曝气池进行好氧处理，随后进入二沉池沉淀后进入回用水池备用。

　注：a. 在高浓度废水经调节池后出水，可以一部分流过冷却塔，一部分不通过冷却塔而通过跨越管直接流入预酸化池，在该跨越管线上装有自控阀，通过该阀门启闭度来自动调节废水流经冷却塔和流经跨越管的量，籍以达到稳定预酸化池内水浆粕黑液废水 格栅井 调节池 冷却塔 絮凝气浮池 1 水解酸化池 循环混合罐 IC 反应器 中间池 接触氧化池 二沉池 絮凝沉淀池 砂滤罐 回用水池 回用 其他废水 格栅井 集水井 絮凝气浮池 1 气浮浮渣 沉淀污泥 污泥浓缩池 带式压滤机 污泥外运 沼气收集罐 颗粒污泥罐

　温的目的。

　 b.

　IC反应器内转化的COD的2％将成为厌氧颗粒污泥，该污泥可定时通过厌氧污泥泵取出IC反应器，这部分颗粒污泥可被回收出售，用于其他厌氧反应器的启动。

　（1）高浓废水预处理 1）格栅井 按照常规的水力规范和工厂实际进水波动设计，配备10mm 、3mm间距的粗细两道机械格栅，去除进水中的大颗粒固型物，如木屑、纸片、大纤维等，以保护后续运转部件的安全。

　2）调节池 根据废水的波动情况设计调节池的有效容积为960m3 ，为日均废水量5,600m 3 /d，提供约4 个小时的水力调节时间。在调节池中配有潜水搅拌器使调节池废水充分混和并防止固体颗粒沉淀。根据废水水温，废水从调节池由预酸化池供料泵泵入预酸化池或冷却塔。

　3）冷却塔 废水由泵从调节池提升到一套专门用于废水处理的冷却塔进行降温。经冷却后的废水籍重力流入调节预酸化池。进入冷却塔的废水量是可以连续调节的，可以一部分流过冷却塔，一部分不通过冷却塔而通过跨越管直接流入预酸化池，在该跨越管线上装有自控阀，通过该阀门启闭度来自动调节废水流经冷却塔和流经跨越管的量，籍以达到稳定预酸化池内水温的目的。废水全部或部分流经冷却塔调温后重力流入预酸化池。

　4）絮凝气浮 往气浮装置的反应区投加我公司专利产品――复合型高效絮凝剂和助凝剂。药剂与废水中的有机物及悬浮物形成絮体，经大量微气泡的托浮，形成浮渣层。浮渣由刮渣机刮入渣槽后，排入污泥池。出水在重力的作用下溢流进入中间水池。

　5）预酸化池

　预酸化池总共提供近4 个小时的水力预酸化时间，有效池容定在1,280m3 。预酸化池中配备有潜水搅拌器，使废水在预酸化池内充分混合并防止固体颗粒沉淀。预酸化池的设立是专门加速厌氧的水解（第一步反应）和酸化（第二步的反应）。在此，废水中的有机污染物被酸化菌部分酸化为挥发性脂肪酸（VFA）。

　6）循环混合罐 黑液通过循环池供料泵泵入循环池，循环池供料泵的流量由控制阀和电磁流量计实现自动控制。在循环池中，由调节预酸化池泵入的废水与来自立管的部分IC反应器的出水相混合，为保证混合均匀，在循环池中设有一台潜水搅拌器连续运行。

　循环池可使IC反应器获得恒定的进水流量，保持上流速度，从而使得悬浮物质洗出IC反应器，避免反应器内惰性悬浮物质的积累；另一方面循环池的设置能对IC反应器内的生物过程起到稳定的作用，不仅可降低pH调整过程中CO 2 的消耗量，而且可将废水中毒性物质稀释到甲烷菌可耐受的浓度而保持IC反应器内甲烷菌高活性。而且，即便在水量不足生产试车阶段，依旧能保证启动的顺利，测量循环泵于维持循环罐pH和温度的测定回路的流量。在循环池中也配有潜水搅拌器，并防止固体颗粒沉淀。

　（2）其他废水（中段水和粘胶酸性废水）

　1）格栅井 按照常规的水力规范和工厂实际进水波动设计，配备10mm、3mm 间距的机械格栅，去除进水中的大颗粒固型物，如木屑、纸片、大纤维等，以保护后续运转部件的安全。依靠提升泵，废水泵送到低浓度废水初沉池。

　2）集水井 废水经格栅后，依靠重力自流到集水井，同时设置加药装置调节pH值，并能够比较均匀的控制进入絮凝气浮设备的水量。

　3）絮凝气浮 往气浮装置的反应区投加我公司专利产品――复合型高效絮凝剂和助凝剂。药剂与废水中的有机物及悬浮物形成絮体，经大量微气泡的托浮，形成浮渣层。浮渣

　由刮渣机刮入渣槽后，排入污泥池。出水在重力的作用下溢流进入中间水池。

　（3）IC 内循环厌氧反应器 废水自预酸化池进入IC 内循环厌氧反应器，IC厌氧反应器出水依靠重力，流入曝气池。

　IC厌氧反应器出水的pH 和温度连续监测。IC顶部脱气罐装有液位开关，若其液位过高则产生高位报警。

　整个厌氧反应器内部没有运转部件，不消耗额外的电能。

　（4）厌氧污泥池 IC厌氧反应器内转化的COD 的2%将成为厌氧颗粒污泥，每日的产量约189kg（绝干量），该污泥可定时通过厌氧污泥泵取出IC 厌氧反应器，这部分颗粒污泥可被回收、出售，用于其他厌氧反应器的启动。

　(5)接触氧化池 在鼓风条件下利用生长在生物填料上的好氧微生物，降解废水中的有机物，好氧生化可去除废水中的绝大部分有机物。且不会出现污泥膨胀与反应池内水质恶化的现象。管理方便，操作人员少，降低了运行成本。在接触氧化池中发生实质性的COD 到CO 2 和H 2 O 转化，从而氧化降解污水中的有机物。

　（4）二次沉淀池 经曝气池曝气的混合废水进入二沉池。在二沉池中通过重力沉降和泥层的过滤作用将污泥与水分离，经处理和澄清过的二沉池出水溢流到回用水池。

　3.各部分单元废水处理效果分析见表 4。

　表4 4

　各工艺 处理效率分析

　处 理 单 元 名称

　水质标准 格栅 絮凝气浮池 水解酸化池 IC反应器 中间水池 接触氧化池 二沉池 混凝沉淀池 砂滤池 出水 CODcr 进水(mg/l) 10000 10000 7500 6000 1494 1494 298 298 239 191 去除率(%) -- 25 20 50 -- 80 -- 20 20 BOD 5

　进水(mg/l) 2900 2900 2320 1856 434 434 130 130 104 83 去除率(%) -- 20 20 55 -- 70 -- 20 20 SS 进水(mg/l) 500 425 418 418 362 362 289 144 43 26 去除率(%) 15 65 -- 20 -- 20 50 70 40 色度 进水(mg/l) 7000 7000 3150 2205 1323 1323 463 463 138 62 去除率(%) -- 55 30 40 -- 65 -- 70 55

　.厌氧颗粒污泥：一次生物启动量，F 6 =40.0万

　合计本工程总投资概算为：2756.4万元

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