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1、甲醇二甲醚项目废水处理装置结构设计1、概况甲醇二甲醚项目废水处理装置的主要任务是处理各生产工艺装置、辅助设施产生 的生产和生活污水。因水量大，污染程度较高（尤其是氨氮） ，需要进行无害化处理。 污水来源包括：气化装置排水、低温甲醇洗废水、甲醇合成废水、甲醇精馏废水、二 甲醚装置排水、生活及化验污水、初期雨水和污水回用设施排出的泥水等。根据买方 设计院提供的技术规格书 ，确定废水处理站处理能力为 260m3/h 。污水经处理后出水要求达到污水综合排放标准（GB8978-1996的一级标准。本公司买方委托和邀请，对本项目废水的达标处理工艺和设施进行设计和设备选 型，以供各方决策、参考和批评、指正。
2、1.1 煤气化废水的水质特性目前在国内煤气化技术主要有三种： 一为“德士古”工艺， 采用水煤浆气化技术，废水特性为高氨氮（约500mg/L），由于采用高温气化工艺，水质相对洁净，有机污染 程度较低；二为“壳牌”工艺， 采用粉煤灰气化技术， 废水特性为高氨氮 （ 300mg/L）、 高氰化物（50mg/L），其也采用高温气化工艺，水质相对洁净，有机污染程度低；三 为“鲁奇”工艺，因气化温度低，废水成分复杂，污染程度高，特性为高氨氮（400mg/L）、高 COD（4000mg/L）、高酚（600mg/L）、高石油类（200mg/L）。三种技术所产废水以“鲁奇”排水成分最为复杂、处理难度也最高。三类
3、废水也有共性， 即高氨氮性。氨氮的达标处理是目前煤气化废水处理的重点和难点，已成为处理 成败的决定因素。1.2 氨氮的处理工艺废水氨氮的达标处理工艺多种多样，会因氨氮浓度的不同而存在巨大的差异。一般来说，大于500mg/L采用物化（主要有折点氯化法、吹脱法、化学反应法等）结合 生化的综合强化工艺居多，小于 100mg/L则采用纯生化工艺，100500mg/L时可采用物化结合生化工艺也可采用纯生化工艺。由于折点氯化法和化学反应法对监测、控制 设备要求很高，目前国内很少采用，对氨氮的物化处理国内通常采用吹脱法，因此， 物化结合生化的氨氮综合强化处理工艺在国内可简单地理解为“吹脱生化”法。本 项目废
4、水氨氮平均浓度达到 260mg/L,“吹脱+生化”法或纯生化工艺均适用，但本项目采用“吹脱生化”法具有如下缺点：溢出氨气，造成氨的二次污染。反复调整PH值，酸碱消耗量大。 冬季废 水温 降大 ，影响 后续 生化效果 。 达到 60%去除率需要交换风量 5002000帛气/m3 -水，低值对应 PH值12,高值对应PH值10。 规模不适用。吹脱法处理氨氮规模不大于50m3/h ，否则不经济，也影响处理效果。本工程规模，空气流速按液泛速度的 60%（常规取值）计算，最小通风 量条件下（PH值需调至12以上）也需要8.8m直径的吹脱塔，布气和布水均 无法均匀，肯定造成短流，使吹脱效果大大下降。以多台
5、并联形式弥补时需要34台3m直径的吹脱塔，规模过大，结合后续工艺将出现头重脚轻的味道。 大通风量更甚，需要17.6m直径或并联的136台3m直径的吹脱塔。纯生化工艺处理气化废水已有多项成功先例， 如“兖矿国泰化工有限公司”、 “渭 南煤化工有限公司”、“中石化金陵化肥厂”、“德州化肥厂”、“榆林神木甲醇有 限公司”等。与本项目相同，其采用的气化工艺也为德士古工艺，废水组分和水质应 与本项目相同或类似。这些工程均采用直接生化处理工艺，出水全部实现达标排放， 其中出水氨氮指标长期维持在 8mg/L以下。因此本项目直接采用生化处理工艺是完全 可行的。但是不是所有的生化工艺均适用于气化废水的脱氮处理，
6、同时专用于脱 氮的生化工艺也受适用性的限制，总体上说适用与处理气化废水的脱氮工艺选择空间 不大。目前气化废水真正成功的先例多出自多段 A/O的SBR生物脱氮工艺（新命名为： IMC工艺）。生物脱氮是利用自然界的氮循环原理，采用人工控制的方法予以实现的。具体过 程为：污（废）水中的有机氮在好氧条件下离解成氨氮，而后在硝化菌的作用下转化 为硝酸盐氮（这个阶段称为好氧硝化） ；随后在缺氧条件下， 反硝化菌作用并由碳源提 供能量，使硝酸盐氮部分变成氮气逸出（这阶段称为缺氧反硝化）。整个生物脱氮过程 就是氮的分解还原反应，反应能量从有机物中获取。在硝化与反硝化过程中，影响其 脱氮效率的因素主要是温度、溶
7、解氧、PH值、碱度以及反硝化所需碳源等。生物脱氮 系统中硝化菌增长速度缓慢，所以要有足够长的污泥泥龄。反硝化菌的生长主要在缺 氧条件下进行，并且要有充裕的碳源提供能量才可促使反硝化过程顺利进行。1.3多种生物脱氮工艺的比较处理工艺主要指A/0（一级 A/0）A/0（两级A/0）生物滤池（四级A/0）常规SBR（一级 A/0 ）IMC（多段A/0的SBF）氨氮处理效率85%（不能达标）98%（较难达标）98%（较难达标） 98%（能够达标）工程投资低较低高低较低运行费用较咼高低低低能耗1较咼高低低低占地面积较小大小小较小回流量需要，且很大需要，且很大不需要不需要不需要产泥量大大小较小小相同工程
8、成功先例无不清楚不清楚无大量以上比较可以看出基于多级 A/0的SBF工艺（IMC）是唯一可以保证达标排放的处 理工艺，同时在能耗、运行费用和产泥量上具有明显优势，工程投资方面具有相对优 势。效果最差的是一级 A/0和常规SBRX艺，多级A/0或多级A/0的生物滤池工艺要 保证达标排放需要更多的基础性研究和试验。2、设计规范、范围及原则设计规范当地环保规范和要求环境空气质量标准GB3095-96污水综合排放标准GB8978-1996工业企业厂界噪声标准GB12348-90恶臭污染物排放标准GB14554-93大气污染物综合排放标准GB16297-1996砌体结构设计规范GB50003-2001建
9、筑地基基础设计规范GB50007-2002建筑结构荷载规范GB50009-2001混凝土结构设计规范GB50010-2002建筑给水排水设计规范GB50015-2002工业企业照明设计标准GB50034-92工业建筑防腐蚀设计规范GB50046-95工业循环冷却水处理设计规范GB50050-95工业与民用供配电系统设计规范GB50054-92低压配电设计规范GB50055-95建筑物防雷设计规范 （2000 年版 ）GB50057-94爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范GB50058-92建筑防雷设计规范GB50057-92地下工程防水技术规范GB50108-2001混凝土外加剂应用技术规范G
10、B50119-2003石油化工企业设计防火规范GB50160-92构筑物抗震设计规范GB50191-93混凝土结构工程施工及验收规范GB50204-92建筑防腐蚀工程施工及验收规范GB50212-91工业金属管道工程施工及验收规范GB50235-97GB50236-98现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范电气装置安装工程低压电器施工及验收规范GB50254-96电气安装工程爆炸和火灾环境电气施工及验收规范GB50257-96工业设备及管道绝热工程设计规范GB50264-97给水排水管道工程施工及验收规范GB50268-97机电产品包装通用技术条件GB/T13384-97水处理设备性能测试总
11、则GB/T13992.1-92室外排水设计规范 （1997 年修订 ）GBJ14-87建筑给水排水设计规范GBJ15-88建筑设计防火规范 （修改版）GBJ16-87工业企业的通讯设计及规则中国国家标准GBJ42-81建筑结构设计统一标准GBJ68-84给水排水工程结构设计规范GBJ69-84工业自动化仪表工程施工及验收规范GBJ93-86工业设备及管道绝热工程施工及验收规范GBJ126-89给水排水构筑物施工及验收规范GBJ141-90地基与基础工程施工及验收规范GBJ202-83地下防水工程施工及验收规范GBJ208-83工业企业设计卫生标准GBZ1-2002城市污水回用设计规范CECS6
12、1-94重金属废水化学法处理设计规范CECS92-97工业设备及管道防腐蚀工程施工及验收规范HGJ229-1水处理设备技术条件JB/T2932-1999建筑地基处理技术规范JGJ79-2002山东省南水北调沿线水污染物综合排放标准DB37/599-2006污水泵站设计规程DBJ08-23-91供电及应用规范由中华人民共和国国家经委颁发最新版本的GB BGJ IEC及ISO标准；小氮肥企业污水及循环水综合治理指导性技术原则 小氮肥骨干企业污水及循环水综合治理考核标准 原化工部化基发 1993599 号文化工设计概算编制办法 原工部化建发 1994711 号文化工建设建筑安装工程费用定额 原化工部
13、化建发 1994890 号文化工工程其它费用编制规定 2000 年化工设计概算定额2.2 设计范围工程界区内所有工艺、 装置、土建、材料等的设计以及系统的制造、 安装、运行、 调试、测试、操作人员培训、运行及维护等的设计。工程界区：工程界区为投标方提供的污水处理场总平面布置外 1 米，总平面布置 内的设备为投标方供货范围。所有进出界区管线交接点位置为污水处理界区外 1 米， 动力电缆送到界区内配电箱。界区内的工艺、设备、土建、仪表、控制、电气系统的 设计、制造、安装、调试等工作由投标方负责。1）污水处理 调查研究水量、水质变化情况，结合污水本身所特有的情况，选择技术成熟、经济合理、运行灵活、管
14、理方便、处理效果稳定的方案。2）污泥处理与处置污水处理过程中产生污泥 （ 包括给水处理和污水回用过程产生的污泥 ） ，应进行减 量化处理，防止对环境造成二次污染，并妥善考虑污泥的最终处置。3）设计分工如下： 污水处理站的总体设计包括：工艺、建筑、结构、设备、电气、控制、仪表、 照明、道路、消防、暖通设计等； 污水处理站的设计主要分为污水处理和污泥处理及处置两大部分。 根据买方设计院所提供水质条件提供技术先进、 可靠的工艺方案， 并进行优化 和施工图的设计。 完成污水处理站内所有配管的施工图设计，提出与外界连接的外管接口条件，（在界区外一米处），与业主提供的公用工程管线在界区外 1 米处法兰对接。完成污水处理站内的所有设备用电的详细设计，业主负
