概述
1.1 工程概况
芮城县斯普伦迪生物工程有限公司是一家生产唑类杀菌剂中间体的化工企业，2014年初公司根据市场发展和自已的实际情况，决定投资7038万元在芮城县永乐镇蔡村西0.5公里停止原年产1万吨次氯酸钠项目建设，技改建设年产500吨嘧啶酯、800吨丁环氧项目；技改项目2014年3月5日经运城市经信委备案，2014年10月完成环评并获得运城市*批复，2014年11月份开工建设，目前正在土家施工阶段。
项目在建设过程中，公司认真落实环评报告中废水污染防治措施，按照环保三同时制度的要求，积极筹集资金和筛选治理技术，确保废水治理设施和生产设施同时建设、同时投产使用，实现环保和经济的协调发展。受贵司委托我们在调研企业生产工艺和环保要求、分析企业废水特点、讨论处理要求等的基础上，借鉴国内外成熟、稳定的废水处理技术，结合我们大量的工程实践经验和工厂的实际情况，本着保证处理后出水稳定达到冷却水补充水水质要求和投资省、便于操作、管理维护简单的总则，经过充分的治理技术调查、工艺路线论证，严谨的治理效果分析、投资和运行费用比较后，提出如下生产废水处理的技术方案，不妥之处，敬请指正。
1.2 设计原则
1.2.1认真贯彻执行国家关于环境保护的方针政策,遵守国家有关法规、规范、标准；确保出水指标达到国家及地方有关污染物排放标准。
1.2.2废水处理后稳定达到循环冷却水补充水质要求，减少污染物排放量，使工厂实现环境效益和经济效益同步增长。
1.2.3根据废水水质和处理要求及现有污水处理设施现状,选择技术成熟、工艺完善、处理效果好、运行稳定的处理方法和技术，在确保整套工艺长期稳定运行和满足处理要求的前提下, 力求做到占地少、投资省、运行费用低、操作便捷、管理维护容易。
1.2.4整套工艺结构紧凑、布置合理，各处理构筑物尽量共用池壁，减少土建造价，降低工程投资。
1.2.5处理系统的布置尽量利用水工构筑物的位置高差，使污水在重力流的作用下进入后续处理单元，减少泵的提升，达到节省投资和能耗、降低运行成本的目的。
1.2.6考虑生产排放废水水质水量的不稳定性、对污水处理设施冲击性强这一特点,在工艺设计和运行上留有一定的调节余地和灵活性,以适应水质水量的变化。
1.2.7配套设备的选择科学合理，既遵循节能的原则，又确保设备在zui工况点运行，延长设备的使用寿命，减少损坏几率，降低运行和维护费用。
1.2.8污水处理设施能够适应当地的气候、气象条件。
1.2.9废水处理站平面和高程布置要求紧凑、合理、美观,实现功能分区,方便运行管理。
1.3 设计依据
1.3.1芮成县斯普伦迪生物工程有限公司提供的废水水质水量和企业规模、产品品种、处理要求等相关数据、资料；
1.3.2赛鼎工程有限公司编制的《芮成县斯普伦迪生物工程有限公司年产500吨嘧啶酯、800吨丁环氧技改项目环境影响报告书》（报批版）；
1.3.3 相关的法律法规、方针政策：
《中华人民共和国环境保护法》；
《中华人民共和国水污染防治法》；
《建设项目环境保护管理条例》
《河北省环境保护条例》
《建设项目环境保护设计规定》
《*关于环境保护若干问题的决定》
《中国环境保护技术政策》
国家、山西省、运城市、芮城县有关环保法规、制度等；
1.3.3 设计标准和规范
《污水综合排放标准》GB 8978-1996
《室外排水设计规范》GB 50014－2006
《给水排水工程构筑物结构设计规范》GB 50069-2002
《给水排水工程管道结构设计规范》GB 50332－2002
《泵站设计规范》GB/T 50265-97
《电气设计规程规范》GBJ 54-83
《采暖通风与空气调节设计规范 》 GB 50019-2003
《混凝土结构设计规范》GB 50010－2002
《建筑地基基础设计规范》GB 50007－2002
《砌体结构设计规范》GB 50003－2001
《鼓风曝气系统设计规范》(CECS97:97)
《城市污水处理厂运行、维护及其安全规程》（CJJ60-94）
《水处理设备制造技术条件》（ZBJ98003-87）
《污水混凝与絮凝处理工艺技术规范》（征求意见稿）
《污水过滤处理工艺技术规范》（征求意见稿）
《环境工程设计手册》（修订版）
《污水排入城市下水道水质标准》（CJ3082-1999）
《钢结构设计规范》GB 50017－2003
《地面水环境质量标准》GB/T 18920-2002
《城市杂用水标准》GB 8978-1996
《厌氧-缺氧-好氧活性污泥法污水处理工程技术规范》HJ576-2010
《生物接触氧化法污水处理工程技术规范》HJ2009-2011
《生物接触氧化法设计规程》CECS128:2001
1.3.4其它参考资料：
《环境工程手册》(水污染防治卷) 张自杰主编
《化工环境保护设计手册》(化工部环境保护设计技术中心站编){化工出版社出版}
《三废处理工程技术手册》(废水卷) 北京市环境科学研究院主编
《水处理工程手册》唐受印、戴友之主编
《环保设备设计手册》(水污染控制设备) 周兴求等编
《有机化工废水治理技术》乌锡康主编
《全国市政工程投资估算编制办法》（2007）
《环境工程技术经济和造价管理》周律编著
《环保设备材料手册》(第二版) 王绍文、杨景玲主编
陕西华特玻璃纤维有限公司、山东潍坊一辰环保水处理设备有限公司等同类企业生产废水处理工艺与设备调研资料。
1.4 设计范围
1.4.1 污水处理及污泥处理工艺流程设计；
1.4.2 污水及污泥处理土建工程设计和施工；
1.4.3 标准设备的选型和安装，非标设备的设计、制造和安装；
1.4.4 污水处理工程界区外1米内的污水管线、污泥管线和给水管线的设计、电器线路设计及通风设计。
1.5 设计指标
1.5.1 设计规模
依据芮城县斯普伦迪生物工程有限公司提供的有关资料和环评报告：生产过程中产生和排放的废水量累计1926.8L / H，约为46.25m3 / d，工程设计时按1.08安全系数考虑，则三效蒸发脱盐系统设计处理规模为50m3 / d，按24小时运行模式考虑，则处理能力为2.09m3/H；蒸发脱盐系统产生的污冷凝水水量为38.4m3 / d，工程设计时考虑留有部分事故水处理的余量，则生化处理系统设计处理规模为50m3 / d，按24小时运行模式考虑，则处理能力为2.09m3/H；。
1.5.2 设计进水水质
依据芮城县斯普伦迪生物工程有限公司提供的有关资料和环评报告：污水处理进站水质如下表1-1：
表1-1： 进站污水水质指标
污染物 | 有机物 | 盐类 | 碱度 | 甲苯 | 水量 |
单位 | g/L | g/L | g/L | g/L | m3/d |
水质指标 | 31.5 | 24.4 | 3.16 | 0.13 | 50 |
经过三效蒸发产生的污冷水，采用A/O生物处理工艺为主的地埋式一体化污水处理装置处理，按照环评报告污冷水水质如下表1-2，并以此作为设计一体化污水处理装置进水指标如下：
表1-2： 设计一体化污水处理装置进水水质指标
污染物 | CODcr（mg/L） | BOD5（mg/L） | PH |
指标值 | 200 | 50 | 7-9 |
注：PH无量纲
1.5.3设计出水水质
依据芮城县斯普伦迪生物工程有限公司要求：污冷水处理后经收集用于循环冷却补充水，不外排。为此依据《工业循环水水质指标》（GB50050-2007）和《再生水用作冷却用水的水质指标》（GB/T19923-2005）中相关水质要求，本着就严从紧的原则，作为蒸发脱盐系统和生化处理系统处理后水质指标进行设计，具体指标如下表：
项 目 | CODCr | NH3-N | BOD5 | 浊度 | pH | 色度 | 硫酸盐 | 氯离子 | 色度 | 石油类 | 粪大肠菌群 |
指 标 mg/L | 60 | 10 | 10 | 5 | 6.5-8.5 | 30 | 250 | 250 | 30 | 1 | 2000 |
表1-3：设计处理后出水水质指标 单位：mg/L
2 .工艺的选择与确定
2.1工艺选择的原则
2.1.1对废水中污染物去除率高，具有较好的环境效益。
2.1.2先对高含盐浓度废水*行蒸发脱盐预处理后，再采用生化处理后，用于循环冷却水补充水不外排，提高水资源的利用率。
2.1.3投资省、运行费用低，具有经济可行性。
2.1.4应杜绝或明显减少污染物的产生,不造成二次污染。
2.1.5技术成熟、工艺可靠、运行稳定、方法得当，具有技术可行性、灵活性和*性。
2.1.6不用清水稀释或因稀释给废水处理系统运行带来困难。
2.1.7管理简单、操作方便、维护容易。
2.1.8所选设备性能稳定性、、低耗、使用寿命长。
2.2 工艺选择
本项目废水的主要来源有生产工艺废水、脱盐水站排污水、锅炉排污水、地面冲洗水、生活污水等，主要污染物为PH、SS、CODcr、BOD5、NH3-N、石油类、盐类等。其中生产工艺废水占44%，是污染物的主要来源。通过对生产工艺和排污环节进行分析可知其废水的特点是：成分复杂、含盐量大、有机污物浓度高、治理难度大，是典型的难处理的高含盐有机废水，同时，有要求处理后废水做冷却水补充水回用，不外排，这又对治理措施和工艺技术提出了更高的要求，从而提高了治理投资，增大了治理难度。
对于这种高含盐有机废水的处理技术，国内外已经研究了几十年，目前通常采用的方法主要包括：生物法、SBR工艺法和三效蒸发器脱盐法等。
2.2.1 生物法
生物处理是目前废水处理zui常用的方法之一，具有应用范围广、适应性强等特点。化工废水如染料、农、医药中间体等含盐量较高的废水，污染严重，必须经过处理才能排放。况且，此类废水成分复杂，不具备回收价值，采用其他处理方法成本较高，因此生物处理仍是的方法。无机盐类在微生物生长过程中起着促进酶反应，维持膜平衡和调节渗透压的重要作用，但盐浓度过高，会对微生物的生长产生抑制作用，主要原因在于：
（1）盐浓度过高时渗透压高，使微生物细胞脱水引起细胞原生质分离；
（2）高含盐情况下因盐析作用而使脱氢酶活性降低；
（3）高氯离子浓度对细菌有毒害作用；
（4）由于污水的密度增加，活性污泥容易上浮流失。
为此，高含盐废水的生物处理需要进行稀释，通常在低盐浓度下（盐浓度小于1%）运行，因而会造成水资源的浪费，同时由于处理设施庞大也会造成投资增加、 运行费用提高。随着水资源的日趋紧张，国家出台的保护水资源的各项法规和收费措施，给高含盐废水处理的企业带来了负担。
2.2.2 SBR工艺
SBR是序批间歇式活性污泥法（Sequencing Batch Reactor Activated Sludge Process）的简称，是一种按间歇曝气方式来运行的活性污泥污水处理技术，又称序批式活性污泥法。与传统污水处理工艺不同，SBR技术采用时间分割的操作方式替代空间分割的操作方式，非稳定生化反应替代稳态生化反应，静置理想沉淀替代传统的动态沉淀。它的主要特征是在运行上的有序和间歇操作。SBR技术的核心是SBR反应池，该池集均化、初沉、生物降解、二沉等功能于一池，无污泥回流系统。 SBR工艺的优点主要有：
（1）池内厌氧、好氧处于交替状态，净化效果好；
（2）运行效果稳定，污水在理想的静止状态下沉 淀，需要时间短、效率高，出水水质好；
（3）耐冲击负荷，池内有滞留的处理水，对污水有稀释、缓冲作用；
（4）工艺过程中的各工序可根据水质、水量进行调整，运行灵活；
（5）处理设备少，构造简单，便于操作和维护管理；
（6）反应池内存在DO、BOD5浓度梯度，能有效控 制活性污泥膨胀；
（7）SBR法系统本身也适合于组合式构造方法，利于污废水处理厂的扩建和改造；
（8）通过适当控制运行方式，实现好氧、缺氧、厌氧状态交替，具有良好的脱氮除磷效果；
（9）工艺流程简单、造价低。
尽管SBR工艺在废水处理工程中有如此多的优点， 但是对于高含盐废水的处理还存在一些难点，需要进一步克服。主要难点有：
（1）废水中含盐量的增加，对废水处理系统的硝化能力影响较大；
（2）废水中含盐量较多时，浮力较大，不容易沉淀；
（3）多数高含盐废水中含有有害有机物等其他杂质，不能通过SBR工艺加以去除；
（4）SBR工艺自动化要求程度高；
（5）后处理设备要求较多，如消毒设备、接触池容积，以及排水设施如排水管道等都要求很高。
2.2.3 三效蒸发器脱盐法
蒸发是现代化工单元操作之一，即用加热的方法使溶液中的部分溶剂汽化并去除，以提高溶液的浓度，或为溶质析出创造条件。三效蒸发器脱盐法是利用浓缩结晶系统将废液中的无机盐通过蒸发的方式加以去除的方法。三效蒸发器是由相互串联的三个蒸发器组成，低 温（90℃左右）加热蒸气被引入*效，加热其中的废液，产生的蒸气被引入第二效作为加热蒸气，使第二效的废液以比*效更低的温度蒸发，这个过程一直重复到zui后一效。*效凝水返回热源处，其它各效凝水汇 集后作为淡化水输出，一份的蒸气投入，可以蒸发出多倍的水出来。同时，高盐废水经过由*效到zui末效的依次浓缩，在zui末效达到过饱和而结晶析出，由此实现盐分与废水的固液分离。
在含盐废水的处理过程中，含盐废水进入三效浓缩结晶装置，经过三效蒸发冷凝的浓缩结晶过程，分离为淡化水（淡化水可能含有微量低沸点有机物）和浓缩晶浆废液；无机盐和部分有机物可结晶分离出来，作为无机盐废渣处理；不能结晶的有机物浓缩废液可采用滚 筒蒸发器，形成固态废渣，焚烧处理；含有微量低沸点有机物的淡化水经生化处理后回用于冷却水补充水。
三效蒸发器脱盐法具有技术成熟、可处理废水范围 广、占地面积小、处理速度快、节能等优点，随着化工 产业的发展，越来越多的高含盐废水需要处理，三效蒸发器脱盐法的应用将越来越广泛。
三效蒸发器脱盐过程中排污空气蒸汽冷凝后形成的冷凝水，废水中的低沸点、易挥发的有机物进入后，造成冷凝水的污染，给回收利用带来困难，本项目生产废水中没有低沸点有机物，加之苯和水杨倩虽属挥发性物质但沸点大于100℃，因此挥发性不强，随蒸汽进入冷凝水的量很小；实际生产中因操作的原因可能有少量污染物因蒸汽夹带进入冷凝水中，为满足回用水质要求，必须对其进行处理。
对于这种微污染的废水常用的生化法有传统活性污泥法、SBR法、AB法以及生物接触氧化法等，各种处理工艺比较如表3-1.
表3-1 常用污水生化处理工艺比较
方法 | 工艺特征 | 优 点 | 缺 点 |
传统 活性污泥法 | 原污水从池首端进入池内，回流污泥也同步注入，污水在池内呈推流形式流动至池的末端，经历了*阶段的吸附和第二阶段代谢的完整过程，活性污泥也经历了一个从池首端的对数增长，经衰减增长到池末端的内源呼吸期的*增长周期。 | 传统活性污泥法系统对污水处理的效果*，BOD去除率可达90%以上，适于处理净化程度和稳定程度要求较高的污水。 | 1.曝气池容积大，占地面积大，基建费用高； 2.对水质、水量变化的适应能力较低； 3.耗氧速率与供氧速率难于沿池长吻合一致，在池前段可能出现耗氧速率高于供氧速率的现象，池后段又可能出现相反的现象； 4.脱氮除磷效果较差。 |
*混合活性污泥法 | 污水与回流污泥进入曝气池后，立即与池内混合液充分混合，可以认为池内混合液是已经处理而未经泥水分离的处理水。 | 1.+对冲击负荷有较强的适应能力； 2.污水在曝气池内分布均匀，各部位的水质相同，将整个曝气池的工况控制在zui条件，活性污泥的净化功能得以发挥。 | 1.活性污泥较易产生膨胀现象； 2.曝气池容积大，基建费用高； 3.脱氮除磷效果较差。 |
SBR法 | 原污水放流到单一反应池内，按时间顺序实现不同目的操作，基本操作程序由进水、反应、沉淀、出水和待机等5个过程，这种操作周期周而复始反复进行达到不断进行污水处理的目的。 | 1、不宜产生污泥膨胀。 2、处理构筑物的构成简单，设备费、运转管理费较连续式为小。 3、通过对运行方式的调节，在单一的曝气池内能够进行脱氮和除磷反应。 4.曝气槽容积相对较小 | 1.对自动化程度要求较高； 2.对管理人员素质要求较高。 |
AB法 | 未设初沉池，由吸附池和中间二沉池组成的A段为一级处理系统，B段由曝气池和二次二沉池组成，A段和B段各自拥有自己独立的回流系统，两段*分开，有各自*的微生物群体，处理效果稳定。 | 1.A段负荷高，为增殖速度快的微生物种群提供了良好的环境条件， 2.A段污泥产率高，并有一定的吸附能力，耐冲击负荷。 3.B段接受A段的处理水，水质、水量比较稳定，冲击负荷已不在影响B段，其净化功能得以充分发挥。 | 1.基建投资高。 2.剩余污泥量大，污泥处理投资较高。 |
A/O 法 | 厌氧阶段和好氧阶段串联，好氧阶段产生的剩余污泥全部回流到厌氧池。厌氧池中有足够长的污泥停留时间，污泥可以在厌氧阶段部分消化，污泥产率低。 | 充分利用了厌氧消化对降低色度、降解PVA、降低PH值，提高BOD/COD比值等有利的作用。 | 对于进水COD在数百毫克/升的污水，A/O法是适宜的，但对于处理浓度更高的污水，会使处理成本上升。 |
A2/O 法 | 原废水和含磷回流污泥进入厌氧反应器释放磷；废水经*厌氧反应器进入缺氧反应器与回流的大量混合液进行反硝化脱氮；然后从缺氧反应器进入曝气池，去除BOD，进行硝化反应和吸收磷的感；在沉淀池中进行泥水分离。 | 1.同步脱氮除磷，水力停留时间短； 2.在厌氧、好氧交替运行条件下，丝状菌不能大量繁殖，不会发生污泥膨胀； 3.污泥中含磷浓度高，具有较高的肥效； 4.运行中无需投药，两个A段只用轻轻搅拌，运行费用低。 | 1.除磷效果难以再行提高，污泥增长有一定限度； 2.脱氮效果难以进一步提高，内循环两以2Q为限，不宜太高。 |
氧化沟法 | 氧化沟的曝气装置的功能是供氧，使有机污染物、活性污泥、溶解氧充分混合、接触，推动水流以一定的流速循环流动。 | 1.处理效率高，效果稳定，对水温、水质、水量的变动有较强的适应性； 2.污泥龄长，可以存活、繁殖世代时间长、增殖速度满的微生物； 3.污泥产率低，且多已达到稳定，无须进行消处理； 4.运行费用低。 | 占地面积大，基建费用较高。 |
生物接触氧化 法 | 在池内设置填料，已经充氧的污水浸没全部填料，并以一定的流速流经填料，填料上长满微生物，污水与生物膜相接触，在生物膜微生物的作用下，污水得以净化。 | 1.对冲击负荷有较强的适应力； 2.污泥产量少，不产生污泥膨胀； 3.易于维护管理； 4.不产生滤池蝇，也不散发臭气； 5.有机负荷高，投资省。 | 1.如运行到一定年限，填料可能会堵塞，需要更换； 2.布水布气不宜均匀。 |
根据以上比较，选用A/O生物处理工艺比较适宜，同时为提高处理效果，在A段和O段池中增加生产填料，强化生化处理效果。
基于满足污水排放要求，又能节省投资，拟采用“三效蒸发脱盐+污冷水A/O生物处理”为核心的处理工艺，该工艺具有技术*、处理效果稳定、投资省、运行费用低、运行管理简便等优点，可确保处理出水达到回用要求，不外排。
