等离子技术处理含苯环及杂环类污水方案

1、 含苯环及杂环类污水处理方案精细化工有限公司硝基苯类废水项目设计方案1.概述 1.1 项目概述本项目为含苯胺、硝基苯污水处理方案。根据用户的要求，对污水中间的苯胺、硝基苯等杂环类物质进行去除处理；污水的COD处理后低于500mg/L。1.2设计依据1.2.1甲方提供的各项要求,及甲方提供的水质测试数据；1.2.2甲方提供的环境条件，水处理设施的占地面积；1.2.3建筑结构可靠度设计统一标准GB50068-20011.2.4建筑给水排水设计规范GB50015-20031.2.5城市供水水质标准CJ/T206-20051.2.6水处理设备技术条件GB/T2932-19991.2.7电力装置的继电保

2、护和自动装置设计规范GB50062-921.3设计原则1.3.1根据甲方的规划要求，遵守有关的法律、法规、标准规范，编制本工程设计方案。1.3.2选用运行安全可靠、经济合理的工艺流程，尽可能减少基建投资和运行费用，节省占地面积，降低能耗。1.3.3积极稳妥地利用先进技术和设备，确保水处理的效果。在设计中对关键工艺段采用自动化仪表，提高自动控制及管理水平。1.3.4妥善处理和处置处理过程中产生的渣泥，避免产生二次污染。1.4工程范围及内容工程范围包括工艺、结构、电气、机械、通风、仪表、自控、建筑等主要专业的设计说明、主要图纸、工程投资估算、运行费用说明、设备清单等技术文件。本工程不包括站区以外的

3、污水收集管道系统，绿化设施等方面的设计。其它与本工程有关联的建设设计视甲方要求另行确定。2.水处理设计条件2.1设计规模的确定设计规模要求按200吨/天，8.5吨/小时水处理工程进行设计。2.2设计进水水质按甲方提供的数据如下：污水COD10000mg/L。2.3处理后要求排放水COD500mg/L。2.4水处理站位置的规定参见水处理设备及设施平面布局图(待定)2.5其它排出物处理参见3.3.6条。3.水处理的工艺设计方案3.1 水的水质特性水体中的杂质主要是以苯胺、硝基苯为主的有机物。因此，采用一般的工艺无法进行有效的分离、回收及其处理。3.2水处理工艺方案的选择原则 采用传统或单一的工艺处

4、理COD较高及含量较高的苯胺、硝基苯污水，传统技术有一定的困难。同时又要充分考虑提高效率，减少占地面积，降低能耗。通过小型试验在总体设计上采用传统物化处理和先进的物理处理结合的原则，以求达到水质排放标准。同时在整体设计中考虑以自动控制为主，手动控制为辅的控制方式执行整个工艺过程。3.3 水处理工艺设计3.3.1取水口格栅装置 采用格栅主要是保障水泵的正常进行，防止大颗粒杂质或水中异物被吸入泵中。3.3.2等离子体加热处理 采用特殊的等离子体电源，设计了专门的等离子体放电电极。等离子体放电电极直接在含盐污水的水体中间产生等离子体放电现象。在等离子体电源启动时，同时启动的有普通曝气器、超声波除垢设

5、备、水喷射泵负压真空设备等。产生的结果是，水体上层温度在3分钟到5分钟由常温达到沸腾，在10分钟之内，等离子体加热塔（塔1，T1）内部的温度全部达到75-80，如果不进行温度控制，10分钟以后塔1（T1）的温度可以始终处于沸腾状态。考虑等离子体加热反应的特殊性，在具体工程设计时，将等离子体加热装置作为一个单独的加热装置设置在塔1（T1）中间。3.3.3热能的二次回收 等离子体加热设备启动后，产生的大量蒸汽，在负压工艺的作用下，通过热交换器在塔2（T1）、塔3（T3）、塔4（T4）中间进行二次热能的回收，产生水体的二次蒸发，蒸发的蒸汽同样通过负压工艺的作用下，最后与塔1（T1）中产生的蒸汽被水喷

6、射泵负压吸收转换的热量对进水进行预热。 热能的二次回收，可以使整个系统的热效率提高一倍以上。3.3.4超声波除垢设备？ 超声波除垢设备的作用是防止、清洗热交换器表面形成各种盐类的积垢，保障热交换器的热交换效率。3.3.5 绝热保温处理 在高温系统与低温系统之间，必须采用绝热保温工艺。3.3.6剩余物质处理根据工艺设计，含酸污水在等离子体热源及其二次能源回收的蒸发作用下，溶液中酸含量降低到一定浓度之后，通过操作定期排放污水到沉淀池，通过压滤机脱水，将固体物质进行无害化处理。残余的少量污水回到原水池。3.4 污水处理工艺流程3.4.1 污水处理系统工艺流程方框图等离子体处理 原水超声波除垢处理 热

7、能二次回收 排放 工艺流程方框图3.4.2污水处理设备工艺简介3.4.3工艺流程要点说明 等离子体加入的原理是，采用专门的等离子体发生方式，使等离子体放电直接在水体中间进行放电，水体在非常短时间内由常温上升到沸腾温度。等离子体在水体中间直接放电，电热的转换效率非常高，是因为等离子体放电时，电阻趋向于零，因此发热效率可以达到最高。传统的电热转换一般通过电热丝在绝缘条件下进行加热，属于电阻加热，在一定的电阻条件进行加热，热转换效率比较低。除了放电效率高以外，等离子体能够直接降解污水中间的苯环、杂环类物质，使有害类物质转化为无毒无害的物质。主要工艺等离子体加热具有特殊的高效，通过传统的二次热能回收利

8、用保证了蒸馏过程的低能耗运行。为了保障设备的高效、低能耗的长期运行，在等离子体加热塔（T1）与二次热能回收塔（T2、T3、T4）内部专门设置了超声波除垢设备，定期实行除垢清洗。从而避免了传统的多效蒸馏设备在使用以后产生的积垢，导致效率降低的现象。3.5水处理工艺预测效果评估根据工程水处理要求而专门设计的工艺体系，预计最终出水可以达到甲方的指标。3.6工艺特点1）工艺设施设备化；2）可实施自动化操作控制及手动操作控制并用；3）占地面积少。4.水处理站工艺设施配套设计4.1工艺设计设计规模3吨/h小时，每天24小时连续运行。4.2水处理工艺设施设计4.2.1格栅装置格栅装置尺寸(m)：0.50.6

9、1 1套设计最大过水能力25m3/h，有效栅宽350mm，栅条间距150mm/5mm。4.2.2等离子体处理设备处理能力 3吨/小时 1套，占地面积 20002000（mm）结构尺寸 200020005800（mm）4.2.3热能二次回收塔处理能力 3吨/小时，3套，占地面积 20002000（mm），结构尺寸 200020005000（mm）/套。4.2.4 超声波除垢设备超声波除垢设备设置在T1、T2、T3、T4中间。 4.2.5负压真空吸收设备处理能力 220m/h（蒸汽），1套，占地面积 12002000（mm），结构尺寸 120020001300（mm）/套。4.2.6系统电气控制柜

10、占地面积 12001200（mm），结构尺寸 120012001800（mm）/套。4.2.7绝热保温设施 用于主体设备以及管道的绝热保温。4.2.8其它配套设施1）原水蓄水池（进水）2）出水蓄水池4.2.9配电房、工作室设计规格：7m5.5m2.8m， 1座结构：土建/砖混或简易房建筑面积：42m2；根据实际情况调节后确定。4.3建筑与结构设计4.3.1设计依据(1)建筑地基基础设计规范GB50007-2002(2)砌体结构设计规范GB50003-2001(3)混凝土结构设计规范GB50010-20024.3.2建筑设计根据水处理工艺要求，所建构筑物和辅助生产构筑物分为水处理构筑物、污泥处理

11、构筑物、辅助生产建筑物三部份。在满足工艺流程要求的前提下，建筑设计力求简洁明快，合理组织设计，站内建筑物充分考虑周围环境，使其与周围环境协调，厂内总平面设计是整个建筑设计重要内容，整个站区占地面积(200-250)m2（参见平面布局图，待定）。地面有效荷载3.5吨。本设计在工艺流程布置的基础上达到功能分区明确，平面布置合理、紧凑、合理确定各建筑物间距，满足消防、日照、通风等要求。4.3.3结构设计水处理主体设施、设备由塑料、橡胶、陶瓷、钛合金、钢材等结构材料组成；沉淀分离设施采用塑料和钢结构或钢筋混凝土结构或专门的钢结构；各种工房包括电控室、工作室、储药间等采用砖砌结构或者工程简易房。具体设计

12、时，应根据详细的地质勘探资料，考虑是否进行地基处理和施工井点排水等。4.4电气与自控设计4.4.1设计依据(1)低压配电系统设计规范GB50092-95(2)低压设计规范GB50054-95(3)低压配电装置及线路设计规范GBJ54-83(4)通用用电设计配电设计规范GB50055-95(5)民用建筑设计规范JGJ/T16-912(6)项目工艺和建筑专业提供的相关技术资料4.4.2电气设计规范(1)水处理工程：配电室配电装置设计(2)水处理工程：用电设备供电及控制设计(3)水处理工程：电缆敷设设计(4)水处理工程：系统用结构物接地设计(5)水处理工程：各构筑物及地区照明设计4.4.3电源水处理

13、站电源由甲方负责引入，直埋引至电控柜。电压：380/220V，三相四线和微机端线，敷设方式为电缆沟或桥架。4.4.4用电负荷本工程装机功率116.3kw，平均用电功率75.8kw，具体见下表：主要电气设备耗电计算表序号设备名称型号单机功率kw装机功率kw数量备用工作时间h日耗电量kwh平均用电功率kw备 注1提升泵5.51121241325.52等离子体加热设备D-D-0130.5366123246588274.53超声波除垢设备1CX-A115302124360154超声波除垢设备2CX-A2159063241080455曝气器0.30.621247.20.36负压真空吸收设备SP-B721

14、3124336147其它1524360159合计533.68863.2369.34.4.5配电系统水处理站采用动力配电控制柜，电缆采用聚氯乙烯芯护套电缆，空管式或桥架式或地埋式。4.5.6接地系统本工程接地系统采用TN系统，配电室设重复接地一组，有三根505镀锌角钢、404镀锌扁钢组成，从室外引到配电室，接地电阻不大于10，同时另设自控系统保护接地一组，从室外n至控制室，接地电阻不大于4。4.4.7照明系统室内照明线路采用PVC管暗敷设，安装高度：开关距地1.45米，插座距地3米，空调插座距地1.8米，照明箱、插座中心距地1.5米。在控制室设应急指示灯。室外，在所有构筑物护栏均设有防火、防爆的

15、挑空照明灯，便于晚间巡视或维修使用。4.4.8操作方式水处理设施或设备采用配电室、控制室和室外就地按钮箱三地手动控制和自动控制两种方式控制，便于操作。手动时可在机房控制箱或机房按钮箱加低压开关柜上操作，以机房电控箱操作为主，同时根据工艺要求，对有关设备自动控制。4.5自控设计为保证废水处理系统的运行安全可靠、水质达标的维护便利，本系统拟采用将系统集中自动控制和现场就地控制组合的控制方式进行。系统由设在中控室内PLC控制柜进行管理。采用先进的自动化技术，对废水处理过程中进行随时调控和控制，能够保证出水达标，解放生产力，提高生产效率，降低能耗。根据本工程的实际情况及工艺要求，对废水处理系统的主要工

16、艺进行控制，对各种水泵、电机的自动起停进行控制，实现自动控制依靠PLC型电脑程序，编入工艺程序。所有的电机均设手动按钮，从根本上提高系统的可靠性。4.6 仪表设计按工艺流程配置必要的液位、流量和水质分析等检测仪表。全部检测仪表及电气设备的运行信号的传送和显示。根据电器设备的运行要求及主要工艺桉树控制要求，设置自动控制和自动调节系统。4.7运行管理各系统的电器仪表可在中心控制室内显示，各种水泵、电机的启用可在中心控制室内调控，使处理系统保持良好的工作状态。格栅截留的栅渣，应及时清扫，所有水池的走道，设备装置和平台、楼梯，经常打扫清洁。5.运行成本及经济分析5.1运行成本A）电费平均用电功率 36

17、9.3kw处理量 9吨/h则 369.39=41.03kwh/吨电价按0.54元/kwh计（按峰电0.83元/kwh,谷电0.25元/kwh平均价计算）0.54元/kwh41.3kwh/吨=22.158元/吨B）材料费21.25元/吨C）人工费等其它综合费用 1.15元/吨合计： 44.558元/吨考虑各种因素运行成本可以控制在50元/吨左右。5.2经济分析目前，含盐污水脱盐各种工艺脱盐的成本普遍是100元/吨以上，蒸汽压缩蒸馏、多效蒸馏等脱盐工艺在开始运行阶段效率比较高，可以把脱盐成本控制在70元/吨-80元/吨，随着设备的运行，热交换器开始积垢，运行效率随之就降低了，运行成本就上升到100

18、元/吨以上。本方案除了采用高效率的等离子体发热装置及降解苯环、杂环类杂质外，还采用了超声波除垢工艺，从而保障了系统设备长期的高效运转。处理后的水进一步进行处理可用于生产，由于采用生物法等处理方法运行成本比较低，因此所有的运行成本可以始终控制在50元/吨左右。将1吨污水后，可以回收70%的含盐1%的水，该水通过生物法或其它水处理方法可以将水回用于生产。200吨/天污水在经过处理后，则经过进一步的水处理，至少每天可以回收200吨/天。【分析1】1. 采用多效蒸馏的运行成本按照100元/吨计算。每天的运行成本为300吨/天100元/吨=30000元/天。2.采用本方案，运行成本低于30元/吨，每天的

19、运行成本不超过300吨/天30元/吨=9000元/天。2. 上述比较可知，采用本方案，每天最少可以节约运行费用30000元/天-9000元/天=21000元/天，一年可以节约365天21000元/天=7665000元/年。【分析2】1.每天回收200吨/天水，水价按照3.2元/吨计算，每天可以节约费用 200吨/天3.2元/吨=640元/天 每年可以节约费用 365天640元/天=233600元/年综上所述，每年可以节约费用 7665000元/年+233600元/年=7898600元/年=789.86万元/年6. 水处理设备和构筑物清单6.1 主要设备清单及性能表 序号名 称型号数量技术性能描

20、述安装说明备注1格栅装置非标1最大过水能力25M3/h，2提升泵 21用1备3等离子体加热设备D-D-01 14热能二次回收塔ER-H 3包括热交换器5超声波除垢设备1CX-A1 26超声波除垢设备2CX-A227曝气器28负压真空吸收设备SP-B39液位控制仪4设备启动用10照明设备11绝热保温设施12管道、阀13电线、电缆、桥架14电气控制柜、115就地控制柜316安全防护设施设备固定后安装17其它施工按装配置6.2主要构筑物清单序号名 称规格尺寸m数量结构形式备注1设备支架1钢结构2配电房、工作室105.52.81砖混或简易房3气泵机房103.82.81砖混或简易房4库房10202.81

21、防潮设计7.水处理设备及设施投资估算7.1设备及设施材料费用投资（A） 序号名 称型号数量单价金额备注1格栅装置非标12提升泵 23等离子体加热设备D-D-01 14热能二次回收塔ER-H 35超声波除垢设备1CX-A1 26超声波除垢设备2CX-A267曝气器28负压真空吸收设备SP-B39液位控制仪410照明设备11绝热保温设施12管道、阀13电线、电缆、桥架14电气控制柜、115就地控制柜316设备支架、安全防护设施17其它18合计7.2工程设备造价7.3本方案系统设备的造价说明（1）设备因为处理的含硫酸、盐酸污水，设备的主要材料使用钛结构材料、陶瓷材料、耐酸胶塑。阀门、水泵使用特殊的新

22、材料体系。投入的成本主要是由于材料体系的价格成本比较大。（2）试验设备的规模如果做的很小，比如1吨/h以下，生产成本与3吨/h接近，因此，本方案建议采用设计规模3吨/h。（3）有机物真空裂解设备、活性炭生产设备没有进行报价，作为中试设备，主要是为确定工程化实施提供科学的依据，定量的数据。本方案提供的3吨/h处理规模设备，可以作为系统设备的一部分，不会因为是试验设备，在正式设备系统制造时就不使用，避免了浪费。在中试设备确定没有原则问题的前提下，有机物真空裂解设备、活性炭生产设备作为系统设备的一部分投入制造时间为时不晚。因为，这些有机物相对污水的量来说是比较少的。8.服务项目8.1设计服务本工程设

23、计方案由1编制设计，工程设计承诺符合实际指标和工程使用要求，确保处理要求。8.2 维修服务本工程设计选用的设备生产厂家，均经过考察，具有优质的产品生产质量。并具有ISO9001认证体系的产品质量资质。工程全套设备及构筑物质量保质期指定为一年；电控设备的质量保证期，按国家标准为四个月保质期。工程调试自运行日起始，保质期内供方由于质量问题，一律实行三包。项目验收后，在运行中发现因工艺、设备的质量问题，设计、施工的乙方及时派人员协助解决。在保质期后的维修服务费以双方签订合约为准。8.3技术服务培训技术人员、化验人员，并提供有关水处理的资料。实施解决技术问题的有效方案。在工程设计、施工、调试期间，指定

24、专人专职技术人员现场技术指导。长期为业主提供所需的技术服务。9.公用工程及消防、绿化、环保、安全、节能设计9.1公用工程9.1.1给水排水处理系统自来水用水量本工程用水主要为配制药剂、冲洗地面、化验用水及其它杂用水等，用水量如下表所示：序号用水名称最大用水量(m3/h)最大用水量(m3/d)给水点及管径1配制药剂1.31.3DN152其它杂用水1.01.0洗涤、脱水机房、处理池等DN153合计2.32.3水质要求：自来水水压要求：0.3Mpa水源与供水方式：由公司总供水系统供给，用DN25镀锌钢管接入水处理系统内。所产生的水流入水处理站的集水调节池后一并处理。9.1.2 空调空调方式：无特殊要求。9.2绿化 主体构筑物周围及地下室构筑物上方绿化，风格和周围协调一致。9.3 环保、消防与安全9.3.1 环境保护为防止水处理站发出嗅味，本工程考虑采取下列措施：1) 对可能散发嗅味的池子加盖，对主处理厂房的腐嗅气体用通管和风机系统排至屋顶进行排放；2)本设计为保证污泥脱水间有一个较好的空气环境，宜采用强制通风措施，通风换气次数宜在每小时6至8次以上；3)为防止异味的产生，水处理站内废物的堆放一定要及时清理。4)在工艺上采取措施以减少剩余污泥产量，消减臭气源。5)处理站产生的渣及剩余污泥等采