浓黑液处置技术升级改造项目概况与工程分析

浓黑液处置技术升级改造项目概况与工程分析1.1项目概况1.1.1基本信息拟建项目基本情况见表1.1-1。表1.1-1拟建项目基本信息项目名称巴州浆粕有限公司浓黑液处置技术升级改造项目建设单位巴州浆粕有限公司建设地点经济技术开发区西尼尔镇，纬三路西侧巴州浆粕有限公司界内，地理坐标：东经86°09'40.08"，北纬41°36'44.64"。法定代表人冯文军联系人赵坚联系电目总投资924.6万元环保投资924.6万元所占比例100%建设性质新建国民经济行业分类污水处理及其再生利用D4620建设进度150天产品方案85.995t/d碱木素颗粒产品1.1.2工程占地与主要建设内容本项目位于巴州浆粕有限公司界内预留空地，占地为规划的二类工业用地，占地面积11496.8m²，其主要技术指标见表1.1-2。表1.1-2拟建项目主要技术指标项目单位建筑面积建筑占地面积喷雾干燥车间m²722.78361.39仓库1m²922.46922.46仓库2m²796.39796.39事故应急池m²9416.569416.56总计m²11858.1911496.8本项目新建处理规模为150m³/d的浓黑液喷雾干燥全套生产线设备，同时建设配套的自动控制、电器、仪表、厂房、库房以及事故应急池等。项目组成详见表1.1-3。表1.1-3拟建项目组成一览表类别名称内容备注主体工程喷雾干燥车间占地面积361.39m²，总建筑面积722.78m²，地上1层，层高10.3m，钢架结构；建设150m³/d浓黑液喷雾干燥全套生产线设备、自动控制系统、电器、仪表等。新建辅助工程事故应急池容积约1.6万m3新建给水水膜除尘用水为厂区蒸发工段之前的稀黑液。依托排水水膜除尘废水达到一定浓度进入厂区蒸发工段进行蒸发浓缩。依托巴州浆粕有限公司蒸发工段公用工程供气本项目天然气从宏通天然气公司购买，采用管道直接输送至项目区。新建供电本项目供电由巴州浆粕有限公司自备热电站提供一回路10kV专线可满足项目用电负荷及对供电可靠性的要求。依托巴州浆粕有限公司现有供电系统供热本项目需采暖设计的建筑物为喷雾干燥车间，供热由企业自备电厂提供热源，内设散热片采暖。依托公司电厂储运工程仓库1建筑面积922.46m²，地上1层，高6.8m，轻钢结构。新建仓库2建筑面积796.39m²，地上1层，高6.8m，轻钢结构。新建运输浓黑液通过管道输送至本项目生产车间；成品碱木素袋装后暂存于仓库，一定量后通过汽车外运。/环保工程废气处理喷雾干燥尾气经旋风分离器将颗粒物料收集装袋封装；旋风分离器上端的尾气经引风机送入水膜除尘塔，达标处理后通过19m排气筒排放。新建废水处理水膜除尘废水达到一定浓度后输送至厂区蒸发工段，与稀黑液一同处理依托巴州浆粕有限公司蒸发工段噪声治理设备均采用节能和低噪音设备，风机、泵等设备均采用底座减震措施，同时将设备置于车间厂房室内，起到隔声作用。厂界达标1.1.3平面布置本项目用地位于巴州浆粕有限公司厂区，为规划的二类工业用地，土地使用权属于巴州浆粕有限公司，目前均为空地，无建筑物分布。本项目土建工程包括喷雾干燥车间、仓库1、仓库2及1.6万m3事故应急池。其中喷雾干燥车间、仓库1、仓库2位于蒸发工段北侧；拟建的1.6万m3事故应急池位于厂区污水处理厂边界外西南侧约90m处，水池斜边与厂区道路平行，与道路距离约12m，水池东侧约90m处为厂区现有5万m3事故池。项目具体平面布置见图2.1-1及图2.1-2。本项目拟新建设施的平面布置与已建设施衔接紧密，避免了管线迂回现象。1.1.4劳动定员与工作制度本项目不新增劳动定员，拟在全厂内调配；装置年运行330d，每天连续生产24h，年工作时间为7920h。1.2拟建项目主体工程概况1.2.1产品方案拟建项目产品方案见表1.2-1。表1.2-1产品方案序号产品类型设计产能（t/d）（t/a）1碱木素颗粒85.99528378.351.2.2原辅材料消耗及能耗水耗主要原辅材料及能源、资源消耗情况汇总见表1.2-2。表1.2-2主要原材料及能源年消耗一览表项目名称年耗单位消耗量原料浓黑液m3/a495000能耗电耗万kWh/a327.228天然气耗量万m3/a475.2根据《中华人民共和国国家标准—天然气》（GB17820-2012），二类天然气技术指标见表1.2-3。表1.2-3天然气技术指标一览表项目高位发热量（MJ/m3）总硫（以硫计）（mg/m3）硫化氢（mg/m3）二氧化碳y，%数据≥31.4≤200201.01.2.3主要生产设备拟建项目主要生产设备见表1.2-4。表1.2-4拟建项目主要生产设备序号名称规格型号数量材料厂家备注1空气过滤器配套1Q235/无纺布无锡净化设备厂2天燃气线性式直接加热炉500万大卡/小时1套304/Q235江阴丰县烧咀仿美国麦克森，阀组选用德国DUNGS品牌3送风机4-72-16B1套Q235无锡永生37KW4热风分配器DAR12501套Q235林洲干燥5干燥塔φ9.5×9.5m1套内胆304，3mm外壳彩涂钢板林洲干燥6干燥塔顶房屋配套1套Q235瓦楞钢板林洲干燥7气锤9024组件林洲干燥8旋转卸料阀XXF3003Q235常州晟威1.5KW9旋风分离器φ2.8m2304，3mm林洲干燥10缓冲器匹配2304，3mm林洲干燥11引风机，带执行器Y4-73-14D1Q235无锡永生220kw变频调速、变频器为ABB55012喷淋除尘器φ4.2m1套Q235，3mm林洲干燥13循环泵65FS-35-251组件宜兴宙斯7.5kw14送料泵，变频调速G50-22组件杭州斯莱特变频器为ABB5507.5kw15高速雾化器RW8T2304组件林洲干燥75kw一套备用变频器为ABB55016蒸汽换热器110平方米1钢管铝翅片雪浪昌明17小旋风除尘器φ1.6m1Q235，3mm林洲干燥18小引风机9-269D1Q235无锡永生45kw19旋转阀XXF－3001Q235常州晟威20料仓2m31Q235林洲干燥21电器控制系统低压电器采用正泰品牌，变频器为ABB550，PLC为西门子S7-300.1套林洲干燥包含电源柜（带计量）和变频柜、控制柜等。22现场线缆、桥架1套电器箱至各用电设备林洲干燥23主体平台1套土建（室内安装）24气泵及供气部分1套1.3拟建项目公用工程概况1.1.1给排水1.1.1.1给水本项目不新增劳动定员，故不新增生活用水；项目不新增新鲜用水，其水膜除尘用水利用现厂区生产工段产生的稀黑液，稀黑液循环使用到一定浓度时输送至现厂区稀黑液蒸发工段蒸发处理，不外排。稀黑液循环量为79.5m3/d。1.1.1.2排水项目所在厂区实施雨污分流，雨水排入市政雨水管网。1.1.2供配电本项目供电由巴州浆粕有限公司自备热电站提供一回路10kV专线可满足项目用电负荷及对供电可靠性的要求。1.1.3供气本项目浓黑液喷雾干燥设备所需燃料为天然气，项目运营后年运行7920h，每小时新增天然气消费量600m³/h，新增天然气消费量4752000m³/a；项目所需天然气采用管道直接输送至项目区。1.4储运工程1.4.4.1运输方式浓黑液通过管道从巴州浆粕有限公司污水处理厂浓黑液储罐泵至本项目生产车间；成品碱木素通过汽车外运。1.4.4.2仓储方式本项目碱木素产品包装后暂存于新建的2座仓库，1#仓库建筑面积922.46m²，地上1层，高6.8m，轻钢结构。2#仓库建筑面积796.39m²，地上1层，高6.8m，轻钢结构。仓库存储周期为1个月，定期外运。1.5工程分析1.5.1主体工艺流程与产排污节点分析浓黑液喷雾干燥处理工艺流程见图1.5-1。高空排放小旋风分离器干燥塔鼓风机空气过滤器空气天然气热风分布器热风炉旋风分离器组高速雾化机螺杆泵废液槽废液高空排放小旋风分离器干燥塔鼓风机空气过滤器空气天然气热风分布器热风炉旋风分离器组高速雾化机螺杆泵废液槽废液尾气洗涤器尾气洗涤器引风机引风机干粉干粉产品入库包装机料仓干粉产品入库包装机料仓干粉图1.5-1浓黑液喷雾干燥处理工艺流程图（1）工艺流程说明由蒸发车间来的浓液（浓度为45%）经贮槽加热至70℃，用螺杆泵送至干燥塔顶部的高速雾化机。常温空气经过滤后用鼓风机穿越天然气热风炉升温至250℃，进入干燥塔上方的热风分布器，然后在干燥塔内与雾化后的液滴接触，迅速干燥形成干粉。大部分干粉直接降落至塔底，少量（约40%）的粉末随尾气进入旋风分离器组进一步分离，两股干粉经冷风冷却后进入旋风分离器，分离后进入料仓，包装入库。冷却风重新回旋风分离器组。尾气由引风机抽出进入尾气洗涤器，经洗涤后的废气经19m高排气筒排出。本工艺以稀废液洗涤尾气，这种流程既节省了洗涤水，消除了液态排污，同时又充分利用尾气热能，提高了系统的技术经济指标。洗涤尾气后的稀液浓度可提高1%以上，返回蒸发车间进一步浓缩。（2）产污环节图1.5-2浓黑液喷雾干燥处理产污节点图废气：废气源主要为喷雾干燥车间排气筒排放的尾气，主要污染物为颗粒物、SO2、NOx及少量的臭气。废水：主要来自于水膜除尘产生的废水。噪声：各设备运转过程中的机械噪声，如风机、水泵等，噪声源强约80~105dB(A)。固废：本项目运营期间旋风分离器收集下来的木质素颗粒直接做产品外售，运营期间厂区无固体废物排放。1.5.2平衡分析1.5.2.1生产物料平衡本项目生产物料平衡见表2.5-1、图2.5-3。图1.5-3项目生产线物料平衡（单位：t/d）表1.5-1工程生产物料平衡生产线名称投入投入量（t/d）产出产出量（t/d）浓黑液喷雾干燥浓黑液195碱木素产品85.995进入水膜除尘介质的固形物1.6848进入水膜除尘介质的水20外排大气粉尘0.0702外排大气水蒸汽87.251.5.2.2水平衡本项目水平衡见表1.5-2，图1.5-4。图1.5-4水平衡图（单位：t/d）表1.5-2本工程给排水平衡单位：t/d入方项目数值出方项目数据除尘介质稀黑液79.5回至厂区蒸发工段蒸发71.55损耗7.95浓黑液带入水进入水膜除尘介质20回至厂区蒸发工段蒸发18损耗2外排大气87.25外排大气水蒸汽87.25合计186.75合计186.751.5.3污染源及污染物达标排放分析1.5.1.1废气污染源分析本项目配套1台规模为500万大卡/小时的线性式直接加热炉，其产生的热气直接进入干燥塔与物料接触进行干燥，因此喷雾干燥塔产生的废气主要成分为水蒸气、SO2、氮氧化物和粉尘。经旋风分离后的尾气由引风机抽出进入尾气洗涤器，洗涤后的空气经19m高排气筒排放，风量为65000m3/h。洗涤过程采用稀黑液做洗涤液，在此过程会有少量恶臭气体产生。加热炉天然气消耗量为600Nm³/h，年运行7920h（每天运行24h，按330d/a计），天然气消耗475.2万Nm3/a。根据天然气总含硫量（见表1.2-3）及《工业污染源产排污系数手册（2010修订）》确定天然气燃烧SO2产生量=4kg/万m3原料；根据工业污染源产排污系数手册（2010修订）确定天然气燃烧氮氧化物产生量18.71kg/万m3原料。SO2产生速率为0.2386kg/h、产生量1.89t/a、产生浓度1.67mg/m3；氮氧化物产生速率为1.1162kg/h、产生量8.84t/a、产生浓度17.17mg/m3。天然气燃烧产生的烟尘量较小，这里忽略不计，因此废气中的粉尘主要为物料粉尘（碱木素粉尘）。天然气直燃式热风炉燃烧产生热烟气经配风箱喷入喷雾干燥机与雾状黑液混合，黑液瞬间干化成颗粒，颗粒物产生量为87.75t/d，大部分直接降落至塔底，少量（约40%）的粉末随尾气进入旋风分离器组进一步分离，约有5%的粉尘随分离器尾气进入水膜除尘器净化，水膜除尘塔除尘效率为96%，净化处理后尾气中颗粒物约0.0702t/d，排放速率为2.925kg/h，排放浓度45mg/m3，通过19m高排气筒外排。废气污染物产排情况见表1.5-3。表1.5-3喷雾干燥器废气污染物产排情况排放源污染物名称处理前产生浓度及产生速率排放浓度及排放速率喷雾干燥车间排气筒废气量65000m3/h65000m3/h颗粒物22500mg/m3，1462.5kg/h45mg/m3，2.925kg/hSO21.67mg/m3，0.2386kg/h1.67mg/m3，0.2386kg/hNOx17.17mg/m3，1.1162kg/h17.17mg/m3，1.1162kg/h恶臭少量少量由表1.5-3可知，喷雾干燥系统排放的废气中SO2、氮氧化物及粉尘的排放浓度与排放速率均能满足《大气污染物综合排放标准》（GB16297-1996）中表2二级排放限值（SO2排放速率为1.96kg/h，排放浓度550mg/m3；氮氧化物排放速率为1.194kg/h，排放浓度240mg/m3；颗粒物排放速率为5.42kg/h，排放浓度120mg/m3）要求。1.5.1.2废水污染源分析除尘废水：项目水膜除尘介质为厂区蒸发前稀黑液，封闭循环使用，当达到一定浓度时，输送至蒸发工段蒸发，不外排。1.5.1.3噪声污染源分析本项目噪声源主要来自于加热炉、各种泵、送风机、引风机等机械设备，项目主要噪声污染源汇总见表1.5-5。表1.5-5拟建项目主要噪声污染源汇总编号噪声源数量源强dB（A）噪声防治措施1天然气线性式直接加热炉1套105底座减震、厂房隔声2送风机1套953引风机1台904循环泵1台905送料泵2台936小引风机1台807气泵1套901.5.4施工期污染源分析1.5.4.1施工期工程污染源分布本工程施工期将进行场地清理、土石方开挖、基础结构施工、管道施工、设备安装、内外装修以及场地绿化等工作。施工期主要污染源及污染物的分布情况见表1.5-7。表1.5-7施工期主要污染源及污染物一览表施工活动污染产生情况说明基础施工（含清理场地、基坑开挖及地基施工）1、废气：①挖掘、运输等施工机械产生的尾气：主要含HC、NO2、CO等；②土方等物料运输过程产生的地面扬尘。2、噪声：施工机械噪声、交通运输噪声等。3、污水：①雨水冲刷产生地面径流，pH较高，SS量大；②施工人员生活污水，主要含COD、BOD、动植物油等。4、固废：各种建筑垃圾（主要为开挖土方）和生活垃圾。主体结构施工1、废气：物料运输产生的尾气及地面扬尘。2、噪声：运输设备、塔吊、升降电梯等以及金属物料施工场地内转运相互碰撞产生。3、污水：①建筑物面养护产生；②建筑施工设备清洗产生清洗水；③生活污水。4、固废：主要为建筑垃圾。工程装修设备安装1、噪声：施工用砂轮锯、电钻、吊车、切割机等设备产生的噪声。2、污水：施工人员生活污水。3、固废：各种装修用废材料以及设备外包装材料等。1.5.4.2施工期污染源及污染物排放情况（1）施工噪声主要施工机械有挖掘机、推土机、搅拌机及运输车辆等产生的噪声都较大，虽然是短期行为，但对周围环境影响是较严重的。施工机械的声级值范围见表1.5-8。表1.5-8主要施工机械声级值范围一览表施工阶段施工机械声级值范围土石方工程挖掘机、推土机、装载机等85～95dB（A）基础施工打井机、风镐、移动式空压机等85～100dB（A）结构阶段运输设备、振捣捧、吊车、运输平台等70～90dB（A）装饰阶段砂轮锯、电钻、电梯、材切割机等70～80dB（A）（2）施工扬尘粉尘主要来自晴天时挖掘土方、粉状物料的运输和施工现场内运输车辆的行驶所产生的二次扬尘。扬尘点分散，源高一般在15m以下，属无组织排放。受粉尘沉降速度的影响，特别是输送物料过程中，产生的二次扬尘尤为突出。类比中国环境科学研究院调查分析，建筑扬尘因子为0.292kg/m²。按本工程建筑占地面积11496.8m²计，施工期产生扬尘约1.4t。（3）施工污水施工污水包括施工生产污水和施工人员生活污水两部分，其中施工生产污水排放量较难估算，主要为设备清洗、进出车辆冲洗水以及建筑养护排水，污水中石油类浓度为10～30mg/L，悬浮物浓度100～300mg/L；按施工人员50人计算，施工生活污水量约6m³/d，污水中COD浓度为100～150mg/L，氨氮为10～30mg/L。施工期生产废水应设置沉砂池，含悬浮物废水收集沉淀处理后回用，不外排；生活污水排入厂区废水处理厂与浆粕中段废水一并处理。（4）施工垃圾施工垃圾主要为土石方工程产生的挖掘土方和建筑垃圾。本项目施工挖方量主要为事故应急池挖掘过程产生的土方量，约1.6万m3，废弃土方量主要为事故应急池挖掘时产生的弃方，约1.6万m³，全部用于厂区东南侧预留空地平整，无随意外排。另外，施工固体废物还包括各类建筑材料使用时产生的废边角余料，建筑垃圾产生量按500t/万m2计算，约575t，交由环卫部门进行妥善处置。施工人员生活垃圾按每人每天0.5kg计算，生活垃圾产生量为25kg/d，集中定点存放，由环卫部门清理。施工期污染物排放状况见表1.5-9。表1.5-9施工期主要污染源及污染物排放统计表项目施工阶段污染源主要污染物产生情况名称产生浓度产生量噪声土石方工程挖掘机、推土机，装载机等设备噪声/85～95dB（A）基础施工风镐、移动式空压机等设备噪声/85～100dB（A）结构阶段运输、振捣捧、吊车、平台等设备噪声/70～90dB（A）装饰阶段砂轮锯、电钻电梯、切割机等设备噪声/70～80dB（A）废气施工主体结构施工作业面（点）扬尘/1.4t废水整个施工期（主要集中于主体结构及装修施工）施工人员生活污水（6m³/d）COD100-150mg/L0.6～0.9kg/dNH3-N10-30mg/L0.06～0.18kg/d施工生产污水石油类10-30mg/L/悬浮物100-300mg/L/固体废物土石方基础土石方弃方1.6万m³主体结构装修施工建筑及装修的废料及边角余料575t生活垃圾施工人员25kg/d（施工期共产生1.75t）1.5.5工程清洁生产分析1.5.5.1生产工艺先进性棉浆粕行业碱法蒸煮所产生的黑液是当前废水治理中的重点问题之一。棉浆黑液来源于碱法蒸煮后冲洗浆料的程序。污水中主要污染物包括纤维素、半纤维素、木素和果胶等有机物，特征为臭味浓、色度高、碱度高、COD浓度高。因此，黑液能都得到有效治理是棉浆粕行业的主要环境问题，目前国内及疆内普遍推广的成熟技术主要为碱回收工艺和喷雾干燥处理工艺。（1）碱回收工艺碱回收工艺包含棉浆洗涤过程提取的黑液、黑液蒸发浓缩、浓黑液燃烧、熔融物溶解苛化和回收苛化过程产生的碳酸钙中的石灰等基本工序。该工艺是将固形物5%—8%的棉浆粕稀黑液，再利用黑液过滤机过滤出纤维泥沙等杂质，随后进入到稀黑液的储存槽。经过给料配比阀和给料流量计，稀黑液通过给料泵按一定比例送入多效蒸发器，产出的固形物含量为45%—48%的浓黑液进入到浓黑液槽。之后通过黑夜泵输送至圆盘蒸发器，蒸发至固形物含量在53%—55%之间时，浓黑液自流进平衡槽。接下来使用黑液泵经固形物送到碱回收炉内，浓黑液在下落过程中被充分干燥和燃烧氧化，在高温下浓黑液中的有机固形物分解产生大量可燃气体，产生助燃效果。钠离子碳酸化形成熔融物进入溶解槽形成NaCO3，通过给料泵送入消化提渣机，同时加入石灰发生化学反应生成乳液，通过乳液泵送至若干台连续苛化器，最终生成NaOH供制浆蒸煮用碱。（2）喷雾干燥处理工艺棉浆粕稀黑液通过七体五效蒸发装置，使黑液固形物含量达到45%左右后形成浓黑液，由蒸发车间来的浓液（浓度为45%）经贮槽加热至70℃，用螺杆泵送至干燥塔顶部的高速雾化机。常温空气经过滤后用鼓风机穿越天然气热风炉升温至250℃，进入干燥塔上方的热风分布器，然后在干燥塔内与雾化后的液滴接触，迅速干燥形成干粉。通过对碱回收工艺、喷雾干燥处理工艺以及结合厂区目前黑液处理工艺对比来看，黑液碱回收技术减少了排出的污染物，回收了资源能源，印证了清洁生产与循环经济的理念，但是目前棉浆粕企业普遍不愿意采用碱回收技术，一方面棉浆粕黑液有机物与无机物的比值低，固形物低位发热值仅9.9MJ/kg，黑液碱炉处理棉浆黑液要另加辅助燃料，会增加碱回收的成本。另一方面碱回收技术回收回来的碱在后期利用方面存在着纺织品着色色差大、染指低和耗能较大的因素，市场利用不是很好。而喷雾干燥处理工艺可直接依托厂区已有的七体五效蒸发装置，将稀黑液蒸发浓缩为浓黑液进行处理，相比较碱回收工艺和厂区现有处理工艺而言其工艺流程短，减少了资金投入。同时该工艺过程中无废水排放，废液中的水分经设备蒸发，固形物直接回收为粉状产品，治理彻底，无二次污