【有机硅生产废水的处理工艺设计15000字（论文）】

有机硅生产废水的处理工艺设计目录TOC\o"1-2"\h\u25426摘要 115092第1章绪论 2169931.1有机硅的用途及行业的现状 280751.2工程概况 34715第2章常用硅废水处理方法 3114302.1微电解反应 339832.2芬顿氧化法 5295602.3气提处理工艺 6321302.4生化处理工艺 727392第3章该项目废水治理措施及可行性分析 7145613.1水量、水质特点分析 783513.2废水处理措施 11307083.3废水达标可行性分析 17323173.4其他注意事项 1824248第4章主要设备设计计算 20232174.1其他生产废水格栅 20266784.2其他水隔油池 2228233满足设计要求 24305584.3高浓废水收集池 24216634.4高浓废水催化氧化池 24133254.5综合废水调节池 26200064.6综合废水混凝沉淀池 26155844.6.1混合设备的选择与设计 26181964.6.2反应池设计计算 27156174.7综合废水气浮池 2857744.8综合废水生化池 3011548式中：a-污泥产泥系数，一般取0.55 32164504.9综合废水二沉池 322714.10污泥处理部分的设计 355082第5章经济分析 3620506废水处理费用 368418第6章结语 37摘要有机硅具有诸多优良特性，在人们的日常生活中占据了越来越大的比重，我国乃至世界的有机硅市场正在蓬勃发展。而有机硅的生产会产生有机硅废水。本文重点介绍了有机硅废水的几种现有处理工艺，并对所选择的某企业废水进行处理的设计，为使该有机硅生产废水达到回用要求，根据其水质特征，结合文献资料，设计采用预处理+铁碳微电解+絮凝沉淀+气浮+生化处理的工艺流程。并对工艺流程中的调节池、微电解池、二沉池等构筑物进行设计，采用AutoCAD软件绘制带控制点工艺流程图、设备布置图、平面布置图。该废水经本工艺处理后，出水水质达到《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）Ⅲ类标准的要求。关键词：铁碳微电解；Feton催化氧化；废水回收利用第1章绪论1.1有机硅的用途及行业的现状有机硅材料具有耐不同温度、耐火、电气绝缘、耐辐射、阻燃、耐腐蚀、生理惰性以及生物相容性等优良特性。可应用于纺织品、人造皮革、纸张涂层、洗涤用品、医疗等方面，比如织物柔软剂、头发护理品、工业消泡剂、分散剂、表面活性剂、密封剂、整形材料等，部分产品可用作半导体元器件等电子用材料，一向有“工业味精”的美誉，其相关产品主要包括硅油、硅橡胶、硅树脂及硅烷偶联剂四大类别[1～2]。目前,全球有机硅产品市场销售规模约200亿美元/年，平均下来年提高5.7%，高于全球经济增长的速度。根据美国市场调查公司MarketsandMarkets近日发布的有机硅市场预测报告表示，未来五年，世界有机硅市场将保持年均5.85%的增长速度,市场规模将从2017年200亿美元上升到2022年的270亿美元（约合1750亿人民币）。亚太地区会在全球有机硅市场中占据主体地位。亚太地区发展中国家经济条件的逐步稳定，家庭收入的增加以及中产阶级的大量增长，正导致人们在越来越注重寻找能提供高档有机硅产品的地区。建筑行业的广泛使用旨在促进有机硅在市场上的使用以及对医疗和社会护理的需求不断增长、电子和电子市场也将有助于显着扩大有机硅市场。中国作为快速发展的新兴国家和世界最大有机硅市场，产能已占据全球50%多的份额。未来，随着建筑业、汽车制造业、电子、医疗等行业的高速发展，中国市场对有机硅的需求量将保持高速增长，也将是众多有机硅企业的必争之地。近10多年来，我国对有机硅单体的需求保持在20％以上的增长率[3]，但与此同时，生产过程中产生的废水具有成分复杂、高COD、难降解、强酸性、毒性大及可生化能力差等特点。而传统处理方法存在污泥产生量大、场地占用面积大、处理工序复杂、难以处理复杂多变的废水且处理后废水指标难以满足国家越来越严格的环保要求等众多不足。因此，如何处理成分复杂、种类繁多和可生化性差的有机硅废水，以得到达标废水。同时避免化学污泥产生，简化处理工艺和降低场地占用面积，这是需要解决的问题，也已经成为了有机硅技术领域的研究热点。对此，大量的研究人员分别采用了铁碳微电解法[4～6]，芬顿法[7～10]等物化法、化学法、生物法及其组合工艺来对有机硅生产废水进行处理。1.2工程概况浙江某公司拟在当地实施“年产45600吨功能性有机硅系列产品项目”。该项目建成后厂区形成年产特种硅烷及硅氧烷600吨、反应性硅油系列产品29000吨、聚醚硅油系列产品2500吨、三元共聚硅油5000吨、苯基聚硅氧烷系列产品1000吨、MQ聚硅氧烷500吨和硅油乳液2000吨，本项目同时联产三甲基氯硅烷、功能性硅油、20%盐酸、工业甲醇、工业酒精和陶瓷抛光砖表面用防污剂。根据该项目单位提供的数据综合考虑，本项目废水处理采用“预处理+铁碳微电解+絮凝沉淀+气浮+生化处理”的组合流程；其中高浓废水收集后采用“隔油、Feton催化氧化”后汇入综合废水调节池，与其它废水混合进入后续处理系统。第2章常用硅废水处理方法2.1微电解反应2.1.1微电解反应的简介铁碳微电解技术是本项目废水主要处理方式，它是一种对环境危害小、耗费小的高级废水氧化方法，又被称为内电解法。通过铁以及碳材料或者铁-碳复合材料于目标溶液中产生电化学反应，构成了原电池，以此使废水得到净化。这个方法一开始由欧洲的学者通过研究井水中零价铁理论得到的，然后在水资源利用和污水净化方面展开了应用研究[11]。20世纪时科学家发现在处理印染废水时铁屑有优秀的的净化效果，铁碳微电解技术处理污水开始被关注。20世纪80年代我国对这项技术也进行了更进一步的研究，铁碳微电解技术已在染料、电镀、药品、垃圾渗析废水等方面开展了使用方面的研究[12]。2.1.2微电解反应的原理设铁碳微电解法的原理是在铁－碳颗粒之间存在着大量的很小的原电池回路，活性［H］有着很好的化学还原活性，是从阴极产生，能氧化分解废水中大多数的污染物组分，从而导致大分子物质被分解为小分子物质[13]。还有由所形成的原电池阳极产生的Fe2＋易被O2氧化成Fe3＋，生成Fe（OH）3絮状物，这种絮状物是活性胶体絮凝剂，它吸附的效果比一般的Fe（OH）3强得多，它可以通过吸附共沉淀来除去水里面的悬浮物和一部分有色物质。通过试验表明，铁碳微电解在酸碱度较小的情况中，对CODCr的消减和可生化性的增强效果较好[14～17]。2.1.3影响铁碳微电解处理效率的参数污水酸碱度、反应时间、铁屑种类和粒径、填料铁炭比、曝气量等将影响微电解处理效率[18]。（1）污水酸碱度污水初始的pH值会极大影响反应，电位差在酸性环境下所形成的比pH≥7时高[19]。虽然过程受酸性限制，但二价铁离子太多会导致污泥变多；必须使用助剂将废水pH调成中性，正常情况下污水酸碱度为3.0～7.0。当由铁碳微电解处理矿井污水时酸碱度小于4，酸碱度和化学需氧量成正比，pH=1时COD去除率最低，pH＞4时COD去除率为一个确切的数[20]。（2）反应时间反应时间与污水化学需氧量去除率有关系，通过实验结果可知，微电解处理化工废水，当溶液酸碱度为3.0，空气和H2O比值约3∶1时，反应四小时COD去除率为54%，后续化学需氧量去除率大致没有改变[21～26]。在含Cr废水净化实验中发现，Cr6+去除率和反应时间改变没有关系，而Ni2+的去除率则被反应时间影响，从25min到85min区间Ni2+的去除率增长较快，85min后上升幅度减缓，120min时达到最值，约为100%[27]。（3）铁屑种类和粒径铁屑材料种类影响铁中碳含量，铁屑直径决定反应接触面积。相同种类的铁屑激发后净化效率比未激发时的更大。虽然从理论上说铁屑粒径越小越好，可以提高实际过程的比表面积，增强反应速率，然而直径过小会让铁屑被流动的废水冲走或者形成结块在反应器中沉淀下去，通常直径在65～85目之间最好。（4）铁碳比在过程中碳以及铁构造出原电池，加快铁屑侵蚀速度，填料之间的空隙也会变大。碳种类也会部分影响该实验的结果，通过实验可知，铁碳比一般为1︰1到2︰1。由氰化氢废水处理研究可以知道，铁碳比影响化学需氧量和CN-去除率，COD和CN-去除率在铁碳比为3︰1时最高[28]。（5）曝气量因为氧气影响反应的电位差值，以此使净化效率发生变化。提高曝气量可使溶液中的O2浓度变大，还能使铁屑表面接触频繁，从而杜绝结块现象出现。通过实验可知，曝气时化学需氧量去除率比没有的情况下要大13.7%，所以适宜曝气量可以增强处理效果[27]。2.2芬顿氧化法芬顿氧化法是高级氧化法中的一种，与其他的氧化体系相比，芬顿氧化体系对含有难降解的有机污染物的废水处理效果更好，该方法适用于生物难降解的废水或者常规的化学氧化法难以有较好的处理效果的废水。简单的芬顿试剂是Fe2+和H2O2组成的反应体系中的Fe2+和H2O2所产生的·OH氧化能力很强，电子亲和力也很强，·OH通过复杂的链式反应产生更多的活性氧，能够很有效地降解污水中的有机污染物，将这些污染物矿化成CO2和H2O等一些无机物[29～30]。由于传统的芬顿氧化技术在处理废水时对H2O2的利用率不高而且对有机污染物的矿化程度不够，针对上述的明显缺陷，通过对普通芬顿式剂改变条件或添加一些耦合反应，将电化学、紫外线和超声波等添加到芬顿氧化体系中，研究出了不同体系的均相芬顿氧化技术。2.2.1电-芬顿法电-芬顿法是在传统的芬顿试剂上构建原电池体系，该芬顿试剂的主要来源是由电化学的方法产生反应所需的Fe2+和H2O2。该体系通过曝气或充氧的方法，让氧气进入到溶液中之后在阴极产生H2O2，为该体系提供源源不断的H2O2。电-芬顿法可以通过自身的电化学反应产生H2O2，相比传统的芬顿法避免了外加投放H2O2，降低了操作的危险性，同时减少了污泥的产量。宋东宝[31]等利用电-芬顿法降解水中的亚甲基蓝，结果表明，电-芬顿法去除亚甲基蓝有着十分好的效果，相比传统电化学氧化去除率可提高31.6%。2.2.2光-芬顿法光-芬顿法是将单色紫外光或复色的太阳光加入到传统的芬顿体系中，其机理是通过紫外光或可见光的光辐射下，体系中的OH-可以快速地产生·OH，Fe3+同时被还原成Fe2+，使得该体系可源源不断地产出芬顿试剂。通过光的直接照射，体系中的H2O2可快速产生·OH，提高了体系中H2O2的利用率，十分有效地促进了芬顿体系降解污染物的速率。付军[32]等将日光-非均相Fenton光催化体系运用到降解喹啉的试验中，相比传统的芬顿反应，该日光芬顿体系中可以更快地促进羟基自由基的产生，使得喹啉去除率由45%提高到了99%。2.2.3微波芬顿氧化技术微波是一种电磁波，穿透力强是其优点，在反应中可以使分子的化学键强度降低，还可以降低反应中的活化能，可以使体系反应时的活性有很大的提高，将微波技术与芬顿体系相结合可以提高对有机污染物的降解速率，在芬顿体系中可直接用微波辐射污水实现污染物的降解。齐旭东[33]等研究了微波辅助类芬顿技术处理合成类制药废水，通过实验研究结果表明，该技术处理废水成效好，在反应中过氧化氢的使用量较低，初始反应时不需要进行酸化，所以有着较短的反应时间。2.3气提处理工艺气提法是往水里融入载气，如空气或水蒸气，使载气与废水充分接触，使得废水中的溶解性气体和某些挥发性物质向气相转移，以此完成除去废水污染物的目标的。王英玉等[34]在解决某有机硅项目所产生的污水时，对含有有机卤化物的废气，先进行焚烧处理，接着使用气提法对焚烧尾气洗涤后排出，基本去除了废气中的卤化物，接着通过物化技术，除去剩余的COD和AOX，这样使得出水COD和AOX浓度变得比较低。田爱军等[35]人采用气提-厌氧-接触氧化-气浮工艺处理聚酯废水，化学需氧量去除率可达98.7%，然而废水一开始进入气提塔时，导致化学需氧量的质量浓度仅仅减小到4000mg/L，超过了国家排放标准很多，在此基础上，通过厌氧、接触氧化和气浮工艺，最后才完成让废水化学需氧量达到100mg/L的目标。气提处理工艺尽管能够去除污水中的大部分有机物，然而需要花费预算建造气提塔，以及处理后COD的浓度仍然很高，还需要后续的生化、氧化处理，对于没有气提塔的工厂，气提处理工艺经济效益低。2.4生化处理工艺废水的生化处理原理是通过微生物的呼吸作用等新陈代谢过程，使污水中的污染物质得到转变，从而消除其污染性的处理办法。由于有机硅工业废水可生化性差，处理难度大。袁劲松等[36]对化工部晨光化工研究院的有机硅废水进行治理时，采用生物处理技术，得到的结果表明，只通过生化处理废水达不到排放标准，需要与其他的处理方法结合使用。石秀旺等[37]先对浓度高、酸性强的有机硅废水进行中和、混凝等预处理后，再采用厌氧生化处理，COD的去除率达到50%左右，但是出水COD仍然有1500~1600mg/L。这里的原因或许使废水中包括了太多难降解的和有毒成分，负荷逐渐变大，有毒物质对微生物的抑制作用加强，导致COD浓度有所下降，效果变的更差。如果提前进行水解酸化处理，将部分难降解的大分子有机物分解为小分子有机物。然后在使用生化处理，废水内某些难降解有毒物质结构发生变化，变得可以参与微生物反应，从另一种程度上增强了污水的净化效果，COD的浓度比不经过水解酸化处理时显著下降[38]。此时，出水COD一般稳定在1300mg/L以下，比单一的厌氧处理下降了不少。但是，出水的COD依旧比较高，仍然需要进一步净化。综上所述，生化处理工艺有着可以使用的可能性，但是单一的生化处理并不能有良好的处理效果，需要与其他处理方法结合使用。第3章该项目废水治理措施及可行性分析3.1水量、水质特点分析根据工程分析，本次项目废水污染源汇总情况见表1。表3-1本项目废水污染源一览表产品废水量污染物浓度(mg/L)t/dt/aCODcr氨氮TNCl-甲苯盐分AOX特种硅烷及硅氧烷系列产品VMM设备清洗水5.0615182500505二甲基氯硅烷W2-10.130.166000200010设备清洗水2.47202500505小计7.562268.162547275反应性硅油系列产品端氢硅油设备清洗水4.471340.002500端环氧硅油设备清洗水3.731120.002500低含氢硅油W5-11.98148.28100011433013820610设备清洗水3.18952.52500503乙烯基硅油设备清洗水2.07620.002500氨基硅油W7-10.0030.9510000设备清洗水1.875602500羟基硅油设备清洗水0.932802500甲基硅油设备清洗水1.33400.002500小计19.565421.732460313637800.8聚醚硅油系列产品聚醚改性硅油设备清洗水1.47440250015官能基改性硅油设备清洗水1.634882500小计3.992825007三元共聚硅油设备清洗水3.07920.00250010苯基聚硅氧烷系列产品UC-254B0.53160.002500UC-232W14-10.0928.289000169400W14-21.69506.162500180设备清洗水2.33700250050UC-233W15-10.3295.5510000W15-21.72516.2516600设备清洗水1.805402500UC-252W16-10.3294.8910000W16-20.96289.2825240设备清洗水1.07320.002500UC-253W17-10.2164.27100002692044000W17-20.69206.4134900设备清洗水1.67500250050100小计13.44021.0881301657712MQ聚硅氧烷(UC-258)W18-10.81244.01100002920048000W18-22.95885.9420000设备清洗水2.67800250050100硅油乳液设备清洗水0.93280.002500公用工程废气喷淋水17.505250.003500157500纯水站废水22.106630.0030生活废水12.243672.003503550研发和质检废水2.00600.003000初期雨废水16.675000.00100其他清洗废水16.850402500循环系统排水60.0018000.0050合计201.3559960.9219172411740.11664*0.3备注：*盐酸已折算为盐类；结合工程分析可得，本项目生产废水具有以下特点：(1)部分产品生产工艺废水产生量不大，CODcr浓度较高，综合废水CODcr浓度不高；本项目VMM生产线、大部分的反应性硅油系列产品、聚醚硅油系列产品、三元共聚硅油和硅油乳液在生产过程中不产生工艺废水，苯基聚硅氧烷系列产品、UC-258等产品在生产过程中产生的工艺废水主要为回收溶剂产生的精馏废水和分层废水，根据工程分析主要污染物为有机溶剂、氯离子、盐分和有机杂质。精馏废水中含有的有机溶剂主要可通过提高精馏工艺来减少废水中的污染物，分层废水中含有的污染物主要是副产的有机物和无机盐等，该两类工艺废水浓度较高，CODcr浓度6000~35000mg/l，因此苯基聚硅氧烷系列产品和UC-258综合废水CODcr浓度普遍较高。但由于产生量不大，因此整个项目的综合废水水质CODcr浓度不高。(2)部分工艺废水Cl-浓度高，综合废水浓度不高部分产品(如UC-232、UC-253和UC-258)在进行缩聚反应过程中使用盐酸，反应结束后大部分盐酸含于水层中，经碳酸钠中和后去回收塔回收溶剂，因此工艺废水中含有无机盐氯化钠。二甲基氯硅烷产品联产酯化反应及高含氢硅油工序在生产过程中均产生氯化氢，因此根据物料平衡，该几个产品工艺废水中Cl-浓度均较高，但由于产生量不大，因此产品综合废水Cl-浓度不高，浓度在~1300mg/l。另外车间废气预处理喷淋水含有Cl-，主要来源于氯化氢废气的喷淋吸收处理。总体来讲本项目综合废水Cl-浓度较低，未达到生化抑制浓度，也满足清泰污水处理厂的纳管标准(3000mg/l)。(3)本项目氨氮大部分含在生活污水中，部分工艺废水含有TN，综合废水氨氮和总氮浓度不高。根据工程分析，本项目工艺废水不含氨氮。本项目综合废水氨氮主要来源于生活污水。另外少量产品(主要为三元共聚硅油)涉及的原料含有有机N，因此此类产品设备清洗水中含有TN。部分催化剂涉及N，在生产过程中催化剂分解会产生含N废气，因此废气喷淋水中含有少量的N。总体上讲，项目综合废水TN浓度不高。(4)涉及特征污染物，但浓度不高本项目特种硅烷及硅氧烷、制备高含氢硅油生产线涉及氯硅烷，因此生产废水中含AOX类污染物，结合工艺流程，氯硅烷与水很容易进行快速水解，因此废水中AOX浓度不高，从综合废水来讲，浓度更低。另外聚醚改性硅油涉及甲苯原料，从工艺流程上讲，该类产品不产生工艺废水，但设备清洗废水含有少量，从整体项目来讲，综合废水甲苯浓度很低。(5)公用工程废水占总水量比例较大从工程分析来看，本产品工艺废水产生量不大，合计生产车间生产废水(包括设备清洗水)占总水量的30%左右，公用工程废水占总废水量比例较大。3.2废水处理措施3.2.1废水处理思路从水量上分析，本项目日废水最大产生量为201.35t/d，考虑到企业今后的建设规划和发展，建议本项目废水处理站设计处理能力为250t/d。从废水水质进行分析，本项目部分工艺废水污染物浓度较高，综合废水CODcr浓度不高。考虑到本项目废水均为间歇排放，综合废水浓度波动较大，部分工艺废水如直接排入厂区污水处理站，可能会影响废水的生化性，建议企业对高浓度废水和含有特殊污染物的废水进行车间预处理，同时废水处理站前端应充分考虑废水配水均质，以保证废水处理站的正常运行。从工程分析来看，本项目工艺废水难降解污染物含量不高，且含盐分量已达到纳管标准，所以主要针对有机物污染物建议以根据各股废水的不同特点分类收集进行预处理。根据废水特点性质，对于高浓工艺废水主要采用如下方法进行预处理：(1)含有硅油的高浓度分层废水：对于分层废水主要污染物为生产系统涉及的有机物和盐分，其中有机物分为水溶性和非水溶性，其中非水溶性主要为硅油类物料，此类废水建议集中收集，进行隔油处理，处理后废水再根据水质情况进行高浓废水预处理。(2)对于精馏废水：根据工程分析，待精馏处理的有机物主要分为两类，一类为蒸馏回收液的精馏回收处理，此类生产线产生的废水有机污染物一般难降低类污染物含量不会很高，如氨基硅油工艺废水W7-1，主要含有甲醇污染物，虽然浓度较高，但生化性较好，可直接排入生化系统进行集中处理；另外一类是分层水的精馏处理，该类工序产生的精馏废水中往往会含有含硅的有机杂质，在精馏处理后随着溶剂的回收可能会后续会少量固体析出，如UC-233产生的W15-1，对于该类废水建议进行分类收集进行集中高浓废水预处理。(3)设备清洗废水设备废水中会含有机硅氧烷聚合体，在水中大部分以漂油形式存在，可根据高稀分类收集，对于头道设备清洗水建议集中收集，隔油处理后进废水处理站。综上，本项目工艺废水预处理措施建议详见表3.2。表3-2本项目工艺废水预处理措施建议产品废水产生量(t/d)主要污染物预处理措施二甲基氯硅烷分层废水W2-10.10盐酸、有机物高浓废水预处理UC-232分层废水W14-10.09盐酸、有机杂质及副产物、盐分隔油+高浓废水预处理分层废水W14-21.69盐酸、有机杂质及副产物隔油UC-233精馏废水W15-10.32甲醇、其他有机物隔油+高浓废水预处理分层废水W15-21.72甲醇隔油UC-252精馏废水W16-10.32甲醇、其他有机物隔油+高浓废水预处理分层废水W16-20.96甲醇隔油UC-253精馏废水W17-10.21甲醇、其他有机物、氯化钠隔油+高浓废水预处理分层废水W17-20.69甲醇隔油UC-258精馏废水W18-10.81乙醇、其他有机物、氯化钠隔油+高浓废水预处理分层废水W18-22.95乙醇隔油其他头道设备清洗水3.67隔油+高浓废水预处理小计5.54隔油+高浓废水预处理8.01隔油3.2.2废水处理建设方案各产品生产工艺不同工段产生的废水按水质的差别进行分类收集。各废水隔油预处理的装置建于车间内或者废水处理站单独设置，一般工艺废水与车间预处理后的工艺废水合并收集，管廊输送至废水站区。需隔油及预处理的高浓废水单独收集，管廊输送至废水站区。车间其它废水（如清洗废水等）由车间的排水沟收集至车间外废水收集罐，再用管道输送到污水处理站，公用工程废水由泵泵送到污水处理站。根据设计单位提供的资料，本项目废水处理方案如下：(1)设计规模：250t/d，其中高浓废水预处理装置10t/d；(2)设计进水水质：详见表3.3。表3-3污水处理站设计进水水质一览表项目水量(t/d)主要污染物及浓度(mg/L)CODCl盐分高浓度废水处理进水1042000--6000其他废水进水2402000--3500综合废水处理进水250300028003600(3)设计出水水质：根据当地污水处理厂纳管标准，具体详见表3.4。表3-4污水处理站设计出水水质一览表序号指标单位参数1污水量吨/天2502pH-6.0～9.03CODmg/L≤5004BODmg/L≤3005石油类mg/L≤206SSmg/L≤4007TNmg/L≤358Cl-mg/L≤30009硫酸根mg/L≤200010溶解性总固体mg/L≤400011TPmg/L≤8.012阴离子表面活性剂mg/L≤2.013AOX（以Cl计）mg/L≤1.014其它污染因子《污水综合排放标准（GB8978-1996）》一级标准排放(4)处理工艺：采用“预处理+铁碳微电解+絮凝沉淀+气浮+生化处理”的组合流程；其中高浓废水收集后采用“隔油、Feton催化氧化”后汇入综合废水调节池，与其它废水混合进入后续处理系统。图3-5废水处理站处理工艺流程图具体工艺描述如下：Fenton催化反应釜（高浓废水）高浓度废水，该废水先进入格栅井，通过人工格栅截留大块杂物后再经隔油进入收集池，调节pH至3左右后用泵提升至Fenton催化氧化反应釜，投加硫酸亚铁和双氧水，亚铁离子和双氧水反应产生具有极大反应活性和氧化性的羟自由基，可以降解大部分有机物乃至使其被矿化。反应后废水进入综合废水调节池。②隔油池（含细格栅）车间普通废水含有少量油污和粗颗粒。油污会影响后续处置过程，也会造成污水COD、石油类超标；粗颗粒容易堵塞管道和输送系统。车间生产废水收集后进入隔油池。隔油池通过出水口位置控制，将油类和粗颗粒与废水分离，使水质条件达到后续处理的要求。③综合调节池Fenton氧化后的高浓废水、预处理后的低浓废水、厂区生活污水或其他低浓度废水，汇入综合调节池，综合调节池主要起到调节水质和水量的作用。调节池设有加药系统，将废水调节至pH＜4，池内设置穿孔曝气管，加速废水混合均匀。④铁碳流化床弱酸性废水泵入铁碳流化床，铁碳微电解通常将铸铁屑、活性炭或者焦炭作为反应材料，当材料被废水完全包围时，出现内部和外部两部分的电解反应。因为铸铁里存在很少的碳化铁，碳化铁和纯铁之间有着明显的氧化还原电势差，如此在铸铁屑内部就产生了大量细小的原电池。在铁碳微型原电池反应的作用下，污水有机物之间产生氧化还原反应。根据设计单位的提供资料，目前已有设置铁碳流化床的同类企业污水处理效果稳定良好。⑤混凝沉淀池经微电解反应处理后废水，pH上升到5左右，流入混凝反应池后，用石灰乳调节pH8~9左右，产生大量沉淀，之后再投加助凝剂PAM，形成更大的沉淀颗粒，流到沉淀池中通过重力进行固液分离。在经过第一个沉淀池之后，大部分铁离子和金属离子已被除去，部分有机物也随着沉淀被除去。⑥气浮机废水流入气浮机后，溶气罐释放出大量溶气水，形成微气泡，和污水中的悬浮物结合，让污水中的悬浮物所占的比例变小而上浮，再由气浮机上具有的链式刮沫机，把浮渣清除，降低废水的COD、浮油和SS。⑦生化系统（兼氧池、好氧池）经气浮机泥水分离后清液进入兼氧池。兼氧池中通过兼氧微生物水解酸化，使废水中的大分子、难降解有机物变成为小分子易降解的有机物，增强废水的可生化性。经过水解酸化后的废水进入好氧池，使得好氧微生物的呼吸作用消耗掉废水中的有机污染物。为了保证工艺稳定运转，在兼氧池和好氧池内悬挂生物填料，可以快速吸附活性污泥，挂膜时间快。实现悬浮型和附着型微生物混合的生物相，对冲击负荷有很高的耐受性，可以达到很平稳的处理成果。⑧二沉池好氧池出水自流入二沉池，泥水沉淀分离后，上清液经观察井后外排。二沉池活性污泥回流至兼氧池和好氧池，保证生化微生物的浓度。⑨污泥处理系统絮凝沉淀、气浮和生化二沉池剩余污泥排入污泥浓缩池，重力浓缩后，通过污泥泵，经投加PAM调理后打入板框压滤机脱水，滤液回综合废水调节池重新处理，脱水污泥定期外运填埋。废水处理站处理工艺预期效果见表3.6。表3-6废水处理站处理工艺预期效果一览表处理单元CODcr（mg/L）pH出水去除率出水收集池42000-1Fenton反应釜2100050%3综合调节池3000-4铁碳流化床270010%5混凝沉淀池230015%8~9气浮机200010%7~8兼氧池180015%7~8好氧池172060%7~8好氧池236050%7~8二沉池360-7~8排放要求500-6~9综合所述，本项目污水处理工艺流程主要分为预处理和集中处理两方面，预处理强化了高浓度废水源削减，减轻了对生化处理的不利影响，确保综合废水实际进水水质达到设计进水水质要求，有利于确保生化处理的稳定性，提高了废水全面达标的可靠性。3.3废水达标可行性分析3.3.1水量本项目污水处理站设计处理能力为250t/d，根据工程分析，本项目实施后厂区日废水最大产生量约201.35t/d，可满足本项目的废水处理量，且留有一定的处理余量，因此有能力处理本项目产生的废水。3.3.2COD达标可行性分析从工程分析来看，本项目产品较多，但工艺废水产生量不大，由于部分工艺废水污染浓度较高，考虑到本项目废水均为间歇排放，综合废水浓度有一定波动，因此本报告建议对部分工艺废水进行预处理，主要采用隔油/芬顿氧化工艺进行预处理，本项目需预处理的高浓废水水量约6t/d，CODcr浓度约为10000mg/L，小于污水处理站高浓综合废水进水(42000mg/L)和处理规模(100t/d)，本项目综合废水的浓度约1917mg/L，部分高浓废水经预处理后与其他废水混合后综合废水浓度更低，小于污水处理站浓综合废水进水浓度(3000mg/L)。因此达到设计生化处理效果的情况下CODcr是可以处理到满足排放要求的。为确保稳定达标，企业在项目实施中应严格控制综合废水的均质，确保废水进水水质达到设计浓度。3.3.3氨氮和总氮达标可行性分析从工程分析来看，本项目工艺废水不含氨氮，部分产品涉及含N物料，因此TN值不高，另外本项目废气喷淋水也含有TN污染物。根据分析，本项目综合废水TN浓度不高，已达到纳管水质指标，因此本项目实施后厂区废水经处理后废水氨氮和TN能达标排放。3.3.4高盐分和氯离子废水高盐份的去除只能通过清洁生产措施从源头进行削减。本次涉及的盐分离子主要为氯离子。根据工程分析，本项目部分产品的单股工艺废水含氯离子浓度较高，如苯基聚硅氧烷系列产品产品中产生的W14-1氯离子高达169400mg/L，已远远达到生化抑制浓度。单此类工艺废水产生量不大，经有效均质后，综合废水氯离子浓度不高，约2000mg/L，未达到生化抑制浓度，符合污水处理站浓综合废水进水浓度，同时也满足废水纳管标准。由于生化处理过程实际上为综合废水，因此在进行有效的废水调质配水后，总体上看盐份不会对生化系统产生明显不利影响。但考虑到本项目工艺废水均为间歇产生，综合废水浓度有一定波动，且纳管废水对氯离子等盐分有要求，因此企业在废水处理过程中一定要重视废水的均质调节，确保废水稳定达标。3.3.5可吸收有机卤化物本项目600t/a特种硅烷及硅烷氧产品涉及含氯硅烷的物料，根据工程分析，该生产线不产生工艺废水，因此此类污染物主要含于设备清洗水和车间废气预处理喷淋废水中。本项目涉及的含氯硅烷性质活泼，与水容易水解反应生产氯化氢和其他硅烷，因此设备清洗废水和废气喷淋水中AOX浓度不高。根据工程分析，本项目综合废水浓度AOX浓度为0.3mg/L，一般经生化处理后能够满足达标纳管的标准要求。3.3.6其他污染物本项目涉及甲苯等苯系污染物，根据工程分析，涉及甲苯的产品不产生工艺废水，因此只有设备清洗废水中含有微量甲苯，本报告对于头道设备清洗废水要求单独收集预处理，再与其他废水混合进行集中生化处理后，可进一步降低浓度，预计可达标纳管。总的来说，在有效预处理和调节均质的情况下在达到设计生化处理效果的情况下废水可实现达标排放。3.4其他注意事项运行过程中除了对工艺废水采取预处理措施并配套建设废水处理站外，还应做好以下几方面工作，以确保项目的实施对周围水环境的影响降低到最低限度。①必须要做好污水处理站进水的调质配水工作，确保污水处理站的稳定运行和出口的稳定达标。②各生产车间的污水沟渠必须有防腐措施，采用高架铺设污水管。③厂区内做好雨污分流、清污分流、污污分流，严禁废水直接排入总排放口。清污管线必须明确标志，并设有明显标志。对生产车间范围内前30分钟雨水进行收集，收集的雨水经沉淀后汇入废水处理站处理。同时要求在厂区雨排口设置雨水监护池，同时建议配置报警和连锁系统。④本项目产品产量大，部分工艺废水浓度较高。建议按照产品或车间为单位，进行高浓/稀废水浓度控制，确保废水处理站进水稳定达到设计值。⑤建议各车间配备二到三只应急处理用反应釜及应急专用贮罐，当反应发生异常情况及设备破损时，能及时启用应用反应釜及反应贮罐，以减少对环境造成的污染。⑥《芬顿氧化法废水处理工程技术规范》(hj1095-2020)目前已发布，对于废水预处理工序芬顿处理装置要求按照已发布hj1095-2020相关要求进行设计建设。

第4章主要设备设计计算4.1其他生产废水格栅中格珊安装在污水渠道内、提升泵房集水池的进口处，作用是截留比较大的悬浮物等。本设计的格栅栅前和栅后各设闸板供格栅检修时用。格栅设2组格栅即N=2组，每组格栅单独设置。4.1.1设计流量计算设计流量为Q=240×1.25=300m³/d=12.5m³/h=3.47×10-3m3/s则：4.1.2栅前水深栅前水深hB1则ℎ=B式中：B1-栅前渠道宽，mh-栅前水深，mv1-栅前流速，取0.7m/s4.1.3栅条的间隙数设:格栅条间隙宽度b=0.01m,格栅倾角α=60°则：栅条间隙数n=式中：Q——设计流量，m3/s;α——格栅倾角，取a=60°；b——栅条间隙，m，取b=0.01m；n——栅条间隙数，个；h——栅前水深，m，取h=0.05m；v——过栅流速，m/s，取v=0.6m/s。n=0.00347sin4.1.4栅槽宽度设：栅条宽度s=0.01mB=Sn-14.1.5进水渠道渐宽部分长度l式中：l1——进水渠道渐宽部分的长度（m）； B2——进水明渠宽度，取0.9（m）； α1——渐宽处角度（°），一般采用10-30°，取α1=20°。l1=B-4.1.6栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度l式中：l2——进水渠道渐宽部分的长度（m）； α2——渐宽处角度（°），一般采用10-30°，取α2=20°。l1=B-4.1.7过格栅的水头损失h式中：h1——水头损失（m）； β——格栅条的阻力系数，查表β=1.67～2.42，取β=2.42； k——格栅受污物堵塞时的水头损失增大系数，一般采用k=3。 

h14.1.8栅后槽总高度H=h+式中： H——栅后明渠的总高度(m)；        h2——明渠超高（m），一般采用0.3-0.5m，取h2=0.30m 。H=h+h4.1.9格栅总长度L=式中： L——格栅槽总长度（m）；        H1——栅前明渠的深度（m）。 L=l4.1.10每日栅渣量W=式中： W——每日栅渣量（m3/d）； W1——每日每103m3污水的栅渣量（m3/103m3污水），一般采用0.04-0.06m3/103m3污水，取W1=0.05。W=4.2其他水隔油池隔油池的形式应根据含油污水中油珠的粒径，参考类似项目的运行经验或根据相关分析报告选定。斜板隔油池可除去粒径大于60μm的油珠，而平流式隔油池只可去除粒径大于100μm的油珠。隔油池宜不少于2格，每格应能单独工作。斜板隔油池设计要求如下：(1)表面水力负荷宜为0.6(m3/m2·h)～0.8(m3/m2·h)；(2)污水在池内的停留时间不宜大于30min，水流平均流速宜为0.3mm/min；(3)斜板净距20～40mm为宜，倾角宜为55°～60°，且不宜小于45°。(4)斜板隔油池内应设有集油管、排泥管及斜板冲洗设施。斜板材料应选用耐腐蚀、非亲油材质。1.有效容积式中：——设计污水量，m3/d；——水力停留时间，0.5h。2.隔油池平板尺寸隔油池设置2格，则每格底面积为7.8m2，取每格的底面规格为L×B=2m×3.9m。3.升流速度校核式中：——水解池中污水的升流速度，m/h；——设计污水量，m3/d；——水力停留时间，0.5h；——水解池有效水深，m；——水解池底面尺寸，m2.，满足设计要求4.3高浓废水收集池4.3.1池体设计该企业为批次生产，污水排放周期为1天，因此设置调节池水力停留时间HRT=24h，则调节池有效容积V为：V=Q˙HRT=10设置尺寸为2.0×2.0×3.0（2.5）m，有效容积为10m3。4.3.2出水管计算采用DN50的UPVC管作为总出水管，其中管中流速为1.0m/s。4.3.3设备选型原有调节池容积较大，长宽比值较大，设计采用一端进水，另一端出水的方式，这样废水中的悬浮物可在前端沉淀，原理等同与平流式沉淀池，因此在调节池中不设置搅拌机或空气搅拌装置。调节池配套设备见表4.1。表4-1调节池设备表序号名称数量参数型号备注1调节泵2（1用1备）Q=5m3/h，H=15m，N=0.75kW50PU2.75潜水泵4.4高浓废水催化氧化池为保证出水能够稳定达标，在生化处理末端设置H2O2高级氧化装置一套，包括反应池、内循环泵、H2O2加药泵、紫外光灯组件以及H2O2储罐。4.4.1池体设计设定反应池水力停留时间为HRT=4h，则反应池有效容积为V=Q·HRT=1.67设定有效水深h1=0.7m，保护高度h2=0.5m，则反应池总高度H为：H=反应池表面积A有：A=取反应池长（L）=池宽（B）=1.5m，实际有效容积V=1.8m2。4.4.2H2O2储罐容积及尺寸H2O2药剂选用30%工业用水溶液，投加量为1g/L，储存时间为5天，则H2O2储罐容积为：V=选用200LPE桶作为H2O2储罐。4.4.3出水管设计出水方式采用重力流，用DN50的UPVC管材作为总出水管。4.4.4设备选型调节池配套设备见表4.2。表4-2调节池配套设备表序号名称数量参数型号备注1内循环泵2（1用1备）Q=2m3/h，H=5m，N=0.75kW25FH-16离心泵2H2O2加药泵2（1用1备）Q=2L/h，H=20m，N=0.18kWMS1A064A计量泵3H2O2储罐1250L，PE4紫外灯组件1λ=254nm，N=0.4kWXP-UV-400W4.5综合废水调节池4.5.1池体设计该企业为批次生产，污水排放周期为1天，因此设置调节池水力停留时间HRT=24h，则调节池有效容积V为：V=Q˙HRT=300设置尺寸为12.0×10.0×3.0（2.5）m，有效容积为300m3。4.5.2出水管设计采用DN200的UPVC管作为总出水管，其中管中流速为1.0m/s。4.5.3设备选型原有调节池容积较大，长宽比值较大，设计采用一端进水，另一端出水的方式，这样废水中的悬浮物可在前端沉淀，原理等同与平流式沉淀池，因此在调节池中不设置搅拌机或空气搅拌装置。调节池配套设备见表4.3。表4-3调节池设备表序号名称数量参数型号备注1调节泵2（1用1备）Q=15m3/h，H=15m，N=2.2kW50PU2.75潜水泵4.6综合废水混凝沉淀池4.6.1混合设备的选择与设计混合设备选择为桨板式机械混合设备。为了防止产生死角，采用圆柱槽。设计流量为Qmax=300m3/d=12.5m3/h混合时间t=1min混合流速v=1.5m/s混合槽有效容积 取圆柱槽的内径D=1000mm，则槽深H为根据池体形状及容积，采用YJ-160型可调式搅拌机，其性能规格如下表4.4。表4-4可调式搅拌机技术性能、规格型号桨板长度（mm）转速（r/min）功率（kW）适用池体尺寸（mm）（水深1100）YJ-16016014001.1方池500×500圆池5004.6.2反应池设计计算(1)圆柱部分面积 (2)圆柱部分直径 (3)圆锥底部面积 (4)圆锥底部直径 (5)圆柱部分高度 (6)圆锥部分高度 (7)池子容积 4.7综合废水气浮池4.7.1气浮池回流量计算取回流比R=30%，设置两组气浮池，则每组气浮池回流量Qp=RQ=5.8×0.3=1.74m3/h。4.7.2所需空气量计算悬浮固体总量：S=Q×Sa=5,8×0.5×100=0.29kg/h，Q—进水流量，m3/h,Sa—悬浮固体浓度，mg/L。所需空气量：—气固比，取0.03。标准状况下空气体积4.7.3反应室尺寸反应室体积：t—反应时间，min；有效水深取1m，则反应室面积尺寸L×B=1m×1m。4.7.4接触区尺寸分离区面积：v—气浮池接触区上升流速，m／s。尺寸L×B=0.5m×0.3m。4.7.5分离区尺寸分离区面积：q—气浮池分离区表面负荷，m3／(m2．h)；尺寸L×B=2m×1m。有效水深设1m4.8综合废水生化池设计流量Q=250×1.2=300m³/d=12.5m³/h=3.47L/s其中用推流式曝气对好氧段曝气（鼓风机提供气源，微孔曝气器进行曝气）。将空气扩散装置安装于廊道底部的一边。4.8.1设计参数(1)回流污泥浓度Xr=1(2)污泥回流比取R=0.5(3)TN去除效率：ηTN=S1-S2S1(4)内回流比：r=ηTN4.8.2A2/O池尺寸(1)总容积VV=QaSoNX=300×3000.14×3000式中：N-BOD5污泥负荷，取0.14kgBOD5/(kgMLSS·d)SO-进水BOD5浓度，为260mg/L(2)水力停留时间tt=VQa=(3)各段水力停留时间及容积设厌氧：缺氧：好氧＝1：1：3所以，t1=18×=3.6h，V1=15×214.3=42.86mt2=18×=3.6h，V2=15×214.3=42.86mt3=18×=10.8h，V3=35×214.3=128.58m(4)单组反应池面积积A1A=V/h=214.3/5=42.86m2A1=A/n=42.86/1=42.86m2式中：h-反应池有效水深，取5mA-反应池总面积，m2n-池子个数，个故采用5廊道推流式反应池,其中第一个廊道为厌氧段，第二个廊道为缺氧段，其余三个廊道为好氧段。L/h=7.5/5=1.5（满足L/h=1~2）(5)反应池总高HH=h+h1=5+0.5=5.5m式中：h-有效水深，mh1-超高，取0.5m4.8.3回流管计算(1)污泥回流管在本设计中，污泥回流比为50%，从二沉池回流过来的污泥通过一根DN200mm的回流管道分别进入首段厌氧段，管内污泥流速为0.87m/s。d1=4Q1πv1=4×0.5×3.47/10003.14×0.87≈0.1式中：v1-进水流速，取0.87m/s(2)硝化液回流管硝化液回流比为66.7%，从好氧段出水回至缺氧段首段，硝化液回流管道管径为DN200mm，管内流速为0.87m/s。d2=4Q1πv1=4×0.667×3.47/10003.14×0.87≈0.1984.8.4剩余污泥W=a(So-Se)Qa-bVXV+(Co-Ce)Qa×=0.55×(300-20)×300=56.6kg/d式中：a-污泥产泥系数，一般取0.55So,Se-进出的BOD浓度，mg/LCo,Ce-进出的COD浓度，mg/L50%-不可生物降解和惰性悬浮物量（NVSS）占TSS的百分数剩余污泥经污泥浓缩脱水一体机处理后外运处置。4.9综合废水二沉池本设计采用的是圆形辐流式二沉池。二沉池设计为中心进水周边出水的辐流式沉淀池，共1座。每池设计流量为Q1=Qa/1=3.47L/s