工藝流程的設(shè)計(jì)

1、第五章 工藝流程設(shè)計(jì)在環(huán)境工程設(shè)計(jì)中，環(huán)境污染治理工藝流程的設(shè)計(jì)是最重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，貫穿設(shè)計(jì)過程的始終。在整個(gè)設(shè)計(jì)中，設(shè)備的選型、工藝的計(jì)算、設(shè)備的布置等工作都與工藝流程有直接的關(guān)系，只有處理工藝流程確定后，才能開展其他工作，工藝流程設(shè)計(jì)涉及各個(gè)方面，而各個(gè)方面的變化又反過來影響處理工藝流程的設(shè)計(jì)。環(huán)境污染治理工藝流程設(shè)計(jì)是否合理，可直接影響到污染治理效果的好壞、操作管理的方便與否、初投資的大小和運(yùn)行費(fèi)用的高低以及處理后得到的物料能否回收利用，甚至?xí)绊懙缴a(chǎn)工藝的正常運(yùn)行。第一節(jié) 工藝路線的選擇在實(shí)際操作中，需要處理的污染物千差萬別，處理的方式和方法也是有差異的。選擇工藝路線是決定設(shè)計(jì)質(zhì)量的

2、關(guān)鍵，必須認(rèn)真對待。如果某一種污染物僅有一種處理方法，也就無須選擇；若有幾種不同的處理方法，就應(yīng)該逐個(gè)進(jìn)行分析研究，通過各方面的比較，從中篩選出一種最佳的處理方法，作為下一步處理工藝流程設(shè)計(jì)的依據(jù)。一、工藝路線的選擇原則在選擇處理的工藝路線時(shí)，應(yīng)注意考慮如下基本原則。1合法性環(huán)境保護(hù)設(shè)計(jì)必須遵循國家有關(guān)環(huán)境保護(hù)法律、法規(guī)，合理開發(fā)和利用各種自然資源，嚴(yán)格控制環(huán)境污染，保護(hù)和改善生態(tài)環(huán)境。2先進(jìn)性先進(jìn)性主要是指技術(shù)上的先進(jìn)性和經(jīng)濟(jì)上的合理可行，具體包括處理項(xiàng)目的總投資、處理系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)用和管理等方面的內(nèi)容，應(yīng)該選擇處理能耗小、效率高、管理方便和處理后得到的產(chǎn)物能直接利用的處理工藝路線。隨著經(jīng)濟(jì)的

3、發(fā)展和環(huán)境意識(shí)的提高，對于各種污染物的排放要求會(huì)越來越高，因此還要考慮處理的工藝路線要有一定前瞻性。3可靠性可靠性是指所選擇的處理工藝路線是否成熟可靠。工程設(shè)計(jì)中可能采用的技術(shù)有：成熟技術(shù)、成熟技術(shù)基礎(chǔ)上延伸的技術(shù)、不成熟技術(shù)和新技術(shù)。如果采用了不成熟技術(shù)，就會(huì)影響處理的效果和環(huán)境的質(zhì)量，甚至造成極大的浪費(fèi)。對于尚在試驗(yàn)階段的新處理技術(shù)、新處理工藝和新處理設(shè)備，應(yīng)該慎重對待，防止只考慮和追求新的一面，而忽略可靠性和不穩(wěn)妥的一面。必須堅(jiān)持一切經(jīng)過試驗(yàn)的原則。在實(shí)際中，要處理的污染物種類很多，有的是新的從來沒有處理過的污染物，這就需要慎重考慮處理的工藝路線，一種是進(jìn)行類比選擇，另一種是進(jìn)行試驗(yàn)確定

4、。設(shè)計(jì)中考慮可靠性設(shè)計(jì)是提高工程項(xiàng)目質(zhì)量的重要途徑。4安全性無論是大氣污染物、水污染物，還是固體廢棄物，它們中有一些是具有毒性的，選擇對這些污染物的處理工藝路線時(shí)要特別注意，要防止污染物作為毒物散發(fā)，要有較合理的補(bǔ)救措施。同時(shí)還要考慮勞動(dòng)保護(hù)和消防的要求。5結(jié)合實(shí)際情況我們國家正在處于一個(gè)初級的發(fā)展階段，經(jīng)濟(jì)能力、制造能力、自動(dòng)化水平、環(huán)境保護(hù)意識(shí)和管理水平等各個(gè)方面都有一定缺陷，因此在選擇處理工藝路線時(shí)，就要考慮企業(yè)的承受能力、管理水平和操作水平等各個(gè)具體問題，也就是說具體問題要具體分析。6簡潔和簡單性選擇處理工藝路線時(shí)，要選擇簡潔和簡單的處理工藝路線，往往簡潔和簡單的處理工藝路線是比較可靠

5、的工藝路線。同時(shí)要考慮系統(tǒng)中某一個(gè)設(shè)備出問題時(shí)，不至于對整個(gè)系統(tǒng)有較大的影響。上述六項(xiàng)原則必須在選擇處理工藝路線時(shí)全面衡量，綜合考慮。對于需要處理的污染物，任何一種處理技術(shù)既有優(yōu)點(diǎn)，也有短處。設(shè)計(jì)人員必須從實(shí)際出發(fā)，采取全面對比的方法，并根據(jù)處理工程的具體要求選擇其中不僅對現(xiàn)在有利而且對將來有利的處理工藝路線，盡量發(fā)揮有利的一面，設(shè)法減少不利的因素，以保證對污染物處理的效果好、能耗低、費(fèi)用小、運(yùn)行管理以及維修方便。在比較時(shí)要仔細(xì)領(lǐng)會(huì)設(shè)計(jì)任務(wù)書提出的各項(xiàng)原則和要求，要對所收集到的資料進(jìn)行加工整理，提煉出能夠反映本質(zhì)的、突出主要優(yōu)缺點(diǎn)的數(shù)據(jù)材料作為比較的依據(jù)。要經(jīng)過全面分析、反復(fù)對比后選出優(yōu)點(diǎn)多、

6、符合國情、切實(shí)可行的處理工藝路線。二、工藝路線選擇的基本步驟選擇處理工藝路線時(shí)一般要經(jīng)過四個(gè)階段。1收集資料，調(diào)查研究這是選擇處理工藝路線的準(zhǔn)備階段。在此階段，根據(jù)要處理的污染物種類、數(shù)量和規(guī)模，有計(jì)劃、有目的地收集國內(nèi)外同類污染物處理的有關(guān)資料，包括處理技術(shù)路線的特點(diǎn)、工藝參數(shù)、運(yùn)行費(fèi)用、消耗材料、處理效果以及各種技術(shù)路線的發(fā)展情況與動(dòng)向等經(jīng)濟(jì)和技術(shù)資料。收集和掌握國內(nèi)外污染處理的經(jīng)濟(jì)和技術(shù)資料，僅僅靠設(shè)計(jì)人員自己是不夠的，還要得到信息技術(shù)部門的幫助，甚至還可以向咨詢部門提出咨詢。具體收集的內(nèi)容主要有以下幾方面：要處理的污染物的種類、數(shù)量、規(guī)模、物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)和其他特性；國內(nèi)外處理該污染

7、物的工藝路線；試驗(yàn)研究報(bào)告；處理技術(shù)先進(jìn)與否、自動(dòng)化的高低以及污染物的測試方法；所需要的設(shè)備的制造、運(yùn)輸和安裝情況；處理項(xiàng)目建設(shè)的投資、運(yùn)行費(fèi)用、占地面積；水、汽、電和燃料的用量及供應(yīng)，主要基建材料的用量及供應(yīng)；廠址、水文、地質(zhì)、氣象等資料；車間的位置、環(huán)境和周圍的情況。2設(shè)備、設(shè)施及儀器的落實(shí)設(shè)備、設(shè)施及儀器是保證完成處理污染物的重要條件，是確定處理工藝路線時(shí)必然要涉及到的因素。因此在收集資料時(shí)，設(shè)備、設(shè)施及儀器應(yīng)予以足夠的重視。對各種處理方法中所涉及到的設(shè)備、設(shè)施及儀器，須分清國內(nèi)已有的定型產(chǎn)品、需要進(jìn)口的及國內(nèi)需要重新設(shè)計(jì)的三種類型，并對設(shè)計(jì)和設(shè)計(jì)制造單位的技術(shù)能力加以了解。3全面比較全

8、面分析對比的內(nèi)容很多，主要比較以下幾項(xiàng)：要處理污染物的各種處理工藝路線在國內(nèi)外應(yīng)用的狀況及發(fā)展趨勢；處理效果的狀況；處理數(shù)量和規(guī)模的狀況；處理時(shí)材料和能源消耗的狀況；工程項(xiàng)目的總投資和處理運(yùn)行費(fèi)用狀況；其他特殊情況。4處理工藝路線最終的確定在以上三項(xiàng)的基礎(chǔ)上，綜合各種處理方法的優(yōu)點(diǎn)，減少缺陷，最終確定出最佳的處理工藝路線，使該處理工藝路線無論在技術(shù)上，還是在經(jīng)濟(jì)上都可行。第二節(jié) 污水處理工藝及其選擇一、城市污水處理工藝及其選擇1.城市污水處理工藝的典型流程1）水中雜質(zhì)與處理工藝2）城市污水處理工藝典型流程3）各級處理方法與處理效果級別去除主要污染物處理方法處理效果一級懸浮物沉砂、沉淀SS50%

9、.BOD530%二級膠體、溶解性有機(jī)物、懸浮物耗氧生物處理SS80%.BOD585%TN30%.TP10%三級懸浮物、溶解性有機(jī)物、無機(jī)鹽氮磷混凝、過濾、吸附、電滲析、A/O法SS40%.BOD560%TN80%. TP65%3.城市污水處理構(gòu)筑物的選型一級處理1）格柵： 按清渣方式：機(jī)械格柵、人工格柵按去除的對象：粗格柵、中格柵、細(xì)格柵2）沉砂池：池型優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)適用條件平流式沉砂池構(gòu)造簡單、沉砂效果好、運(yùn)行費(fèi)用低、重力排砂施工困難、沉砂中夾雜有機(jī)物、不易脫水小型、中型污水廠曝氣沉砂池構(gòu)造簡單、沉砂效果好、易于脫水、機(jī)械排砂、起預(yù)曝氣作用占地面積大、投資高、運(yùn)行費(fèi)用大中型、大型水廠鐘式稱砂池沉砂

10、效果好且可調(diào)節(jié)、適應(yīng)性強(qiáng)、占地少、投資省構(gòu)造復(fù)雜、運(yùn)行費(fèi)用高大、中、小型污水廠3）沉淀池池型優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)適用條件平流式沉淀效果好、耐沖擊負(fù)荷、平底單斗排泥施工容易、造價(jià)低配水不易均勻、多斗排泥不方便、造價(jià)高、刮泥機(jī)維護(hù)困難地下水位高、大中小型污水廠豎流式凈壓排泥方便、占地面積小施工困難、耐沖擊負(fù)荷能力差、池徑大時(shí)布水不易均勻地下水位低、小型水廠輻流式沉淀效果好、周邊配水容積利用率高、排泥設(shè)備成套化中心進(jìn)水配水不易均勻、機(jī)械排泥復(fù)雜、配水設(shè)施施工困難地下水位高、地質(zhì)條件好、大中型水廠斜板式沉淀效率高、停留時(shí)間短、占地面積小構(gòu)造復(fù)雜、造價(jià)較高地下水位低、小型污水廠二級處理1）活性污泥法方法優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)適用

11、對象傳統(tǒng)活性污泥法BOD去除率高達(dá)90-95%，工作穩(wěn)定，構(gòu)造簡單，維護(hù)方便占地大投資高，污泥多且穩(wěn)定性差，抗沖擊能力差，運(yùn)行費(fèi)用較高出水水質(zhì)要求較高的大中型污水廠吸附再生活性污泥法構(gòu)造簡單維護(hù)方便，具有抗沖擊能力，運(yùn)行費(fèi)用較低，占地少投資省BOD去除率80-90%，剩余污泥量大，穩(wěn)定性較差懸浮性有機(jī)物含量高的大中型污水廠完全混合活性污泥法抗沖擊能力強(qiáng)，運(yùn)行費(fèi)用較低，占地少投資省BOD去除率80-90%，構(gòu)造復(fù)雜，污泥易膨脹，設(shè)備維修工作量大，污水濃度高的中小型污水廠氧化溝法BOD去除率高達(dá)95%以上，有較高的脫氮效果，系統(tǒng)簡單管理方便，產(chǎn)泥量少且穩(wěn)定性好曝氣池占地多投資高，運(yùn)行費(fèi)用較高有脫氮

12、要求的污水廠2）生物脫氮除磷工藝（A/A/O） 生物反應(yīng)池分為： A1段：厭氧段，溶解氧小于0.2mg/l A2段：缺氧段，溶解氧小于0.5mg/l O段：好氧段，溶解氧為 處理效果：BOD 、SS為90-95%，TN70%，TP90%3）生物膜法名稱優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)適用場合生物濾池耐沖擊負(fù)荷，占地省，運(yùn)行費(fèi)用低，操作管理簡單衛(wèi)生條件差，易堵塞，不適于低溫運(yùn)行低濃度、低懸浮物的小型污水廠生物轉(zhuǎn)盤結(jié)構(gòu)簡單、動(dòng)力消耗低、抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)、操作管理方便、不用回流轉(zhuǎn)盤材料貴、占地大，基建投資大，衛(wèi)生條件差氣候溫和地區(qū)的小型水廠生物接觸氧化處理能力大，占地省，抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)，產(chǎn)泥量少布水布?xì)獠灰拙鶆?，填料昂貴

13、，運(yùn)行不當(dāng)易堵塞懸浮性有機(jī)物濃度低的中小型污水廠三級處理1）常用三級處理方法比較方法凈化對象處理效果%系統(tǒng)設(shè)施運(yùn)行管理占地面積投資運(yùn)行成本SSBODCOD混凝有機(jī)懸浮物704025混合反應(yīng)沉淀簡單大低中過濾有機(jī)懸浮物653520過濾復(fù)雜中中中吸附有機(jī)懸浮物909090過濾吸附復(fù)雜大高高2)常用消毒方法比較方法優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)適用對象液氯消毒效果可靠穩(wěn)定，設(shè)備簡單，投資運(yùn)行費(fèi)用低可能會(huì)產(chǎn)生有害的氯化物大中型污水廠漂白粉消毒投加設(shè)備簡單，運(yùn)行控制簡單，費(fèi)用低藥劑用量多小型污水廠臭氧消毒能降解有機(jī)物、色度、味等，反應(yīng)時(shí)間短，不受溫度和酸堿度的影響，無二次污染設(shè)備復(fù)雜，投資和運(yùn)行費(fèi)用高水質(zhì)要求高的大中小型污水

14、廠紫外線消毒高效，無味，不改變水的性質(zhì)投資和運(yùn)行費(fèi)用高小型污水廠二、工業(yè)污水處理工藝流程的選擇紡織印染工業(yè)廢水處理工藝流程的選擇1） 紡織印染廢水的來源及特性不同產(chǎn)品污染物的產(chǎn)生于排放來源特征棉印染產(chǎn)品1.天然纖維本身雜質(zhì)2.制造過程中坯布上面的漿料3.染色過程中剩余的染料及相應(yīng)的助劑1.天然有機(jī)物2.人工合成有機(jī)物及天然有機(jī)物3.人工合成的多環(huán)芳香有機(jī)化合物、直鏈有機(jī)物4.廢水主要含人工合成及天然有機(jī)物，并含一定量的難生物降解物質(zhì)毛紡印染產(chǎn)品1.洗毛過程2.毛紡織染色過程1.可生物降解的高濃度有機(jī)廢水，羊毛脂可回收2.染色廢水，含殘留的染料和助劑3.色度較低，較易生物降解4.單位產(chǎn)品排污濃度

15、：毛粗紡較高，絨線產(chǎn)品次之，毛精紡最低絲綢印染產(chǎn)品1.繅絲過程2.精煉過程3.染色過程4.印花過程1.繅絲廢水中含有絲膠等有機(jī)污染物，可生物降解性良好2.精煉廢水含有一定量的絲膠、漿料及其他有機(jī)污染物，呈堿性，Ph值為10-113.真絲綢染色廢水成酸性，可生物降解性較好；滌綸堿減量過程的廢水難生物降解4.印花廢水污染物濃度不高麻紡印染產(chǎn)品1.脫膠過程2.印染過程1.脫膠廢水交易生物降解2.印染廢水同棉印染廢水，但色度較低。各類紡織印染產(chǎn)品廢水水質(zhì)控制指標(biāo)產(chǎn)品CODcr/mg/lBOD5/mg/lPh值色度SS/mg/l棉機(jī)制產(chǎn)品棉針織產(chǎn)品毛粗紡產(chǎn)品毛精紡產(chǎn)品絨線產(chǎn)品真絲綢產(chǎn)品化纖仿真絲產(chǎn)品80

16、0-1200500-700400-600200-400300-550300-600800-1500150-350150-200150-200100-150100-150100-200200-3509-119-107-87-87-86-79-12200-500200-400150-300100-200150-250200-400200-300300-600300-500500-800300-500400-600200-400200-5002） 棉印染廢水治理技術(shù)3）毛紡染色產(chǎn)品廢水治理技術(shù)4）絲綢產(chǎn)品生產(chǎn)工藝及廢水治理1天然真絲綢印染產(chǎn)品廢水治理真絲脫膠廢水治理天然真絲綢印染產(chǎn)品廢水治理典型流程

17、化纖仿真絲綢產(chǎn)品廢水治理4）麻紡印染產(chǎn)品廢水治理技術(shù)麻紡脫膠廢水治理典型流程 麻紡產(chǎn)品印染廢水治理典型流程當(dāng)麻紡廠只有染色和印花工藝時(shí)，麻紡印染產(chǎn)品廢水水質(zhì)與棉紡產(chǎn)品印染廢水水質(zhì)基本相近，使用染料和助劑也基本相同，只是織物顏色較淺?？蓞⒄彰迿C(jī)織產(chǎn)品或棉針織產(chǎn)品廢水治理流程，根據(jù)廢水水質(zhì)情況，對有關(guān)參數(shù)做適當(dāng)修改或全部采用。其他各類企業(yè)廢水處理工藝流程的選擇1)食品工業(yè)廢水處理流程乳制品廢水特性及其處理工藝廢水來源：生產(chǎn)設(shè)備、容器、管道、加工面的沖洗水，產(chǎn)生高濃度廢水 生產(chǎn)車間、場地的沖洗和工人衛(wèi)生用水，產(chǎn)生低濃度廢水 生活用水，一般使低濃度廢水。廢水特性：含大量的有機(jī)物質(zhì)，主要為含乳固形物（乳

18、脂肪、酪蛋白、乳糖、無機(jī)鹽類等），并且在水中呈可溶性或膠體懸浮狀態(tài)。近中性，有的略帶堿性。處理工藝：接觸氧化工藝：原水格柵過濾調(diào)節(jié)池接觸氧化池二次沉淀池出水 UASB-TF處理工藝：原水格柵調(diào)節(jié)池UASB-TF池二次沉淀池出水 固定光和細(xì)菌技術(shù)：原水格柵調(diào)節(jié)池光和細(xì)菌反應(yīng)器二次沉淀池出水啤酒廢水處理工藝流程：高濃度有機(jī)廢水：主要包括洗槽廢水、糖化鍋和糊化鍋沖洗水、儲(chǔ)酒槽前期的沖洗水、過濾廢藻泥沖洗水、酵母壓縮機(jī)廢水，含量為總水量的10%，有機(jī)物濃度高，COD在2000mg/l左右。低濃度有機(jī)廢水：主要包括釀造和包裝車間的地面沖洗水、洗瓶機(jī)排放水、滅菌機(jī)廢水以及廠區(qū)內(nèi)的生活污水等，水量大，占總水

19、量的70%，COD一般在100-700mg/l。處理工藝：好氧處理工藝包括：傳統(tǒng)活性污泥法、生物接觸氧化法、氧化溝法等，其工藝參數(shù)如下表：名稱容積負(fù)荷kgBOD/m3.d污泥負(fù)荷kgBOD/kgss.d污泥濃度mg/l供氧量kgO2/kgBOD剩余污泥量kg泥/kgBOD去除率%活性污泥法85-95接觸氧化法-85-95氧化溝法90-98SBR80-95厭氧處理工藝：原水格柵調(diào)節(jié)池UASB反應(yīng)器接觸氧化池氣浮池出水2)發(fā)酵法生產(chǎn)抗生素廢水的處理工藝廢水來源：發(fā)酵母液廢水：提取后的廢母液、濾餅沖洗水等直接排放形成發(fā)酵母液廢水。有機(jī)物含量特別高，40000-70000mg/l； 酸堿廢水和有機(jī)廢水

20、：主要有發(fā)酵產(chǎn)品的提取過程中需要采用采用一些提取工藝和特殊的化學(xué)藥品所造成的； 設(shè)備和地板的沖洗水：種子罐、發(fā)酵罐等的沖洗廢水，其成份與發(fā)酵廢水相似，BOD為500-1500mg/l； 冷卻水：主要為發(fā)酵殘余的營養(yǎng)物，如：糖類、蛋白質(zhì)、脂肪、無機(jī)鹽等。水質(zhì)特征：COD濃度高、SS濃度高、存在抑菌作用的抗菌素物質(zhì)、硫酸鹽濃度高、水質(zhì)成分復(fù)雜、沖擊負(fù)荷高。下表為幾種抗生素發(fā)酵生產(chǎn)過程中的廢水排放情況：產(chǎn)品名稱排水量/m3/t產(chǎn)品COD濃度mg/lCOD產(chǎn)量t/t產(chǎn)品青霉素340290009.86鏈霉素240120002.88土霉素214120002.57慶大霉素11883500041.85金霉素3

21、85154005.33潔霉素8332250018.7處理工藝： 原水格柵調(diào)節(jié)池預(yù)處理厭氧反應(yīng)器接觸氧化池沉淀池出水 生活污水格柵下表總結(jié)了國內(nèi)部分抗生素廢水的水節(jié)-好氧處理運(yùn)行的主要參數(shù)。 污染物水力停留時(shí)間/H處理水量t/d進(jìn)水COD濃度mg/l去除率%容積負(fù)荷kgCOD/m3.d水解接觸氧化潔霉素710中試500095強(qiáng)力霉素11.310小試1500891.32利福平類91864501800090青霉素1714.327005273854.93乙酰螺旋霉素14.420001200090土霉素124小試250092阿維霉素106小試60009016.2卡那霉素小試200092.93)造紙廢水造

22、紙廢水的來源：水 蒸汽 水 水 水 水 水 水 原料蒸煮洗漿打漿篩選精漿稀釋抄紙干燥成品 黑液 中段廢水 白水水量及水質(zhì)：蒸煮廢水：含有大量的木質(zhì)素和半纖維素，同時(shí)包括色素、戊糖類、殘堿以及其他一些堿溶出物，生產(chǎn)1噸紙漿平均排放10噸造紙黑液。造紙黑液的Ph一般為11-13之間，平均COD為110000-160000mg/l，BOD為30000-45000mg/l，SS為23000-28000mg/l。制漿中段廢水：主要含一些木質(zhì)素、纖維素及有機(jī)酸類物質(zhì)，生產(chǎn)1噸紙漿平均排放50-200廢水。Ph一般為7-9之間，平均COD為1200-3000mg/l，BOD為400-1000mg/l，SS為500-1500mg/l。抄紙廢水：造紙機(jī)生產(chǎn)過程中排放的廢水，也乘白水，用水量為100-15