羟丙基甲基纤维素（hpmc）生产废水处理工艺设计

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学位论文独创性声明本人声明，所呈交的学位论文系在导师指导下本人独立完成的研究成果。文中引用他人的成果，均已做出明确标注或得到许可。论文内容未包含法律意义上已属于他人的任何形式的研究成果，也不包含本人已用于其他学位申请的论文或一成果，与我同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示谢意。论文作者签名：日期：年日７学位论文知识产权权属声明本人在导师指导下所完成的论文及相关的职务作品，知识产权归属齐鲁工业。齐鲁工业大学享有任何方式发表、大学、复制公开阅览、借阅及申请专利等权利，同意学校保留并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和电子版，本人寓校后发表或使用学位论文或与该论文直接相关的学术论文或成果时，署名单位仍然为齐鲁工业大学。＞：年｜论文作者签名；日期月７日批皮年＾：导师签名：日期月日 AThesisSubmittedfortheApplicationoftheProjectMaster’sDegreeHydroxypropylmethylcellulose(HPMC)WastewaterTreatmenttechnologicaldesignCandidate:ZhangQiEnvironmentalScienceandSpecialty:EngineeringSupervisor:ProfessorWangChenQiluUniversityofTechnology,Jinan,ChinaNovember,2015 齐鲁工业大学硕士学位论文目录摘要...................................................IABSTRACT..................................................................................................II第1章绪论.................................................................................................11.1产品概况...........................................................................................................11.2产品用途...........................................................................................................11.2.1建筑业......................................................................................................11.2.2陶瓷制造业..............................................................................................11.2.3涂料业......................................................................................................11.2.4塑料..........................................................................................................11.2.5聚氯乙烯..................................................................................................11.2.6其它..........................................................................................................11.3国内外生产状况................................................................................................21.3.1国外生产状况..........................................................................................21.3.2国内生产状况..........................................................................................31.4生产技术............................................................................................................31.4.1国内外技术现状......................................................................................31.4.2生产工艺简介..........................................................................................41.5我国发展HPMC项目的建议..........................................................................71.5.1良好的机遇..............................................................................................71.5.2巨大的市场潜力......................................................................................71.5.3良好的经济效益......................................................................................8第2章羟丙基甲基纤维素生产过程中污染源分析.................................92.1纤维素原料的预处理（以山东某化工企业为例）........................................92.1.1过程的污染源分析..................................................................................92.2碱化、醚化、溶剂回收、洗涤过程................................................................92.2.2过程的物料平衡：..............................................................................101 目录第3章污染源的控制...............................................................................133.1生产废气的工艺控制.......................................................................................133.2废水中COD及盐的控制................................................................................133.2.1废水的总量和成分.................................................................................133.2.2COD和盐的控制.................................................................................13第4章羟丙基甲基纤维素HPMC生产废水介绍.....................................14第5章羟丙基甲基纤维素HPMC生产废水一般处理方法.....................155.1厌氧生化处理法...............................................................................................155.2循环蒸发技术...................................................................................................155.3锅炉配水焚烧技术...........................................................................................155.4反渗透—蒸发复合技术...................................................................................165.5预处理——水解酸化——厌氧——生物接触氧化——生物滤池法...........16第6章以山东某化工厂生产废水为例进行工艺选择...........................176.1废水水质水量...................................................................................................176.1.1废水水量.................................................................................................176.1.2废水进水水质.........................................................................................176.1.3废水出水水质.........................................................................................176.2工艺选择...........................................................................................................186.2.1工艺选择的原则.....................................................................................186.2.2工艺方案.................................................................................................186.3处理工艺分析...................................................................................................196.3.1预处理工艺.............................................................................................196.3.2生化处理工艺.........................................................................................196.3.3污泥处理工艺.........................................................................................226.3.4蒸发脱盐.................................................................................................22第7章工艺流程.......................................................................................227.1工艺流程简图...................................................................................................237.2去除率预测.......................................................................................................242 齐鲁工业大学硕士学位论文第8章工艺设计.......................................................................................258.1调节池..............................................................................................................258.2微电解池..........................................................................................................258.3水解酸化池......................................................................................................268.4混凝沉淀池......................................................................................................278.5上流式厌氧污泥反应器（UASB池）...........................................................278.6配水井..............................................................................................................298.7曝气接触氧化池..............................................................................................298.8二沉池..............................................................................................................308.9曝气生物滤池（BAF）...................................................................................318.10清水池............................................................................................................328.11污泥浓缩池.....................................................................................................328.12四效蒸发器....................................................................................................338.13污泥存储间及污泥压滤间............................................................................338.14风机房............................................................................................................338.15配电室............................................................................................................34第9章污水站总体布置..........................................................................359.1平面布置..........................................................................................................359.2高程布置..........................................................................................................35第10章建筑与结构设计.........................................................................3610.1设计原则........................................................................................................3610.2地质条件........................................................................................................3610.3主要构筑物设计............................................................................................36第11章电气设计.....................................................................................3711.1供电电源.........................................................................................................3711.2供电.................................................................................................................3711.3配电及计量.....................................................................................................3711.4启动方式.........................................................................................................3711.5照明.................................................................................................................373 目录11.6用电负荷表(不含照明)..................................................................................37第12章自控和仪表设计.........................................................................39第13章公用设计.....................................................................................4013.1给水排水.........................................................................................................4013.2消防.................................................................................................................4013.3照明.................................................................................................................4013.4综合用房.........................................................................................................4013.5绿化.................................................................................................................4013.6道路.................................................................................................................4013.7通风.................................................................................................................4013.8保温.................................................................................................................40第14章定员及运行管理.........................................................................4114.1人员分工及岗位职责.....................................................................................4114.2运行管理.........................................................................................................42第15章施工组织.....................................................................................4315.1现场施工总体部署.........................................................................................4315.2施工进度.........................................................................................................44第16章工程效益分析.............................................................................4516.1环境效益.........................................................................................................4516.2经济效益.........................................................................................................45第17章调试及化验分析.........................................................................4617.1调试与运行.....................................................................................................4617.2化验分析.........................................................................................................4617.2.1总进、总出水化验项目.......................................................................4617.2.2水解酸化池、UASB进、出水化验项目...........................................4717.2.3配水井化验项目...................................................................................4717.2.4UASB化验项目....................................................................................4717.2.5接触氧化池进、出水化验项目...........................................................484 齐鲁工业大学硕士学位论文17.2.6四效蒸发器进、出水化验项目..........................................................4817.2.7其它分析项目......................................................................................48第18章结论.............................................................................................49参考文献.....................................................................................................50致谢.....................................................................................................51在学期间主要科研成果.............................................................................525 齐鲁工业大学硕士学位论文摘要本设计为山东某化工厂HPMC生产废水的处理系统工程设计。HPMC生产废水具有高COD、高含盐度、低BOD5的特点，一般处理方法很难处理。本工程进水COD不大于6000mg/l,出水水质要求COD不高于70mg/l。本工程设计的主要内容包括：污水处理工艺的选择，工艺的设计，附属构筑物的设计，污水站的总体布局，建筑与结构设计，调试与化验分析等。其中，污水处理工艺选择预处理——水解酸化——厌氧——生物接触氧化——生物滤池法，出水水质达到城市市政污水排放标准的一级排放要求，接入城市污水管网。关键词：HPMC；高COD；高盐度；工程设计；预处理I 齐鲁工业大学硕士学位论文ABSTRACTThedesignofachemicalplantinShandongHPMCwastewatertreatmentsystemsengineering.HPMCwastewaterwithhighCOD,highsalinity,lowBOD5characteristics,thegeneralapproachisdifficulttodealwith.ThisprojectisnotgreaterthantheinfluentCOD6000mg/l,CODeffluentqualityrequirementsofnotmorethan70mg/l.Themaincontentoftheprojectdesigninclude:wastewatertreatmentprocessselection,overalllayoutdesignprocess,thedesignofancillarystructures,sewagestations,buildingandstructuraldesign,commissioningandlaboratoryanalysis.Amongthem,thesewagetreatmentprocessselectionPretreatment-hydrolysisAcidification-Anaerobic-biologicalcontactoxidation-biologicalfiltermethod,municipalwastewatereffluentqualitymeetstheemissionstandardsanemissionrequirements,theaccessofurbansewagepipenetwork.KeyWords：HPMC;highCOD;highsalinity;engineeringdesign;PretreatmentII 齐鲁工业大学硕士学位论文第1章绪论1.1产品概况纤维素醚是一种能溶于水的化合物，它的分子量高。是以天然的纤维素为原料，经过一系列反应之后得到的一类产品的总称。纤维素醚包括羧甲基纤维素(CMC)等离子型产品，[1,2]以及羟丙基甲基纤维素(HPMC)、甲基纤维素(MC)等非离子型产品。羟丙基甲基纤维素（HPMC）是羟丙氧基取代甲基纤维素中部分甲氧基而得到的产物，是一种混合醚，HPMC的化学结构如下：图1.1羟丙基甲基纤维素化学结构HPMC是一种白色有无味，无毒的粉末状物质，但是它很难被降解，在人体内不会被消化、分解。HPMC可溶于水，水溶液无色透明粘稠，也溶于乙醇、丙酮等。羟丙基甲基纤维[3]素是一种性能优良，被广泛应用的非离子型纤维素醚。1.2产品用途1.2.1建筑业：随着商品混凝土的大量应用，HPMC主要用于制作缓凝剂、保水剂等混凝土添加剂。1.2.2陶瓷制造业：可以用作制造陶瓷制品的粘合剂，且性能良好。1.2.3涂料业：因为HPMC具有良好的相容性，在涂料业中被广泛应用，可以作为增稠剂、分散剂。1.2.4塑料：在塑料制作过程中可以作为脱模剂和软化剂等使用。1.2.5聚氯乙烯：在PVC生产过程中做分散剂使用。1.2.6其它：HPMC还被广泛用于果蔬保鲜、造纸业、皮革和纺织业等。1 第1章绪论1.3国内外生产状况1.3.1国外生产状况上世纪30年代水溶性纤维素醚开始在经济发达的国家生产，经过大约20年，到1950年左右得到了迅猛的发展，现在已经形成了以离子型纤维素醚为主的庞大产业。如今，世界主要生产过的生产规模已达50多万吨，这其中离子型纤维素醚占大多数，非离子型产品要少于离子型产品，这是因为离子型产品的生产成本低，技术水品要求也较低，而生产非离子型纤维素醚的技术要求和成本都比较高。尤其是HPMC和MC的生产，需要的原材料特殊，生产过程要求条件苛刻，配套设施价格昂贵，对环境保护和人员防护要求高，所以至今只有少数发达国家能够大规模生产。公司MC系列HEC系列总计生产厂所在地赫克里斯1.654.66.25美国道化学4.734.73美国、德国、英国克莱力特2.30.362.66德国联碳化学2.62.6美国、比利时、巴西沃尔夫2.352.35德国阿克苏诺贝尔22瑞典信越化学1.21.2日本三星1.851.85韩国其它0.420.220.64合计13.59.7823.28表1.1发达国家纤维素醚生产能力(单位:万吨/年)2 齐鲁工业大学硕士学位论文美国和德国等西方发达国家拥有大规模生产水溶性纤维素醚的装置和工艺。上世界末韩国和日本通过引进西方发达国家先进的生产工艺和生产线，具备了不错的生产能力，一跃成为成为世界上生产水溶性纤维素醚的主要国家。从世界范围来看，水溶性纤维素主要用途是建筑业，在西方发达国家，水溶性纤维素醚在建筑中的使用占其产量的一半以上，特别需要提到的是韩国，最近几年韩国的建筑业飞速发展，促使水溶性纤维素产业得到了[4,5]巨大的发展。1.3.2国内生产状况水溶性纤维素醚在我国发展较晚，直到20世纪七十年代才开始进行了纤维素醚生产工艺的研究，开发出了适合PVC生产过程中做分散剂的水溶性纤维素醚，上世纪七十年代末，开始了甲基纤维素的生产研究。八十年代初开始研究羟丙基甲基纤维素的生产，制备成功进行了技术鉴定。经过几年的发展，技术的进步，到上世纪90年代，我国成功生产[6]出适合氯乙烯聚合的HPMC，达到当时世界同类产品水平。随着我国经济的迅速发展，建筑等行业的发展速度和规模得到了很大提高，相应的HPMC等非离子型醚市场不断扩大，促使生产HPMC的技术不断改进，投资不断增大，规模不断扩张。随着我国非离子型醚行业的不断发展，各种技术手段，生产方式也在不断地规范，产出的产品质量也越来越高。1.4生产技术1.4.1国内外技术现状目前，德国、美国和韩国早已拥有先进的生产非离子型纤维素醚的技术。在我国，一般用于生产非离子型纤维素醚的是间歇式工艺，但其工艺技术十分落后，并且在质量控制上存在很大缺陷。每批次产品之间质量参差不齐，已经不能满足现阶段我国经济发展的的[6]需要。国内在生产技术、生产设备、生产规模、环境保护、售后服务等方面都有国外公司有较大的差距。3 第1章绪论国内技术国外技术技术及设备设备不过关,装置规模小,自控水设备先进,装置生产能力大,自动化程度高,平低,产量小连续化操作,副反应少产品质量产品规格单一,质量不稳定,缺乏高质量控制,产品纯度高,可以调节粘度范细分的专用品围,提供众多特殊用途的产品针原材料消耗精制棉1t/t,氢氧化钠1.3t/精制棉0.93t/t,氢氧化钠1.15t/t,t,氯甲烷3t/t,环氧丙烷氯甲烷0.75t/t,环氧丙烷0.25t/0.7t/tt(德国)成本32000元/t-35000元/t26354元/t(按中国建厂)环保环保处理技术较落后,废水量大采用先进的废水生化处理技术和废渣焚烧技术,废水量小表1.2国内外技术对比对目前的现状，我国很多企业也认识到自己的弊端，积极与国外企业合作，甚至不惜重金直接从国外引进技术和生产线，把企业人员送出国门培训，国内的科研院所也积极采用技术的研究，这些都极大的促进了我国纤维素醚的发展。1.4.2生产工艺简介生产纤维素醚方法基本上都是一样的，就是将精制棉等原料放在碱液中浸泡，然后压干除去多余的碱液，在一定温度、压力下在碱纤维素中加入溶剂和醚化剂进行醚化反应，最[7]后经过降低碱度、干燥等步骤得到成品。采用氯甲烷和环氧丙烷作为醚化剂生产HMCD的化学反应式为：Rcell-OH+NaOH+CH3Cl+CH2OCHCH3→Rcell-O-CH2OHCHCH3+NaCl+H2O4 齐鲁工业大学硕士学位论文当过量的氯甲烷存在时，可能发生如下反应：图1.2过量氯甲烷存在时的副反应如果反应物的活性和反应条件改变则产物结构会不同。碱和氯甲烷还会发生下列反应：CH3Cl+NaOH→CH3OH+NaCl甲醇浓度高，则继续反应：图1.3高甲醇浓度是的反应当碱存在时，还会有如下反应：5 第1章绪论图1.4碱存在时的副反应这些反应严重的消耗了醚化剂，还为以后的处理带来了麻烦。西方发达国家生产HPMC[8]一般采用的是“一步法”，他的生产流程如下：图1.5HPMC生产流程图生产HPMC的关键设备和关键技术国内都没有，现在国内比较大的企业一般是进口德国的设备，德国生产的全能反应器类似“加工中心”，可以一台设备完成需要多台设备才能完成的任务，并且生产出来的产品性能稳定、质量优，操作过程简单安全。生产HPMC的主要原材料及消耗定额如下：6 齐鲁工业大学硕士学位论文名称规格单耗(吨产品)精制棉含水≤6%0.93t氢氧化钠≥50%1.15t氯甲烷≥99%0.75t环氧丙烷≥99%0.25t表1.3原材料消耗定额一览表1.5我国发展HPMC项目的建议1.5.1良好的机遇最近，国家有关部门下发了国家重点项目技术改造指导意见，意见中明确指出对经济发展需求量大，但主要依赖进口的产品进行重点改造，期中就有羟丙基甲基纤维素。要求在羟丙基甲基纤维素生产过程中要提高生产线的可靠性，提高产品的质量，增加产品的类型。从这一政策可以看出HPMC是我国经济发出的稀缺产品，确定了它的地位，而且给生[9]产企业的改造指明了方向。中国纤维醚工业协会、中国氯碱工业协会、国家计委投资研究所和中国工程咨询协会也相应提出发展非离子型纤维素醚的指导意见，特别是提高产品中HPMC的比重，稳定产品的质量，扩大产品的规模和广度，为我国经济又好又快发展提供有力保障。我国经济的快速发展，尤其是建筑业的快速发展，对HPMC的需求量越来越大，HPMC的生产拥有广阔的前景，现在是发展这个产业的最好时机。1.5.2巨大的市场潜力现在在欧美等发达国家，离子型和非离子型纤维素醚的消费量各占50%。而我国现在非离子型纤维素醚的消费还不到5%，其他都是离子型产品。这是由于离子型纤维素醚的生产技术要求较低，成本也比较低廉，所以在产业发展初期，这种产品会大量被应用，随着我国经济、技术的发展，非离子型醚的生产技术得到了进一步提高，成本也得到了进一步降低，非离子型醚的消费呈不断上升趋势，主要有以下几个原因:一、人们的物质生活水平越来越高，对政府的基础设施的要求也随之增高，我国的城市建设必须逐步达到国际先7 第1章绪论进水平。并且市政基础设施的建设还会起到标杆作用，促进其他建筑的发展。而HPMC作为优良的建筑用黏贴剂添加剂必将被广泛应用。二、随着建筑业的不断发展，越来越多的建筑企业使用商品混凝土，而HPMC是商品混凝土优良的添加剂，它对提高商品混凝土的保水性和流动性具有重要意义，必将被大量使用。三、PVC的产量逐年增大，消耗越来越多的HPMC,进而促进了HPMC的生产。四、在其他领域，如食品、医疗等，HPMC这类对人[10]身体无害的添加剂逐步期待离子型产品。据专业机构预测，最近几年我国的非离子型纤维素醚的产量将会以每年20%的速度增长。1.5.3良好的经济效益根据经济效益评估，现在引进国外的先进生产、管理技术，在国内建造一座规模较大的HPMC生产企业，投资利润率差不多能达到40%，利税率接近50%，内部收益能达到30%[11]左右。所有说现阶段，投资HPMC还是有非常理想的经济效益的。现阶段，发展HPMC即是国家政策的要求，又能够促进建筑等行业的快速发展，具有[12]巨大的经济利益，各生产企业的竞争也能够促进HPMC生产技术的改造、进步。8 齐鲁工业大学硕士学位论文第2章羟丙基甲基纤维素生产过程中污染源分析2.1纤维素原料的预处理（以山东某化工企业为例）现有的HPMC生产工艺一般是将纤维素原料--精制棉，经过开松、粉碎、旋风分离、袋式除尘、包装等几个步骤来完成纤维素原料的预处理过程。精制棉→开包→开松→粉碎→风送→旋风分离器→袋式除尘器↓↓包装包装2.1.1该过程的物料平衡：过程收率开包（≯0.2kg）开松(0.1-0.3kg)精制棉——→粉碎(≯0.3kg）（1000kg斤）一次包装(965kg)99%二次包装(34kg)尾气(0.1-0.5kg)表2.1预处理过程物料平衡（以“绝干”精制棉为基准）2.1.1过程的污染源分析该工艺过程的污染物基本是粉尘污染，粉尘的来源主要是粉碎过程中产生的细小颗粒。生产厂家对于这种污染一般采用袋式除尘的方法处理，一般效果比较明显。2.2碱化、醚化、溶剂回收、洗涤过程这个过程是HPMC生产的主要的反应阶段，也是污染源主要的产生环节。9 第2章羟丙基甲基纤维素生产过程中污染源分析2.2.1流程如下：溶剂碱POMeClHAC水水↓↓↓↓↓↓↓精制棉粉→碱化→醚化→中和→溶剂回收→一次分离→洗涤→二次分离→干燥↓↓↓↓精制←←混合溶剂工艺废水工艺废水2.2.2过程的物料平衡：过程→循环利用投料过程(5kg)（6800kg）放空(55kg)利用率97.1%溶剂——→脱溶过程(65kg)（7000kg）洗涤(35kg)精馏(35kg)其他无组织排放（5kg）表2.2溶剂平衡：以投料7000公斤溶剂计算10 齐鲁工业大学硕士学位论文过程充装过程(20kg)→总利用率参与主反应(450-550kg)82.2%氯甲烷——→（900kg）副反应(200-280kg)放空（80-120kg）其他无组织排放（30kg）表2.3氯甲烷平衡：以投料900公斤氯甲烷计算过程充装过程(＜5kg)→总利用率参与主反应(160-200kg)93.3%环氧丙烷—→副反应(80-120kg)（300kg）放空（＜5kg）其他无组织排放（10kg）表2.4环氧丙烷平衡：以投料300公斤环氧丙烷计算11 第2章羟丙基甲基纤维素生产过程中污染源分析过程软化水制备(＜2M3)→总利用率碱化(0.6M3)90%工艺用水—→脱溶过程（7.5M3)（20M3）洗涤过程（8.5M3）冲洗管道（0.8M3）干燥（0.6M3）表2.5工艺用水的平衡：以每吨消耗20M3计2.3羟丙基甲基纤维素HPMC生产的后处理HPMC的后处理，主要是指造粒、干燥、粉碎和混合包装过程。在这个过程中，对环境的影响有两方面：一是HPMC粉尘污染，二是设备的噪声污染。从控制角度来讲，这两个污染的控制都比较简单，一般从几个方面控制：⑴从工艺和设备选型上：有技术实力比较强的设备厂家，一般选择成熟的环保的后处理工艺。⑵在生产控制方面：必须严格执行操作规程，杜绝违章操作。⑶加强员工的环境意识，提高劳动防护能力。⑷隔离噪声源，将产生噪声较大的设备放到单独的地方隔离，并采用有效的消声措施。HPMC的后处理工艺现在已经比较成熟，各个生产企业现在也非常重视环境保护，注意废弃物的处理，同时粉尘的控制，也给企业创造新的经济效益。12 齐鲁工业大学硕士学位论文第三章污染源的控制3.1生产废气的工艺控制HPMC生产过程有两种产生废气的方式：原料和副产物；分有组织排放和无组织排放两种方式。这些气体的排放浪费了原料，增加了生产成本，还污染了环境。对于这些废气的产生，科学的设计生产工艺是可以减少的。现在的主流生产企业，采用科学的工艺设计再加上智能工艺管理软件的运用，生产过程中，每生产一吨产品，溶剂消耗降低到120公斤是可以实现的。一般可以从以下几个方面考虑：⑴较少环境对储存槽温度的影响，可以采用降温和覆盖棉被的方法，从而减少原料的挥发，节约原料。⑵在有组织的废气排放口才有集中处理冷凝回流的方式，回收原料，尽量减少原料的损失。⑶选用优质的泵、阀门等部件，减少管道故障率和泄漏率。⑷加强工艺管理，减少跑、冒、滴、漏等无组织排放。3.2废水中COD及盐的控制3.2.1废水的总量和成分⑴总量：就国内的生产工艺来说，每生产一吨产品大约需要排放20吨废水。⑵主要成分：A、COD：一般在4000-10000mg/lB、盐类：80g/l,氯化钠，约4-7%，主要是分子量小的纤维素醚、未回收彻底的原料等。⑶废水的温度一般在：85-95℃3.2.2COD和盐的控制HPMC的不同生产工艺和不同的原料配比，生产过程中产生的废水COD和盐度是不同的，采用先进的生产工艺和科学的配方，可以有效的降低废水的COD和含盐量。在生产过程中，还要有严格的管理措施，提高设备的效率，减少人为因素造成的跑、冒、滴、漏。总之，在羟丙基甲基纤维素生产过程中产生的污染物主要是废水，废水的排放是否达标决定着企业污染控制是否成功。13 第4章羟丙基甲基纤维素HPMC生产废水介绍第4章羟丙基甲基纤维素HPMC生产废水介绍生产HPMC的过程中会产生大量的废水，该废水不仅COD高，而且含盐量，废水中既有大分子物质，又有小分子物质。由于废水的盐度高，所以可生化性差，如果不达标处理或者不处理直接排放，会对周围水体造成毁灭性污染。。随着国内水资源匮乏的加剧及国内最新环境法规的实施，企业对废水排放的要求越来越严格，许多企业采用零排放或少部分排放的方式。为满足新的生产要求，研发新的废水处理技术及废水回用技术刻不容缓。另一方面很多水处理技术在不同的废水中已经成功应用，如何根据废水水质的特点选择合适的工艺亦显得尤为重要。随着国内水资源及环保严峻形势的发展，国家环保政策的日益严格，纤维素生产业对节能减排降耗技术的应用越来越重视，对企业外排水的要求也越来越严格，大部分地区外排水COD标准值在60mg/l左右。面对该种废水的处理，许多小型化工厂都采用传统处理方法，这种处理方法一生物法为主，随着各地环保政策的严格，这种传统的方法处理的废水很难达标排放。因此需要研发新的技术及更加合理的污水处理工艺以满足要求。14 齐鲁工业大学硕士学位论文第5章羟丙基甲基纤维素HPMC生产废水一般处理方法5.1厌氧生化处理法缺点：从一般羟丙基甲基纤维素HPMC生产废水的成分中可以看出，一是废水的COD比较高，但是这些废水中含有大分子物质少，大部分是低分子物质，所以废水BOD不是很高，这样就导致废水的可生化性差，生化效果不理想。二是废水含盐量很高，约80g/l的含盐量，生化处理时，微生物会因为高盐度而离析、死亡。所以生化处理时必须加入清水稀释，以使废水的含盐度降低到2%以下，并且还要细致的驯化微生物。这样就导致最终废[13]水的排量会大大增加，现在主流HPMC生产厂家的废水排放量一般在20吨/吨产品。5.2循环蒸发技术优点：(1)该工艺利用特殊的方法，使废水脱盐，脱溶，然后低盐度的水进行回收利用，基本不排废水。(2)该工艺还可以回收氯化钠，用于生产饲料等，不仅环保，而且提高了企业的经济效益。(3)该工艺使HPMC的生产达到了清洁生产的要求，水可以循环利用，保护了环境，节约了成本。缺点：（1）废水处理成本高。由于被处理的废水大多是腐蚀性，所以所有的设备必须是抗腐蚀性能强的，这样就会提高设备的成本。（2）虽然设备是抗腐蚀的，但是废水的腐蚀性太强，不能避免被腐蚀，整套设备运行过程中腐蚀严重，寿命短。需要及时刚换，这样又增加了设备成本。（3）很多企业不能提供处理高含盐废水的大量蒸汽。（4）最后处理的废水不能直接排放，还要送到危害物处理中心，这样又增加了成本。5.3锅炉配水焚烧技术锅炉燃烧所用燃料煤和排渣过程中都需要添加少量水，而HPMC生产过程中产生的废水中含有一定的可燃性物质，可用此废水作为添加水，这样可以缓解甚至解决生产中污水[14]处理问题。15 第5章羟丙基甲基纤维素HPMC生产废水一般处理方法但是，这种方法也有它的缺点，因为HPMC生产废水中含有大量的盐分，遇到高温的煤容易和煤结焦，形成大的煤渣，影响顺利排渣。5.4反渗透—蒸发复合技术利用反渗透的原理，将生产废水经过离子膜，使废水中的有机物和盐分的浓度提高，水分渗透到膜的另一侧，分离出纯水，并且用于工艺的循环利用。高浓度的HPMC废水通[15,16]过高效蒸发器，能够简单的分理出盐和糊状物。优点：（1）该工艺基本不排废水，环保。(2）该工艺能耗相对较低。缺点：该工艺技术含量较高，工艺控制复杂，投资非常大。5.5预处理——水解酸化——厌氧——生物接触氧化——生物滤池法该工艺的最大优点是预处理技术，预处理技术分电解反应和高效混凝沉淀。（1）电解反应器利用电化学的原理，产生具有强氧化性的物质，这些物质能够破坏废水中高聚物的结构，减少废水中的发色基团，同时还有一系列的反应。经过这个过程后，废水的COD和色度会大幅降低，后续的生化处理也会比较顺利。（2）高效混凝沉淀池高效混凝沉淀池中，废水中的小悬浮物与混凝剂发生反应，产生大的絮状物，这些絮状物，经整流系统、斜管沉淀得以沉淀分离，使废水中的大量悬浮物和部分COD从水中去除，废水得到部分净化。为了缩短沉淀时间，可是使用多个浅层沉淀池，加大沉淀面积，较少沉淀时间；在反应池内利用压缩扩散层、吸附架桥等原理使水中悬浮物等物质脱离稳[17,18]定性，凝聚成大颗粒，提高沉淀效果；采用静压排泥，保证排泥顺畅。但该工艺无法很好的处理工厂中产出的高盐度废水。16 齐鲁工业大学硕士学位论文第6章以山东某化工厂生产废水为例进行工艺选择6.1废水水质水量6.1.1废水水量3根据该工厂提供的数据，污水处理水量按照14400m3/d设计，即600m/h（每天按2433小时计），污水设计流量：Q=600m/h，其中高含盐废水200m/h.6.1.2废水进水水质该项目废水处理控制指标为CODCr，根据建设单位提供的数据，及实验结果，确定废水进水水质如下：一般纤维素废水序号污染因子单位进水指标检测方法1CODCrmg/L≤6000重铬酸盐法2BOD5mg/L2500-2800接种法3NH3-Nmg/L≤100重量法4pH值无量纲4.2玻璃电极法5SSmg/L300重量法高含盐废水1盐度g/L80表6.1废水进水水质6.1.3废水出水水质本方案设计出水水质要求达到市政污水一级排放标准，主要水质指标如下所示：17 第6章以山东某化工厂生产废水为例进行工艺选择表5设计出水水质序号污染因子单位出水指标检测方法1CODmg/L≤60重铬酸盐法2BOD5mg/L≤20接种法3SSmg/L≤20重量法4NH3-Hmg/L15蒸馏滴定法5pHmg/L6~9玻璃电极法说明：出水为最终排放指标6.2工艺选择6.2.1工艺选择的原则废水处理设施是企业设施的重要组成部分，是水污染控制的决定环节，废水处理工程的建设和运行对企业来说意义重大。废水处理工程的建设受到多方因素的制约和影响，尤其是处理工艺和方案。合理的处理工艺和方案可以提高污水处理设施的性能并且能降低污水处理的费用。污水处理工艺和方案的选择要有一定的标准和原则，站到一定高度，从整体出发，合理规划，科学布局，结合废水的特点，当地环保的要求，选择废水的处理工艺时应遵循以下原则：（1）处理效果稳定可靠（2）工艺控制调节灵活（3）工程实施切实可行（4）运行维护管理方便（5）投资运行费用节省（6）整体工艺协调优化6.2.2工艺方案经过对废水水质的分析和各方案的对比，对于该厂低盐度废水选定预处理——水解酸化——厌氧——生物接触氧化——生物滤池法。对于高盐度废水首先要进行蒸发脱盐。18 齐鲁工业大学硕士学位论文6.3处理工艺分析6.3.1预处理工艺废水的预处理工艺关系到整个系统是否有效运行。该废水中固体悬浮物（SS）较低，无需设大型格栅，在进水口只设一道小型格栅；废水的盐量高，生化性差，还有部分有毒物质对微生物生长有抑制或毒害作用，所以在生物处理工艺前必须尽可能多的去除盐分，以确保生化处理工艺正常进行和去除率。结合目前的出水水质制定了一套切实可行的预处理方案，确保通过预处理可以最大限度的去除大分子有机物、有毒物质、悬浮小颗粒等难生物降解的物质。具体工艺说明如下：（1）电解反应器：利用电化学的原理，产生具有强氧化性的物质，这些物质能够破坏废水中高聚物的结构，减少废水中的发色基团，同时还有一系列的反应。经过这个过程后，废水的COD和色度会大幅降低，后续的生化处理也会比较顺利。（2）高效混凝沉淀池：高效混凝沉淀池中，废水中的小悬浮物与混凝剂发生反应，产生大的絮状物，这些絮状物，经整流系统、斜管沉淀得以沉淀分离，使废水中的大量悬浮物和部分COD从水中去除，废水得到部分净化。在反应池内利用压缩扩散层、吸附架桥等原理使水中悬浮物等物质脱离稳定性，凝聚成大颗粒，提高沉淀效果；采用静压排泥，保证排泥顺畅。6.3.2生化处理工艺(1)水解酸化反应器(UHSB)由于废水中含有的大分子的物质比较多，如果直接采用好氧生化处理，会使生化降解难度增大，并且产生动力消耗多等诸多不利影响，在进行好氧处理前可以先采用水解酸化的步骤，这样可以提高废水的可生化性。UHSB上流式水解床是针对化工、制药等行业难降解废水所开发的高效水解反应系统，它需要投加优良的菌种，菌种对废水中的有机物进行降解，并且该设备使用先进的布水系统，是废水和菌种混合均匀，充分接触，提高菌种分解的速率。该酸化池采用的填料是专门针对化工废水的专用填料，能够保证菌种的分解效果，并且能够在大水利负荷下有效的去除废水中的悬浮物，并且提高了废水的可生化性，以利于好氧处理。同时可以减少污泥的产出，稳定污泥的品质。采用水解酸化池具有以下优点：①水解过程产生小分子的物质，提高废水的可生化性②出水没有不良气味，提高厂区环境19 第6章以山东某化工厂生产废水为例进行工艺选择③工艺过程简单，设备使用简便，便于维护(2)上流式厌氧污泥反应器（UASB）厌氧处理技术有多种，现在各国运用的最多的就是UASB，它里面没有载体，污泥是从反应器的底部进入的，污泥颗粒成悬浮状态，与水充分结合，所以污泥浓度从下往上是逐步减小的，反应器下部是浓度较高的污泥床。在此装置中，有机物转化为甲烷和二氧化碳，这些气体通过顶部的三相分离器排出，并且使污泥回流。UASB可以承受COD高的废水，反应器中污泥浓度高，因此COD去除效率比普通的厌氧反应器高很多，甚至能达到90%左右。UASB厌氧反应器具有以下优点：①能回收大量沼气，节约资源，提高经济效益。②运行成本低。③占地小，负荷高，没有臭气排出，不污染厂区空气环境。④产生的污泥量小，并且污泥容易脱水。⑤不太需要营养物质。⑥负荷高。(3)生物接触氧化工艺生物接触氧化是一种好氧型的生物膜法。该方法是细菌及菌类微生物，依附在载体上，不断分解废水中的有机物供给自身能量，从而不断生长繁殖，而废水也得到了净化。开始阶段溶解氧和有机物是十分充足的，微生物得到快速生长和繁殖，但随着微生物的繁殖，生物膜越来越厚，污水中的溶解氧和有机物也越来越少。当生物膜达到一定厚度时，氧气无法通过生物膜，致使大量好养性细菌死亡，而缺氧的环境却使厌氧细菌和兼性菌开始生长繁殖，它们的大量生长逐渐形成了厌氧层，好氧菌作为基质被逐步分解，一段时间后，厌氧菌数量开始下降，并且厌氧菌代谢会产生很多气体，促使生物膜脱落。老的生物膜脱落后，新的生物膜在其表面又生长起来，再来一个好氧-厌氧的循环。由于生物膜的面积十分大，所有在氧化池中反应的每个阶段都是存在的，这种机制使得微生物能够稳定的去除废水中的有机物。接触氧化的优点：①体积负荷高。同样体积的的设备，此种方法的处理能力要高很多。②生物活性高。此设备曝气装置在下，气体上升，曝气充分。气体在水中的运动，上升带动了生物膜的晃动，这种晃动会产生两方面的作用，一是加速生物膜的更新，二是使生物膜充分与废水接触，避免死角的产生。这种作用下，生物膜的效率明显提高。③微生物浓度高。一般活性污泥的法的活性污泥浓度较低，并且微生物悬浮在废水中，20 齐鲁工业大学硕士学位论文而此种方法微生物大部分集中总填料上，浓度高。④污泥产量低。⑤稳定，应急能力好。进水突然变化，出水水质几乎不受影响。重启时间短。⑥动力消耗低。生物接触氧化耗电只有其他活性污泥法的70%。⑦运行管理方便。(4)曝气生物滤池（BAF）曝气生物滤池是上世纪八十年代后期开发的一种污水处理新技术，现在已经被广泛应用在废水的深度处理。废水在曝气生物滤池上的净化主要是利用滤料上的生物膜，滤层内部存留的具有生物活性的悬浮物也能对污染物进行吸附、降解。水流方向一般是池底进水，池底出水，也就是上向流是。上向流式采用穿孔的管道在池底配水，池定装有滤板，最值滤料排出。曝气生物滤池现在已经被大量运用，它的主要净化废水的有效部位是生物膜。为了利于生物膜的生长，滤料采用了新型材料，污水从下部进入，自下而上经过滤料，而曝气则在底部，经过气流的扰动，污水与滤料充分接触，污水中的有机物、颗粒物被吸附在滤料上，供好氧细菌充分利用。曝气生物滤池工艺先进，出水质量稳定，可操作性强，已被广泛运用。曝气生物滤池与生物接触氧化和活性污泥法相比，具有以下优点：①生物相丰富、生物量大（为活性污泥系统的5～20倍），可以适应复杂水质，适合处理低浓度污水。气温低的冬季，该种处理方法也能够取得比较不错的效果。②脱氮效果好，出水优异。该工艺微生物大部分附着在生物膜上，一些增长速率低的细菌也不会被被水流带走，比如亚硝化单胞菌属、硝化肝菌属及反硝化菌。实践已证明，曝气生物滤池工艺是脱氮效果最好的工艺，并且具有良好的经济性。总之，曝气生物滤池工艺结合了生化处理与物化吸附过滤的优点，所以出水水质非常好。③运行成本低，节省投资。本方法具有独特的处理工艺，大大提高氧的利用率，从而降低了鼓风曝气的电费开支。并且该工艺效率高，集生化池与滤池于一体，从而降低了基建投资。④维护管理方便。抗水质、水量冲击负荷能力强，不易发生故障。不会出现污泥丝状膨胀。检修重启速度快。⑤该工艺产生污泥非常少。该工艺污泥龄长，并且由于生物膜的自身氧化，从而使产生的污泥量大大减少。而且，由于附着系统中有很多富营养的微生物，它们大量摄食细菌，这样也会导致生物滤池中产生的污泥减少。综合计算，生物滤池产生的污泥比活性污泥法少21 第6章以山东某化工厂生产废水为例进行工艺选择25%～30%。当然，曝气生物滤池工艺也有一定的缺点。主要是因为它对进水有较高的要求。第一，如果要保证合理的运行周期，进入曝气生物滤池的废水SS浓度一般要低于60mg/L；第二，曝气生物滤池有较大的水头损失，没级曝气滤池损失1-2m的水头，所有需要的总提升高度比较大；第三，曝气生物滤池对进水COD浓度也有一定的要求，如果进水COD浓度超过1000mg/L，则容易产生较多污泥，也容易堵塞滤池，因此该工艺适合于深度处理。针对曝气生物滤池的不足，在进行曝气生物滤池的设计上进行了诸多的改进，运行效果良好。6.3.3污泥处理工艺该工程中，所产生的沉渣和剩余污泥全部进入浓缩池进行浓缩，然后泥饼经脱水后外运填埋处理。6.3.4蒸发脱盐对于该工厂产生的高盐度废水，必须进行降低盐分的处理才能进行生化处理。本方案采用蒸发脱盐的工艺。o公司在产品的在产过程中有大量的废热可利用，并且污水的出水温度高达85c,采用四效减压蒸馏对其进行脱盐处理，废水经脱盐后与其它废水混合，盐度能达到6g/l,既稀释了废水的毒性，又降低了后续处理的冲击负荷。22 齐鲁工业大学硕士学位论文第7章工艺流程7.1工艺流程简图23 第7章工艺流程7.2去除率预测CODCrSS废水控制指标(mg/L)(mg/L)进水6000300格栅+调节池出水5700255去除率≥5%≥15%进水5700255微电解+絮凝沉淀出水340062.5去除率≥40%≥75%进水340062.5水解酸化池+配水井出水127537.5去除率≥75%≥30%进水127537.5一级接触氧化池+一出水318.7537.5沉池去除率≥75%--进水318.7537.5一级接触氧化池+二出水79.537.5沉池去除率≥75%--进水79.537.5BAF池出水55.518.75去除率≥30%≥50%高盐废水盐度（g/l)进水80四效蒸发出水17去除率≥75%表7.1主要处理单元污染物去除率表24 齐鲁工业大学硕士学位论文第8章工艺设计污水处理工艺主要包括：格栅、调节池、微电解反应池、混凝沉淀池、缓冲池、水解酸化池、配水井、UASB、接触氧化池、提升水池、BAF罐清水池、及污泥浓缩池等设施，设计说明如下：3设计流量：Q=1000/24=42m/h。8.1调节池主要功能：拦截絮状物、漂浮物等，保护泵机。结构形式：半地下钢砼结构池数：1座主要设备：提升泵设备型号：80WQ-50-10-3设备数量：2台(1用1备)设备参数：流量Q=50m3/h扬程H=10m功率N=3kW8.2微电解池微电解池是通过形成原电池对废水进行处理，该工艺性能良好，处理废水稳定，易操作，同时该工艺使用的立体电极形状特殊，在经过液相和气相电极反应时，气相阳极的生成物能够在液相阳极产生的粒子的催化下发生氧化反应，这种反应是选择性的，能够破坏化合物的高聚结构及去除发色基团，同时还能完成一系列化学反应。经过本装置处理后可以使废水的COD和色度大幅降低，并且提升BOD5的浓度，使后续的生化处理能够顺利进行。结构类型：半地下钢砼结构池数：1座9格设计参数：设计流量：Q=42m3/h25 第8章工艺设计设计尺寸：L×B×H=1.0m×9.0m×2.5m×9停留时间：HRT=4h有效容积：V=168m3主要设备1：液相电解器设备参数：额定功率：30kW最大电流：3000A设备数量：2台主要设备2：电解极板设备参数：材质：铸铁规格型号：1900×900×15mm设备数量：共320块8.3水解酸化池主要功能：UHSB是一种高效水解酸化反应系统，尤其对化工、制药等难降解的废水有十分好的作用。主要原理是通过投加菌种对有机物进行降解，为了保证了废水与污泥菌种的充分混合降解，采用了先进的布水技术，并解决了一般水解酸化池断流、短流的缺点。填料使用专门针对化工废水的专业填料，使菌种的降解速度高效、持久。结构类型：半地下钢砼结构池数：1座3格设计参数：设计尺寸：L×B×H=9m×9m×5.5m×3停留时间：9h有效水深：5.0m总容积：1336.5m3主要设备1：布水系统布水形式：升流式布水设备材质：工程塑料26 齐鲁工业大学硕士学位论文设备数量：3套主要设备2：专用水解填料采用化工污水专用厌氧填料，与普通填料相比具有污泥浓度高、菌种数量多、使用寿命长、去除率高等优点。技术规格：Φ150*3000mm设备数量：729m3主要设备3：水解填料支架材质：碳钢防腐设备数量：3套8.4混凝沉淀池主要功能：对于水中存在的漂浮、悬浮性污染物进行自然沉降去除。结构类型：半地下钢砼结构设计数量：1座设计参数：设计尺寸：L×B×H=8.0m×8.0m×5.5m主要设备1：污泥泵设备型号：50QW15-8-0.75设备数量：2台(1用1备)设备参数：流量：Q=15m3/h扬程：H=8m功率：N=0.75kW主要设备2：加药系统设备参数：设备数量：2套附属设备：搅拌机、储药箱、加药计量器等8.5上流式厌氧污泥反应器（UASB池）主要功能：采用国内比较先进的UASB结构，最大限度的发挥厌氧菌的作用，主要分27 第8章工艺设计为两个阶段，第一阶段：大分子到可生化的小分子，去除一部分色度。小分子在在细菌作用下转化为有机酸。第二阶段：有机酸在产甲烷菌的作用下代谢产生甲烷气体。该工艺处理效果优良，并且产生的甲烷可以回收利用，提高了企业的经济效益。结构形式：半地下钢砼结构池数：1座16格设计参数：处理水量：3500m3/d设计流量：Qave=145m3/hCOD负荷：4kg/（m3·d）有效水深：6.5m有效容积：15000m3主要设备1：三相分离器设计参数：材质：工程塑料数量：2300m2高度：1300mm特点：该工艺分离效果好，消除了残渣和泡沫的不利影响。模块化组装结构，便于安装，施工工期短。采于pvc材料，防腐性能好，使用寿命长。主要设备2：UASB布水器设计参数：布水方式：一点一布（1）布水槽，材质：碳钢防腐，数量：16套（2）布水头，铜接头，马钢变径，数量：各2300个主要设备3：水封罐设计参数：材质：碳钢防腐数量：4套主要设备4：排泥装置4套28 齐鲁工业大学硕士学位论文8.6配水井主要功能：用于调节pH，温度，实现UASB回流，且兼有沉淀的作用。结构形式：半地下钢砼结构池数：1座设计参数：设计流量：Q=145立方米/小时调节时间：HRT=3.0h设计尺寸：L×B×H=8.0m×9.0m×6.0m总容积：V=432m3主要设备：污水提升泵设备数量：3台（2用1备）设备参数：流量：Q=150m3/h扬程：H=10m功率：N=7.5kW8.7曝气接触氧化池主要功能：曝气接触氧化池把普通好氧反应池改进后形成的目前最高效的好氧生物膜法反应池，池子内部的填料为好氧化工专用填料，这能够保证好氧菌的生存环境。曝气设备先进，充氧效率高，提高了好氧菌的效率。池内通过投加专用的降解菌种，在微生物的作用下，水中的微生物得到转化。结构形式：半地下钢砼结构池数：2座18格设计参数：设计尺寸：L×B×H=9.0×9.0×5.5m×18总容积：6682.5m3有效水深：5.0m主要设备1：专用好氧填料29 第8章工艺设计采用化工污水专用厌氧填料，与普通填料相比具有污泥浓度高、菌种数量多、使用寿命长、去除率高等优点。设备参数：材质：改性醛化纤维丝规格型号：Φ150*3000mm比表面积：1246m2/m3孔隙率：99%片间距：80mm数量：3645m3主要设备2：罗茨鼓风机设备参数：风量：46.82m3/min功率：75kW数量：3台（2用1备）主要设备3：曝气设备该曝气设备先进，氧传递效率高，利用率高，水汽结合均匀，气泡小，与水的接触比表面积大，气泡扩散均匀，不堵塞孔眼，耐腐蚀性等优点。设备参数：规格型号：Φ260服务面积：0.3~0.5m2/个氧利用率：≥20%充氧能力：0.19KgO2/m3h数量：3040套8.8二沉池主要功能：在助凝剂与混凝剂的帮助下，通过一系列反应机理左右，水中的悬浮物产生絮体，该絮体密度大于水，并且快速变大，形成矾花。絮凝反应完成造粒后，在重力作用下滑到锥形污泥区。结构形式：半地下钢砼结构30 齐鲁工业大学硕士学位论文池数：1座设计尺寸：Φ14.0×3.5m主要设备1：污泥泵设备参数：流量：Q=150m3/h扬程：H=10m功率：N=7.5kW数量：2台(1用1备)8.9曝气生物滤池（BAF）主要功能：曝气生物滤池结合了填料的吸附和生物降解两方面的作用。一方填料大量吸附顽固的有机物。另一方面填料孔内吸附了大量的优势菌种，在曝气作用下顽固有机物得到降解。由于填料床对浓度很低的有机物去除效率仍然很高，因此对微污染水的处理的作用非常明显。当对出水有脱氮要求时，可以控制氧气供给，制作好氧环境画质缺氧环境，这样好氧异养菌或硝化菌、反硝化菌成为生物膜上大量繁殖的优势菌种，从而达到脱氮目的。结构形式：半地下钢混结构池数：1座设计参数：表面负荷：3m3/(m2·h)滤料高度：H＝2.5m承托层高度：H＝0.25m空气清洗强度：13～17L/(S·m2)主要设备1：滤料设计参数：材质：陶粒滤料数量：125m³（Φ3-5mm）主要设备2：承托层设计参数：材质：鹅卵石31 第8章工艺设计数量：10m³（Φ2-16mm）主要设备3：长柄滤头设计参数：材质：ABS数量：2600套主要设备4：单孔膜曝气器设计参数5：材质：ABS数量：2600套主要设备6：反洗风机设备数量：1台设计参数：风量：13.33m3/min风压：58.8KPa功率：22kW8.10清水池主要功能：为BAF池反冲洗提供充足的水源。结构形式：半地下钢砼结构池数：1座主要设备：提升泵设备数量：2台(1用1备)设备参数：流量Q=300m3/h扬程H=15m功率N=22kW数量2台(1用1备)8.11污泥浓缩池主要功能：浓缩系统排出的沉渣和剩余污泥。32 齐鲁工业大学硕士学位论文结构形式：半地下钢砼结构池数：1座设计参数：设计尺寸：Φ10.0m×3.5m总容积：531m3设计数量：1座主要设备1：污泥螺杆泵设备参数：流量Q=20m3/h扬程H=60m功率N=5.5kW数量2台(1用1备)主要设备2：叠螺压滤机设备数量：1台处理能力：10kg-DS/hr8.12四效蒸发器主要功能：降低高盐废水的盐度。结构类型：碳钢面积尺寸：Φ1.5m×4m设计数量：4座8.13污泥存储间及污泥压滤间主要功能：对剩余污泥进行脱水减容，便于外运处置。结构类型：地上框架结构面积尺寸：L×B=12.0m×5.0m8.14风机房主要功能：布置鼓风机，为好氧池提供曝气。结构类型：地上框架结构33 第8章工艺设计面积尺寸：L×B=9.0m×5.0m8.15配电室主要功能：为污水处理站提供动力电源。结构类型：地上框架结构面积尺寸：L×B=6.0m×5.0m34 齐鲁工业大学硕士学位论文第9章污水站总体布置9.1平面布置根据各建筑结构的特点和防火需要，综合地形风向等的考虑，做到合理布局。场区内道路设计按《石油化工企业设计防火规范》GB50160-92（1999年版）的有关规定进行，为保证发生火灾时道路的畅通，各构造物之间连接的方便，避免少走道路，上上下台阶，各构造物之间用道板连接。在设计过程将遵循以下原则：（1）布置紧凑，在人员工作方便的情况下，尽量减少处理厂占地和连接管的长度（2）尽量避免各构筑物直接的管道连接检错，方便工作和检查（3）高程布置上尽量少利用泵机，多利用地形优势（4）不能在劣质地段开挖处理构筑物（5）留有扩建的余地，考虑到以后的工程9.2高程布置（1）尽量采用重力的作用，少使用泵的提升，节约电能，提高经济效益。一般整个污水进程重力提升只有一次。（2）为了避免涌水，水力计算时要富余，要按照水头损失最大的进行计算。（3）计算时用的流量数据一般为近期的设计流量，当然，如果有远期设计，远期目标，要按照远期数据计算。（4）污泥的提升是非常耗能的，应尽量避免，这就需要污水、污泥两个流程相互配合。污泥流程排出的废水应当在重力作用下留到集中井或调节池。（5）污水处理流程的最后一个流程出水应当能够自动流到排水口，不能借助提升。（6）污水处理厂的调节池应当设置在地下或者半地下，使污水进厂一次提升就能流到最后。35 第10章建筑与结构设计第10章建筑与结构设计10.1设计原则（1）根据工艺流程的要求，建筑物，构筑物，绿地要相互结合（2）与环境融洽，打造环境友好示范工程。10.2地质条件如果当地地质结构单一，无不良地质条件，则可不比对地基进行特殊处理。（1）地基承载力特征值fak≥100KPa（2）地下水位≤-6m（3）抗震设防裂度：6（4）最大冻土深度：-0.5m（5）土质：粘土或粉土10.3主要构筑物设计所有构筑物的抗渗都是靠抗渗混凝土来实现的，根据构筑物的重要性和它承受的水力大小来确定什么防水标准，从而确定混凝土的强度、抗渗等级、水灰比，水泥和骨料的种类。36 齐鲁工业大学硕士学位论文第11章电气设计11.1供电电源污水处理站供电电源引自厂内总电源配电柜。11.2供电（1）电气系统低电压从工厂内总配电柜引出。（2）控制方式现场设有控制按钮，所有设备也可现场手动控制。11.3配电及计量采用放射式配电方式，电能计量采用高压侧计量。11.4启动方式用电设备根据装机容量可以软启动或者直起。11.5照明按照设计规范设置。11.6用电负荷表(不含照明)本污水站总装机容量为397.50kW，其中正常运行容量为167.22kW。37 第11章电气设计设备利电机功率单机功率总功率备用功率实际运行功序号名称(kW)((kW)((kW)率((kW)用率因数1潜污泵3.06.03.00.50.72.1液相电230.060.0010.721.0解器3污泥泵0.751.500.750.50.70.5254提升泵7.537.515.00.60.715.75污泥回57.515.07.50.20.71.05流泵6罗茨风机175.022575.01.010.71057罗茨风机222.022.001.00.715.48压滤机3.03.000.30.70.639螺杆泵5.55.52.20.30.71.1510反冲洗泵22.022.000.30.74.62总计397.50167.22表11.1污水处理站装机容量及工作容量表38 齐鲁工业大学硕士学位论文第12章自控和仪表设计根据设计和工作需要，我们需要了解每个工艺段仪表的长期数据，以便工作人员能够掌握各工艺的运行情况，以及污水处理的情况，建立一个系统的模型，根据仪表数据调整工艺等。仪表一般分两类，一类是观测系统运行参数，包括压力、温度等等。另一类是观测污水处理情况，包括各阶段的污水COD、BOD、SS、PH值等。（1）流量计调节均质调节池出口等处均设有计量仪表，以控制或指导生产操作。（2）液位计调节池、污泥池等均设有液位仪表，用以监测液位的变化。当液位超过高限液位或低于低限液位时，均在控制室报警指示。（3）压力表（现场仪表）所有泵的出口管、鼓风机出口管上均设压力表，用以监测设备的压力。（4）分析仪表pH计水解酸化池出口，用以监测废水的酸碱度，用以控制池内的碱度。（5）流量与液位控制流量调节在废水均质罐出口设有调节阀门对出水流量进行调节。39 第13章公用设计第13章公用设计13.1给水排水（1）给水给水主要是用于配制药剂、化验、生活等所需的自来水，均由厂方统一安排。（2）排水无专用的排雨管道，雨水由路面排到附近水体，来自化验室的水及放空水等进入调节池；生产废水、生活污水的排水管线，接至调节池，由厂方统一安排。13.2消防防火等级变电站、厂房均按照国家规定达到防火等级。防火措施配电室、实验室等均按规定放置灭火器。厂区道路设置要方便消防车进出。13.3照明照明电路设施由厂方统一安排。13.4综合用房废水处理站内综合用房如化验室、电控室、加药室、操作室由厂方统一安排。13.5绿化废水处理站内绿化由厂方统一安排。13.6道路废水处理站内道路由厂方统一安排。13.7通风根据不同的情况，采取自然通风，局部排放等措施。13.8保温本工程所有的管道、设备的保温由厂方安排。40 齐鲁工业大学硕士学位论文第14章定员及运行管理14.1人员分工及岗位职责本废水处理站设计每日运行24小时，按2个周期分别运行，每周期运行时间12小时。具体人员需要可参考《城市建设各行业编制定员试行标准》，同时在编制处理场人员时应考虑项目的具体要求：序号岗位名称人员数量岗位职责备注负责制定污水的管理制度，监督管理制由环境专业人1主管1度的执行情况。员担任主要负责现场操作，如操作风机、水泵风机的启停、故障检修以及其它需要人工控制的工作等。并且要负责好整个污2操作工人6轮流值班水处理工程的运行，对污水处理工程中出现的异常现象和化验数据做好详细记录，并及时调整。3化验员--负责水质检测，及实验工作。厂内统一配备机电维修负责设备设施的维护保养工作，确保设4-厂内统一配备工备设施处于正常运行状态。本废水处理站编制人员共7人。表14.1人员分工及岗位职责表41 第14章定员及运行管理14.2运行管理根据建设部(85)城劳字第5号文《城市建设行业编制定员试行标准》，废水站总人数7人。操作和维修管理方面采取有效的措施，主要有：（1）操作人员必须经过培训才能上岗。（2）为保证工艺质量应该强化对进站废水的监控特别是废水污染物的随意排放问题，这样可以保障生化处理工艺的安全工作。（3）为便于观测应尽快调整、定期汇总分析工作状态，建立、建全技术存档工作，使生产运行提供技术参数以及设备工况资料能够尽快掌握，同时再总结改善，争取提高运行技术水平达到新高度。（4）健全的保养、检修制度。所有设备要按要求定期保养、检修，从而提高设备的准确度，延长设备的使用期限。（5）厌氧加生化处理工艺作为这个废水处理场的主要工艺，连续运行工作，同时应该快速的调整物化处理的运行状态。42 齐鲁工业大学硕士学位论文第15章施工组织15.1现场施工总体部署（1）施工组织组建安装项目部，负责安装工程的组织和管理，其组成人员包括项目经理一人、项目各专业工程师或者技术负责人各一人及工长一人质量员一人安全员一人材料员一人预算员一人和资料员人。（2）施工顺序先在完成土建后再进行安装；地下工程完工后在进行地上工程；完成较深部分后再进行较前部分工作；先干线后支线以及先设备后电气的工作方案进行工作。（3）现场临时设施2尽量减小临建面积；尽量降低临建标准。现场搭设成品、半成品及材料堆放仓库60m；2预制件加工棚40m43 第15章施工组织15.2施工进度项目工作月1月份2月份3月份4月份5月份6月份7月份8月份9月份10月份项目施工图设计及审核土建施工通用设备采购非标设备生产设备安装试运行及调试人员培训项目验收表15.1施工进度一览表说明：项目总工期280天，具体施工时间如下：施工图设计及审核1个月；土建施工3个月；通用设备采购3个月；非标设备生产3个月；设备进厂及设备安装2个月；试运行及调试3个月；人员培训10天；项目验收10天。44 齐鲁工业大学硕士学位论文第16章工程效益分析16.1环境效益污水处理设施投入正常运行后，可获得如下环境效益：每年削减CODCr排放量：（60000－400）×1000×360÷1000÷1000=21456吨，从而减少周围水环境的污染，起到良好的环境效益。16.2经济效益在厌氧条件下，通常情况下1公斤COD可转化为沼气0.4m3，按本工程厌氧的设计进水水质和水量计算，设计进水量为3500m3/d，进水COD含量11040mg/l，厌氧段每天最高接纳COD总量约为38640公斤，则沼气日产量为15456m3。沼气发热量约为5500大卡/立方米，和1kg的标准煤产生的热值差不多。如果将沼气回收用于厂内生产锅炉燃烧，则每天节省用煤15456kg，按市场价格800元/吨计算，每天可产生效益15.456吨×800元/吨=12364.8元。则每年可创造效益445.132万元。45 第17章调试及化验分析第17章调试及化验分析17.1调试与运行工程的调试工作一般分为两部分，第一部分为单机调试，即每台机器单独运行测试，同时培训相关的工作人员，并制定操作设备的规程。第二部分为整个工艺的整体调试，包括选择设备的最佳运行参数，并调整好仪器仪表，还要对工艺的技术资料进行总结，得到通过调试后得出的需要修改的参数，并制定出修改措施。主要内容如下：（1）为了使用方以后保养、维修方便，需要提供包括竣工材料在内的所有设施的材料。（2）根据调试情况编制调试报告，记录设备运行过程中修改的参数、发现的问题、修改的方法等。（3）编制整个系统所有设备的保养手册、维护手册、操作规程等。（4）根据情况编制整个系统中经常出现的问题以及处理的方法和预案。（5）提供《环境监测手册》，让适用方能够正确的连接进出水水质要求，遇到问题能提出对策。（6）在污水处理站调试中，必须要设立分析实验室，为了能及时提供处理效果，要提供一套完善的的分析手段和分析实验所需的规章制度。17.2化验分析污水处理场内设分析化验室，进行化验分析，指导生产运行。17.2.1总进、总出水化验项目序号化验项目检测方法方法来源检测频率1CODCr重铬酸盐法GB11914－89每班一次表17.1总进、总出水化验项目一览表46 齐鲁工业大学硕士学位论文17.2.2水解酸化池、UASB进、出水化验项目序号化验项目检测方法方法来源检测频率1CODCr重铬酸盐法GB11914－89每班一次2全盐量重量法HJ/T51-1999每天一次3pH值玻璃电极法GB6920－86每班一次表17.2水解酸化池进、出水化验项目一览表17.2.3配水井化验项目序号化验项目检测方法方法来源检测频率1CODCr重铬酸盐法GB11914－89每班一次2硫酸根稀释与接种法GB7488－87每季一次3pH值玻璃电极法GB6920－86每班一次4废水温度每班四次表17.3配水井化验项目一览表17.2.4UASB化验项目序号化验项目检测方法方法来源检测频率1CODCr重铬酸盐法GB11914－89每班一次2BOD5稀释与接种法GB7488－87每季一次3碱度滴定法GB/T9736-2008每班一次4pH值玻璃电极法GB6920－86每班一次5废水温度每班四次表17.4UASB反应器化验项目一览表47 第17章调试及化验分析17.2.5接触氧化池进、出水化验项目序号化验项目检测方法方法来源检测频率1CODCr重铬酸盐法GB11914－89每班一次2污泥浓度重量法GB7478－87每季一次3SVI重量法GB11901－89每班一次4DO浓度电化学探头法GB11913-89每班五次5pH值玻璃电极法GB6920－86每班一次表17.5接触氧化池进、出水化验项目一览表17.2.6四效蒸发器进、出水化验项目序号化验项目检测方法方法来源检测频率1CODCr重铬酸盐法GB11914－89每班一次2全盐量重量法HJ/T51-1999每天一次3温度每班一次表17.6四效蒸发器进、出水化验项目表17.2.7其它分析项目序号化验项目检测方法方法来源检测频率1污泥含水率重铬酸盐法GB11914－89每周一次表17.7其他分析项目一览表48 齐鲁工业大学硕士学位论文第18章结论随着我国经济的快速发展以及政策的利好，最近进几年HPMC项目在我国得到了迅速发展。HPMC的发展及应用对许多行业都是革命性的，尤其是建筑业，它降低了商品混凝土添加剂的价格，提高了商品混凝土的流动性和保水性，使商品混凝土得到迅速发展和普及，不但如此，HPMC的应用还改良了建筑用黏贴剂的性能。HPMC对建筑的影响使得我国的建设质量水平得到了质的提高，尤其是城市基础设施建设，它的质量的提高不仅满足了广大人民群众对市政工程不断提高的要求，还为其他工民建工程提供了质量榜样，从而使我国的建筑水平得到普遍提高。随着我国城市建设和经济的快速发展，各行各业对HPMC的需求越来越多，生产HPMC的利润也相应提高，许多企业看到了这一市场缺口，并且生产HPMC的技术和成本越来越低，于是许多企业纷纷上马HPMC项目。HPMC大量生产初期，由于各地环境保护政策法规不够健全，HPMC生产废水经过简单处理后便排放，这样严重污染了周围的水环境。随着我国环保法规的健全，现在这种简单处理直接排放的模式已经行不通，企业必须建立一套可行的、达标的污水处理设施。经过对各种HPMC生产废水处理工艺的比较，发现低盐废水采用预处理——水解酸化——厌氧——生物接触氧化——生物滤池的方法，高盐废水采用先蒸发除盐再进行处理的方法，是最有效也是最经济的。该种方法不仅能够使出水达到当地环保部门要求，而且造价低廉，占地面积小，使用维护成本低，非常符合企业的要求，是一种值得推广的方法。49 参考文献参考文献[1]高洁,汤列贵.纤维素科学[M].北京:科学出版社,1999:99.[2]许冬生.纤维素衍生物[M].北京.?化学工业出版社,2001.[3]罗果文,肖雷金娜.纤维素及其伴生物化学[M].中国科学院应用化学研究所纤维素化学小组,译.北京:科学出版社,1958.[4]陈家楠.纤维素化学的现状与发展趋势[J].纤维素科学与技术,1995,3(1):1-10[5]黄少斌,郭璇华.反应工艺对纤维素醚化反应效果的研究[J].华南理工大学学报(自然科学版),2001,29(7):66-69[6]杨之礼,苏茂尧.纤维素醚基础与应用[M].广州:华南理工大学出版社,1990[7]严路彤.全国纤维素醚行业协会2008年会工作报告[J].纤维素醚工业，2008,16（2）：1-4.[8]王志学.纤维素醚类的应用和发展趋势[J].纤维素醚工业,1983(5):33-36.[9]陈凤芝.商品纤维素醚的初步研究[J].纤维素醚工业,1988(7):110-112.[10]中国化工市场信息中心.水溶性纤维素醚发展趋向[J].中国化工市场信息，2000（3）：17-19.[11]邵自强,王飞俊.纤维素醚[M].北京:化学工业出版社,2007:34-87.[12]章耀,郭自明,郑妙娟.纤维素醚生产工艺和设备改进[J].纤维素科学与技术，18-（4）：74-77.[13]国家药典委员会;中华人民共和国药典FHG;北京:化学工业出版社,2005:99.[14]杨家村;应用高效三效蒸发技术处理高浓度废水FIG;天津,环境卫生工程,2007,15(3):35-37.[15]张选军,张亚雷;高盐高农药废水的处理工程与调试研究[J].工业水处理，2007,27(6):22-25.[16]潘碌亭,吴蕾;羧甲基纤维素生产废水特性及处理方法研究(J);环境科学与技术,2008,31(9):121-123.[17]潘碌亭,罗华飞;铁炭微电解法预处理羧甲基纤维素生产废水FIG;工业用水与废水,2007,38(6):28-30.[18]Edgar,KJ,Buchanan,CM,etal.Advancesincelluloseesterperformanceandapplication[J].Prog.Polym.Sci.,2001,26(9):1685-168850 齐鲁工业大学硕士学位论文致谢这篇论文是在王晨导师的悉心指导下完成的，王晨老师精益求精的工作作风、认真负责的敬业精神、严谨的治学态度和朴实无华、平易近人的人格魅力对我产生了深远影响。两年的学习生涯中，王老师对我不厌其烦，耐心指导，包容有加，带我一步一步走进科学的大门，使我从不成熟慢慢走向成熟，这份恩情此生难忘。这篇论文从选题到完成，倾注了王晨老师的心血，在此，仅向王晨老师表示崇高的敬意和衷心的感谢。这篇文章的顺利完成，离不开学院实验中心李书平老师的悉心指导，感谢他在样品测试中给予我的帮助和指导！感谢齐鲁工业大学轻化与环境学院的所有领导和老师们在学习和科研工作中给予的帮助。感谢潍坊科技学院建筑工程学院的领导和同事在工作中给予的关照。特别感谢家人，感谢他们对我学习的支持、理解和鼓励。51 在学期间主要科研成果在学期间主要科研成果一、发表学术论文[1]张奇.污水处理教学平台在培养学生环境工程实践能力中的作用[J].城市建设理论研究.二、实用新型专利[1]张奇等.新型液体监测装置.[2]张奇.一种用于污水处理的气动式自动化排污装置.[3]张奇.用于污水沉淀处理的可移动式均匀添加沉淀剂的装置.52'