甲醇厂废水处理工程设计

甲醇厂废水处理工程设计内容摘要：

“三废 ”环境污染却成为一大问题。 以煤为原料生产甲醇工艺较复杂，各个工段的工艺不同，其生产过程产生的污染源项、源种、源强均不同。 本设计为在对含氰废水进行预处理的前提下，从技术经济、处理效果及工业应用等多方面对比多种污水处理工艺，最终选择 SBR 工艺作为某甲醇厂污水处理工艺。 1 甲醇厂废水概论 毕业设计是完成教学计划规定的全部课程后，必须进行的重要实践性教学环节，是向实践转变的过渡环节，通过毕业设计、综合运用和深化所学理论知识，培养独立思考，分析问题、解决问题能力，使学生能够灵活运用所学知识来解决实际问题。 我的设计题目是 50 万吨 /年甲醇厂废水处理工程设计，甲醇厂废水为工业废水，含有特殊污染物氰化物，需要进行特殊的处理才能达到排放标准。 甲醇厂废水污染现状 甲醇生产过程中废水产生源有造气洗涤废水、变换冷凝液、脱碳冷凝液、酸性气体脱除分离水、压缩分离水、甲醇精馏釜残液、空分分离水、分析化验废水、车间冲洗水、生活污水、软水站酸碱废水、软水站含盐废水、循环水系统排水等。 其中变换冷凝液和脱碳冷凝液补入造气洗涤水，软水站酸碱排水复用于出渣补水，软水站含盐废水和循环水系统排水直接外排，造气洗涤废水经过预处理 措施后排入污水处理站处理，三塔＋回收塔精馏工艺的应用使得甲醇精馏釜残液中甲醇含量小于 ％， CODCr 浓度大大降低，与其它的废水一起送入污水处理站处理。 甲醇厂废水的危害 甲醇生产工艺产生的废水中除含有一般废水中的常规污染物如 BOD， COD， SS，氨氮，硫，磷和一般金属离子之外，还含有一种特殊的剧毒污染物氰化物。 大多数无机氰化物属剧毒，高毒物质，极少量的氰化物（每千克体重数毫克）就会使人、畜在很短的时间内中毒死亡，含氰化物浓度很低的水（ ）也会使鱼等水生物中毒死亡，还会造成 农作物减产。 氰化物污染水体引起鱼类、家畜及至人群急性中毒的事件时常发生， 这些事件是因短期内将大量氰化物排入水体造成的。 不但简单氰化物会污染环境，使人、畜中毒甚至死亡，即使象铁氰酸盐和亚铁氰酸盐那样的低毒性氰化物复盐，如果大量排入地面水中，经过阳光照射和其它条件的配合也可分解释放出相当数量的游离氰化物，导致水生物的中毒死亡。 因此，在工业生产过程中，必须严格控制氰化物的使用和排放量， 尤其要有完善的污水处理设施以减少氰化物的外排量。 中国矿业大学 2020 届本科生毕业设计 第 2 页 通常所说氰化物对环境的污染，主要是指含氰废水外排所造成的河流（地面水） 、饮用水（地下水）的污染，由于氰化物在大气中存在的时间仅十几分钟，故一般不会造成大气的污染，含氰废渣由于必须处理后，才能堆积存放，因而产生的污染仍是对水的污染。 含氰废水治理措施主要有： (1)改革工艺，减少或消除外排含氰废水，如采用无氰电镀法可消除电镀车间工业废水。 (2)含氰量高的废水，应采用回收利用，含氰量低的废水应净化处理方可排放。 回收方法有酸化曝气 —碱液吸收法、蒸汽解吸法等。 治理方法有碱性氯化法、电解氧化法、加压水解法、生物化学法、生物铁法、硫酸亚铁法、空气吹脱法等。 其中碱性氯化法应用较广，硫酸亚铁 法处理不彻底亦不稳定，空气吹脱法既污染大气，出水又达不到排放标准．较少采用。 废水的处理原则 工业废水的有效治理应遵循如下原则： （ 1）最根本的是改革生产工艺，尽可能在生产过程中杜绝有毒有害废水的产生。 如以无毒原料或产品取代有毒原料或产品。 （ 2）在使用有毒原料以及产生有毒的中间产物和产品的生产过程中，采用合理的工艺流程和设备，并实行严格的操作和监督，消除漏逸，尽量减少流失量。 （ 3）含有剧毒物质废水，如含有一些重金属、放射性物质、高浓度酚、氰等废水应与其他废水分流，以便于处理和 回收有用物质。 （ 4）一些流量大而污染轻的废水如冷却废水，不宜排入下水道，以免增加城市下水道和污水处理厂的负荷。 这类废水应在厂内经适当处理后循环使用。 （ 5）成分和性质类似于城市污水的有机废水，如造纸废水、制糖废水、食品加工废水等，可以排入城市污水系统。 应建造大型污水处理厂，包括因地制宜修建的生物氧化塘、污水库、土地处理系统等简易可行的处理设施。 与小型污水处理厂相比，大型污水处理厂既能显著降低基本建设和运行费用，又因水量和水质稳定，易于保持良好的运行状况和处理效果。 （ 6）一些可以生物降解 的有毒废水如含酚、氰废水，经厂内处理后，可按容许排放标准排入城市下水道，由污水处理厂进一步进行生物氧化降解处理。 （ 7）含有难以生物降解的有毒污染物废水，不应排入城市下水道和输往污水处理厂，而应进行单独处理。 甲醇生产工艺产生一定量的含氰废水，含氰废水对各种生命体具有很强的毒害作用。 工矿企业排放的污染物分为两类，第一类污染物是指能在环境或动植物体内蓄积，对人体健康产生长远不良影响的有害物质，取样一律在车间或车间处理设施排放口；第二类污染物是指长远影响小于第一类的有害物质，取样在排污单位排放口。 氰化物 属于第二类污染物，必须按照国家制定的排放标准控制其排放浓度。 排放标准规定的排放浓度是指利用国家规定的监测方法所测出的浓度。 如地面水、饮用水和渔业水质中氰化物含量指总氰化物含量，即用中华人民共和国国家标准 GB748687 中规定方法测定出的浓度；工业废水排放标准中氰化物最高允许浓度是指可释放氰化物的浓度，即用中华人民共和国国家标准BG748787 中规定方法测定的浓度。 我国生活饮用水和地面水水质要求一样，最高允许浓度为 mg/L，渔业水质要求总氰化物最高允许浓度为 mg/L，农田灌溉用水与工 业中国矿业大学 2020 届本科生毕业设计 第 3 页 “三废 ”排放标准也一样，最高允许浓度为 mg/L。 工业废水处理的历程 世界任何国家的经济发展，都会推进社会进步、促进工农业生产能力得到提高，使人民生活得到进一步改善，但是也随之带来不同程度的环境污染。 污水也是造成环境污染的来源之一。 这个污染源的出现引起了世界各国政府的关注，治理水污染环境的课题被列入世界环保组织的工作日程。 中国政府历来重视环保治理工作，以前曾经提出了 “全面规划，合理布局，综合利用，化害为利，依靠群众，大家动手，保护环境，造福人民 ”32字方针，历届政府提出根治海河、三河三湖 的治理的要求。 由于各界政府的高度重视，我国的污水处理事业得到了长足的发展，但是我们要清醒的看到，我国工农业生产发展的步伐很快，特别是发展开放以来乡镇企业的诞生使我国的企业结构发生了变化，有些企业在追求经济效益时忽视了社会、环境效益，若长此下去将带来环境受到严重污染的后患。 为此当今环境污染的治理不能停留在各级政府的重视，而要深化到全民族每位公民环保意识的提高。 我们不仅要达到经济发展了，生活水平提高了，还要做到经济与环境保护协调发展，生活的质量不断提高。 为此我们要唤起民众为 21 世纪可持续发展目标的实现，为人类健 康的生存，为子孙后代留下优质的环境而努力完成自己的责任。 解放初期由于工农业生产刚刚起步，当时的污水污染程度很低，且提倡利用污水进行农业灌溉，特别是北方缺水地区将污水灌溉利用作为经验进行推广，如著名的沈抚灌渠等，所以全国仅有几个城市建设了近十座污水处理厂（还包括 1921～ 1926 年间外国人兴建 3座污水处理厂），在处理工艺有的还是一级处理，处理的规模也很小，每天只有几千立方，最大的也只有每天 5 万立方左右，致使污水处理技术和管理水平处于较落后的状态。 随着工农业生产的不断发展，人民生活水平的逐步提高，生活污 水以及工业污水的成分也都随之而变化，污染程度由低向高逐渐演变，一些发达的资本主义国家由于污水的污染，使人民身体健康受到威胁的沉痛教训，引起人们的关注和我国政府的高度重视，建立了国家级环保组织（国务院环境保护办公室），大学也陆续设置环境工程系或环境工程专业，国务院环保办投资在天津兴建污水处理试验厂（天津市纪庄子污水处理试验厂）， 70年代末开始兴建，处理规模：一级处理 ，二级处理 ，北京高碑店污水处理试验厂也先后运行。 国家和地方都为筹备建设国内大型污水处理厂做前期工作，此刻天津市政府 与建设部及有关部委率先决定建设天津市纪庄子污水处理厂，并于 1982 年破土动工， 1984 年 4 月 28 日竣工投产运行，处理规模 26 万 m3/d。 国家 “七五 ”、 “八五 ”、 “九五 ”科技攻关课题的建立，使我国污水处理的新技术、污泥处理的新技术、再生水回用的新技术都取得了可喜的科研成果，某些项目达到国际先进水平。 十一届三中全会以来在邓小平建设有中国特色的社会主义理论的指引下，随着改革开放大好形势的不断深入，我国的污水处理事业也得到了快速的发展。 国外污水处理新技术、新工艺、新设备被引进到我国，在活性污泥工艺应用的同时， AB 法、 A/O 法、 A2/O 法、 CASS法、 SBR 法、氧化沟法、稳定塘法、土地处理法等也在污水处理厂的建设中得到应用。 由过去只具有去除有机物功能的污水处理工艺技术发展行业的市场。 由于建设大型城市污水处理厂的投资很大，我国的建设资金有限，无法适应水污染治理的需要。 为此引进国外资金建设污水处理厂成为建设资金的重要组成部分，从而也加快中国矿业大学 2020 届本科生毕业设计 第 4 页 了我国城市污水处理厂的建设速度。 一批大型的城市污水处理厂利用国外贷款项目相继建成投产。 如：我国 20 世纪最大的污水处理规模为 60 万 m3/d；天津东郊污水处理厂、成都三瓦窑污水处理厂、沈 阳北部污水处理厂、郑州王新庄污水处理厂处理规模均为 40万 m3/d。 这些大型污水处理厂的建设标志着我国污水处理事业的不断壮大，标志着污水处理技术在我国发展的成果，标志着我国政府对污水处理事业的重视，也标志着我国污水处理事业发展到了一个崭新的阶段。 经济发展与水环境污染是成正比的，也就是说经济发展的速度越快，相应带来的水环境污染就越严重。 人民生活离不开水，工农业生产更离不开水，排出来的无论是生活污水还是工业废水都会带来不同程度的污染。 经济的发展是需要资金投入的，保护环境不受污染。 同样也需要钱，当资金有限的时候 ，就需要将经济发展和保护环境这两项硬指标进行有机的协调，不能造成顾些失彼或厚此薄彼的局面。 若顾经济发展失环境保护，就会产生环境严重受到污染，再投入相当的资金也不会治理到原来的清洁环境。 国外的反面教训警示了我们，日本的伊势湾受到沿海石化生产废水的污染，使伊势湾的水产品受到严重的损失，产生了不能食用的后果，虽经多年的治理也难以恢复污染前的环境状况。 这也充分证明了经济发展与环境保护的密切关系。 在水和其他资源日渐短缺以及环境污染治理日益迫切的情况下，工业废水处理的发展趋势是：把水和污染物作为有用资源回收利用和实 行闭路循环。 2 设计背景 项目概况 本工程题为 50 万吨 /年甲醇厂废水处理工程，平均每天的处理量只有大约 1400 吨。 本工程 属于厂区主体甲醇生产工艺的附属部分，主要处理甲醇厂工艺废水及 附近地区 生活污水。 处理出水直接排放至受纳水体。 甲醇生产工艺废水中污染因子较少，但主体工艺产生含氰废水危害很大，其治理势在必行。 本设计本着治理工艺简单，易于掌握和正常运行，而且投资费用尽可能降低等原则，比较选择有效的处理方法和流程，处理后出水达到国家排放标准。 设计条件 设计水量 及水质 甲醇生产主体工 艺产生废水水量及水质： 装置或工序名称 排水条件 水量 t/h 污染物浓度 名称 浓度 mg/L 中国矿业大学 2020 届本科生毕业设计 第 5 页 装置或工序名称 排水条件 水量 t/h 污染物浓度 名称 浓度 mg/L 煤气化装置 BOD5 200 COD 300 NH3/NH4 200 TSS 100 Cl 3000 总 氰化物 25 pH 78 总硫化物 10 Br 6 F 30 B 5 SO42 20 Ca2+ 400 Mg2+ 40 Na 1700 K 10 Fe 50 Ba Co P 甲醇装置 一氧化碳变换工序 CO2 5900 H2S 34 HCN 50 NH3 2273 酸性气体脱除工序 CH3OH 1000 CH3CH2OH 微量 CH3 (CH2)3OH 微量 甲醇精馏工序 10 CH3OH 1000 CH3 (CH2)3OH 微量 CH3CH2OH 微量 甲醇装置汽包排污 pH 9～ 11 PO43 5～ 15 化工工艺合计 以上水质为含有氰化物需进行预处理部分， 综合实际水质水量按以下设计水质水量计中国矿业大学 2020 届本科生毕业设计 第 6 页 算均质池前部分： 水量为 625m3/d，主要 水质指标 BOD5 510 mg/L COD 600 mg/L PH 7~10 S。