【正文】 聚酯化纖廢水處理工程設(shè)計(jì)方案作者：日期：1 總論 工程概況江蘇某公司是一家以聚酯生產(chǎn)為主業(yè)的企業(yè)，聚酯生產(chǎn)時(shí)主要有原料脫水過程中排放的冷凝水、酯化反應(yīng)過程中排放的酯化水、真空泵強(qiáng)制抽出冷凝水、水環(huán)真空泵排水、循環(huán)冷卻系統(tǒng)排水、生活污水等。它具有成分復(fù)雜、濃度較高、來水不穩(wěn)定，有時(shí)夾帶油劑、漿料、重油等成分，水體氮、磷成分少，可生化性差的特點(diǎn)。為了保護(hù)當(dāng)?shù)丨h(huán)境和實(shí)施可持續(xù)發(fā)展，集團(tuán)決定實(shí)施污水集中處理，總體規(guī)劃日處理能力為10000 m3/d，分期實(shí)施，一期按日處理能力5000噸設(shè)計(jì)。 設(shè)計(jì)目的、依據(jù)及原則 設(shè)計(jì)目的對(duì)廢水處理系統(tǒng)工藝單體進(jìn)行詳細(xì)優(yōu)化設(shè)計(jì)，提出主要設(shè)備材料表，據(jù)此編制投資估算。 設(shè)計(jì)依據(jù)（1）委托單位提供的水質(zhì)、水量及排放要求；（2）《太湖地區(qū)城鎮(zhèn)污水處理廠及重點(diǎn)工業(yè)行業(yè)主要水污染物排放限值》（DB32/T1072—2007）；（3）《室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范》 （GB50014—2006）（4）《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》 （GB89781996）（5）《水處理設(shè)備制造技術(shù)條件》 （JB293286）（6）《水處理設(shè)備油漆、包裝技術(shù)條件》 （ZBJ9800387）（7）《機(jī)械設(shè)備安裝工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》 （GBJ231—75）（8）《建筑給水排水設(shè)計(jì)規(guī)范》 （GBJ1588）（9）廢水處理工藝設(shè)計(jì)規(guī)范、手冊；（10）同類廢水的水質(zhì)情況； 設(shè)計(jì)原則（1）執(zhí)行國家環(huán)境保護(hù)的政策，符合國家和地方有關(guān)的法規(guī)、規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn)，污水經(jīng)處理后達(dá)標(biāo)排放并部分回用尾水。（2）根據(jù)企業(yè)規(guī)劃和實(shí)際情況，以便于運(yùn)行管理，充分發(fā)揮工程投資效益。（3）在平面布局上盡可能安排緊湊，節(jié)約用地，為將來的發(fā)展、尾水回用處理等保留可用土地，同時(shí)在保留足夠的綠化用地。（4）盡量提高去除率，減少投資和運(yùn)行費(fèi)用。（5）操作管理方便，經(jīng)常性運(yùn)行費(fèi)用低，操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度低，達(dá)標(biāo)率高。（6）充分考慮尾水的回收利用要求，為尾水回用打下基礎(chǔ)。2聚酯生產(chǎn)工藝、污水源分析 聚酯簡單介紹以二元或多元醇和羧酸為原料，經(jīng)過縮聚反應(yīng)合成的聚酯，通常分為飽和和不飽和兩大類，不飽和聚酯分子結(jié)構(gòu)中含有非芳香烴的不飽和鍵，它們可以被引發(fā)交聯(lián)生成具有網(wǎng)狀（體型）結(jié)構(gòu)的熱固性高聚物材料；飽和聚酯分子結(jié)構(gòu)中不含非芳烴的不飽和鍵，是一種線型熱塑性高聚物材料。飽和聚酯分類方法通常是根據(jù)組成、結(jié)構(gòu)、性能和用途來命名。如按組成和結(jié)構(gòu)有共混聚酯、共（聚）聚酯、結(jié)晶聚酯、液晶聚酯、環(huán)型聚酯等，如按性能有著色、阻燃、抗靜電、吸濕、抗起球、增白、低熔點(diǎn)、增粘（高粘）、增強(qiáng)、阻燃增強(qiáng)聚酯等，如按用途有纖維級(jí)、薄膜級(jí)、瓶級(jí)（瓶用）、塑料級(jí)、涂料級(jí)、粘合級(jí)聚酯等。同時(shí)，各種分類之間還有綜合相交叉。如按組成和結(jié)構(gòu)分類的共混聚酯、液晶聚酯，按性能分類的阻燃聚酯、抗靜電聚酯通稱為改性聚酯；通常纖維級(jí)聚酯按其中消光劑TiO2含量又可分為（全）消光、半消光、有光、大有光，還包括著色、阻燃、抗起球、 吸濕聚酯等；同樣抗靜電聚酯又包括纖維級(jí)、薄膜級(jí)等。聚酯纖維制造方法按其使用原料狀態(tài)的不同，可以分為切片紡絲（間接紡絲）和直接紡絲兩類；按紡絲速度的不同，可分為常規(guī)紡絲和高速紡絲：按纖維品種的不同又可分為長絲紡絲和短纖維紡絲。在短纖維的紡絲過程中，根據(jù)樓層高度和設(shè)備布置的不同，分為傳統(tǒng)紡絲和短程紡絲（又稱緊湊紡絲）。切片紡絲也稱間接紡絲，包括切片干燥、熔融、紡絲和后加工等過程。直接紡絲所使用的原料是局聚物熔體，所以不必進(jìn)行干燥和熔融，而其紡絲和后加工過程與切片紡絲完全—樣。聚酯工程塑料，廣義講應(yīng)包括不飽和和飽和兩大類。前者應(yīng)用于增強(qiáng)塑料領(lǐng)域即所謂“玻璃鋼”；后者指熱塑性聚酯樹脂及其塑料制品。 聚酯生產(chǎn)反應(yīng)方程式聚酯（PET和PBT）合成在生產(chǎn)工業(yè)中主要以精對(duì)苯二甲酸（PTA）或中純度對(duì)苯二甲酸（MTA）與乙二醇（EG）/ l，4—丁二醇（BG）為原料的直接酯化法[3]（又稱PTA法）和以對(duì)苯二甲酸二甲酯（DMT）與EG/BG為原料的酯交換法（又稱DMT法）。以PTA法和DMT法合成聚酯，又各具有間歇和連續(xù)兩種工藝，一般采用PTA法的連續(xù)生產(chǎn)工藝。直接酯化法：PAT/ MTA+ EG/ BG → PET酯交換法：DMT+EG/BG → PETPTA法連續(xù)生產(chǎn)工藝以對(duì)苯二甲酸（PTA）和乙二醇（EG）為原料，以Sb2O3為催化劑，經(jīng)過連續(xù)酯化、連續(xù)縮聚生成聚酯（PET）。Sb2O3酯化反應(yīng)方程式如下：HOOC — —COOH+ 2HOCH2CH2OH HOCH2CH2OOC— —COOCH2CH2OH+2H2O酯化反應(yīng)主要副反應(yīng)為乙二醇合成乙二醇醚、乙二醇分解成乙醛，副反應(yīng)方程式如下：2HOCH2CH2OH→ HOCH2CH2—O—CH2CH2OH + H2OHOCH2CH2OH→ CH3CHO + H2OSb2O3 酯化反應(yīng)生成的對(duì)苯二甲酸乙二酯（BHET）縮聚反應(yīng)方程式：nHOCH2CH2OOC— —COOCH2CH2OH HO[CH2CH2OOC — —COO］nH+n1HOCH2CH2OH由于PTA不溶于EG，但可溶于酯化物（BHET）中，因此，PTA和EG（乙二醇）懸浮物（漿液）進(jìn)入酯化反應(yīng)釜后，很快由非均相反應(yīng)轉(zhuǎn)化為均相反應(yīng)。在酯化反應(yīng)的同時(shí)，還有少量縮聚反應(yīng)，%時(shí)，進(jìn)入縮聚反應(yīng)器。在銻催化劑存在和真空條件下，隨著不斷抽走反應(yīng)生成的小分子EG，縮聚反應(yīng)不斷向正反應(yīng)方向進(jìn)行，聚合的分子鏈不斷加大，成為具有一定特性粘度的聚酯熔體。PTA法生產(chǎn)聚酯的物料平衡見表21。表21 PTA法生產(chǎn)聚酯的物料平衡表序號(hào)名稱單耗（kg/t產(chǎn)品）備注1精對(duì)苯二甲酸PTA8572乙二醇EG3333二氧化鈦TiO2消光劑4三醋酸銻Sb（Ac）3催化劑 生產(chǎn)工藝流程圖在聚酯的生產(chǎn)過程中，由原料聚酯反應(yīng)得到聚酯熔體，然后經(jīng)過紡絲后加工得到滌綸纖維，具體的聚酯生產(chǎn)工藝流程見圖21。消光劑乙二醇回酯化釜水、乙醛等EG旋轉(zhuǎn)給料器酯化反應(yīng)釜漿料混合槽熔體過濾、輸送預(yù)縮聚反應(yīng)釜后縮聚反應(yīng)釜直接紡滌綸短絲鑄 帶水下切粒切片烘干包 裝水、乙醛等廢氣粉塵尾氣洗滌塔冷凝塔廢水去汽提塔冷凝器EG噴射泵冷凝器EG乙二醇液封槽EG去漿料混合槽低聚酯廢渣PTAEG催化劑回流槽精餾塔圖21 聚酯生產(chǎn)工藝流程圖 污染源分析生產(chǎn)中主要有原料脫水過程中排放的冷凝水、酯化反應(yīng)過程中排放的酯化水、真空泵強(qiáng)制抽出冷凝水、水環(huán)真空泵排水、循環(huán)冷卻系統(tǒng)排水、生活污水等。 聚酯車間廢水廢水主要為物料發(fā)生物理、化學(xué)反應(yīng)中的幾種產(chǎn)物：酯化反應(yīng)生成的副產(chǎn)物水和乙醛，還有縮聚過程中生成的乙二醇以及熱解副產(chǎn)物乙醛。酯化過程產(chǎn)生的廢水及真空泵抽出冷凝水COD濃度較高，且廢水中含有少量的醛類和低聚合物質(zhì)，B/C都較低，可生化性較差，屬高濃度難降解有機(jī)廢水。廢水中的醛類物質(zhì)和其他有毒物質(zhì)對(duì)生化系統(tǒng)內(nèi)微生物有毒害作用，從而對(duì)生化系統(tǒng)的有效運(yùn)行造成一定的影響，故該部分廢水需經(jīng)汽提塔吸收，回收乙二醇及吸收廢水中乙醛等，以去除廢水中的部分醛類和醇類物質(zhì)，可以有效降低廢水的濃度，降低后續(xù)處理設(shè)施的投資費(fèi)用。根據(jù)同類工程實(shí)踐[6]，該類廢水中含有大量的醛類、醇類（包括新戊二醇、雜醇）、呋喃類、小分子低聚物等，還有少量的酚類，～，該部分水需經(jīng)過汽提處理后再進(jìn)入污水處理系統(tǒng)，不同廠的汽提塔運(yùn)行效果和運(yùn)行狀況不同，集團(tuán)應(yīng)加強(qiáng)清潔生產(chǎn)水平，使汽提塔高效、穩(wěn)定運(yùn)行，為廢水處理設(shè)施穩(wěn)定運(yùn)行、達(dá)標(biāo)回用提供保障。汽提后該股廢水的COD濃度約為3000～5000mg/L，目前該類廢水水量約為60m3/h。 紡絲油劑廢水該類廢水主要是紡絲拉伸工序中的水浴、油浴等產(chǎn)生的含油廢水，該類廢水COD濃度約為2000～3000mg/L，~3 m3/h。 清洗廢水清洗廢水主要有聚酯芯清洗廢水、紡絲組件清洗廢水、地面沖洗水等。3 設(shè)計(jì)水量、水質(zhì)、設(shè)計(jì)范圍及排放標(biāo)準(zhǔn) 設(shè)計(jì)水量、水質(zhì)項(xiàng)目服務(wù)對(duì)象為該區(qū)域內(nèi)的居民及工業(yè)企業(yè)、超市、酒店、園區(qū)管委會(huì)以及單位企業(yè)。工業(yè)園區(qū)目前廢水排放源為聚酯廢水、紡絲廢水及鎮(zhèn)區(qū)、園區(qū)的生活污水。根據(jù)園區(qū)發(fā)展規(guī)劃，園區(qū)將建設(shè)集中污水處理廠，并在達(dá)標(biāo)排放的基礎(chǔ)上進(jìn)行全部回用。目前各個(gè)排污單位的水質(zhì)水量情況見表31。表31 各個(gè)排污單位的水質(zhì)水量情況統(tǒng)計(jì)表序號(hào)項(xiàng)目水量水質(zhì)廢水類別小時(shí)水量（m3/h）日水量（m3/d）COD（mg/L）SS（mg/L）pH1聚酯廢水6014403000~5000300~5005~62生活污水1500250~350150~2506~93全混合廢水31801500~2500200~3506~9說明：工業(yè)園區(qū)、鎮(zhèn)區(qū)等職工、流動(dòng)人口、商貿(mào)、集鎮(zhèn)等人口按10000人來預(yù)測。 （1）設(shè)計(jì)水量構(gòu)成污水處理廠進(jìn)水量的有：工業(yè)廢水，商業(yè)和公共事業(yè)污水，居民、職工生活污水，滲入管網(wǎng)系統(tǒng)的地下水及其他廢水等。工業(yè)廢水包括聚酯廢水、紡絲油劑廢水和清洗廢水及其經(jīng)過脫硫塔后的脫硫廢水，和其他企業(yè)排放的廢水；生活污水包括工業(yè)園區(qū)的企業(yè)、酒店、超市、園區(qū)管委會(huì)、商業(yè)和公共事業(yè)等生活污水；其他水包括污水管網(wǎng)的滲漏和初期雨水等。工業(yè)園區(qū)廢水水量現(xiàn)狀及預(yù)測水量見表32。序號(hào) 項(xiàng)目 設(shè)計(jì)水量廢水類別現(xiàn)狀水量（m3/d）預(yù)測水量（ m3/d）1聚酯廢水1440300023生活污水15001500地下水滲入和初期雨水5005004總水量34405000表32 工業(yè)園區(qū)廢水水量現(xiàn)狀和預(yù)測表說明：聚酯廢水排放量的現(xiàn)狀水量已含發(fā)展的余量，考慮行業(yè)發(fā)展趨勢和國民經(jīng)濟(jì)增長，以9%來考慮現(xiàn)狀的發(fā)展速度。考慮到工業(yè)園區(qū)有一定的企業(yè)增長率及現(xiàn)有企業(yè)的發(fā)展，工業(yè)廢水和生活污水會(huì)隨之增加，一期工程實(shí)施3~4年后，到第四年污水量為5000m3/d，故一期的設(shè)計(jì)規(guī)模為5000m3/d。規(guī)劃遠(yuǎn)期設(shè)計(jì)規(guī)模為10000m3/d，分兩期實(shí)施，一期和二期設(shè)計(jì)規(guī)模分別為5000 m3/d。目前一期工程設(shè)計(jì)水量Qd=5000m3/d，Qh=210m3/h，Qhmax=220m3/h，（2）設(shè)計(jì)水質(zhì)污水處理廠進(jìn)水水質(zhì)是污水處理廠設(shè)計(jì)的重要基礎(chǔ)資料。①商業(yè)、共用事業(yè)、居民職工等生活污水水質(zhì)生活污水有部分地下水滲漏進(jìn)入及雨水進(jìn)入，故水中有機(jī)物濃度應(yīng)較一般生活污水低些，設(shè)計(jì)考慮的水質(zhì)情況如表33：表33 生活污水設(shè)計(jì)水質(zhì)情況 單位：mg/L 項(xiàng)目 名稱pHBOD5CODSSNH3NTP進(jìn)水水質(zhì)設(shè)計(jì)水質(zhì)6～96～9100～200150250～300300150～20020030～40351～22②接管企業(yè)、單位的污水水質(zhì)參照相關(guān)地區(qū)污水處理廠水質(zhì)要求，結(jié)合太湖地區(qū)的水質(zhì)情況，參考《污水排入城市下水道水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》（CJ30821999），對(duì)排入城市下水道的工業(yè)廢水有明確的水質(zhì)指標(biāo)規(guī)定，主要水質(zhì)指標(biāo)見表34：表34 排入城市下水道的工業(yè)廢水水質(zhì)指標(biāo)規(guī)定項(xiàng)目CODCrNH3NBOD5SSpH要求≤500mg/L≤35mg/L≤300 mg/L≤400 mg/L6～9其中第一類污染物必須經(jīng)過預(yù)處理后達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB89781996）表1的要求方可排入工業(yè)園區(qū)集中污水處理廠。表35 聚酯廢水設(shè)計(jì)水質(zhì)名稱 項(xiàng)目pHCOD（mg/L）SS（mg/L）進(jìn)水水質(zhì)設(shè)計(jì)水質(zhì)5～65～63000~50004500300～500500③聚酯廢水水質(zhì) 經(jīng)過汽提塔后的聚酯廢水水質(zhì)，具體指標(biāo)見表35。④現(xiàn)狀水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)現(xiàn)狀水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)見表36.表36 現(xiàn)狀水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)序號(hào)項(xiàng)目pHCOD（mg/L）電導(dǎo)率（us/cm）TDS（mg/L）鹽度（ppt）1234567汽提塔出水紡絲油劑廢水清洗廢水脫硫廢水蒸餾水自來水河水55877772675355418943417——————2652594880320429244021400說明：TDS為總?cè)芙庑怨腆w，以上數(shù)據(jù)為2015年11月6日取樣數(shù)據(jù)。 設(shè)計(jì)范圍廢水處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)從集水井進(jìn)水法蘭開始，到系統(tǒng)出水口管為止，從聚酯廠和化纖廠廢水的管道輸送不在此設(shè)計(jì)范圍，具體如下：（1）廢水從污水處理系統(tǒng)的集水井開始，到系統(tǒng)出口為止； （2）電器系統(tǒng)從污水處理系統(tǒng)進(jìn)口的上接線柱，到系統(tǒng)出口為止。（3）污泥從沉淀池開始，到離心分離脫水為止；（4）沼氣從厭氧塔水封到系統(tǒng)輸氣管止。 排放標(biāo)準(zhǔn) 根據(jù)《太湖地區(qū)