糠醛生产工程分析.doc

第四章 工程分析
第四章 工程分析
4.1项目设备选择和原辅材料消耗
4.1.1设备选择
糠醛生产主要设备见表4.1.1-1所示。
表4.1.1-1 建设工程主要生产设备一览表
序号
名称
规格
材质
动力KW
数量
清理破碎

1
皮带输送机
B500*1000
Q235-A
3.0
1
2
振动清理筛
1000*1600
Q235
2.2
1
3
粉碎机
800*800*1200

4.5
2
4
斗式提升机
500*2000*22000

3.0
1
5
料仓
30M3
Q235

1
水解蒸馏

1
螺旋输送机
GX40*30000
Q235-A
7.5
1
2
拌酸机
DN500*1500
1Cr18Ni9Ti
5.5
1
3
浓硫酸储槽
φ2000*8*3000
Q235-B

1
4
稀酸槽
DN1300*1400
塑料或304

2
5
硫酸计量罐
φ1100*1200
Q235-A

1
6
水解锅
φ1800*8530*14

12

锅口、锅盖

不锈钢

6

排渣管及管口

不锈钢

6
7
气渣管及管口
DN700*1450
不锈钢

1
8
水解冷凝气
75m2
1Cr18Ni9Ti

2
9
水解冷却器
M2
1Cr18Ni9Ti

1
10
原液罐
φ900
1Cr18Ni9Ti

1
11
蒸馏塔
φ1000/φ1200*1100
1Cr18Ni9Ti

1
12
蒸馏冷却器
64m2
1Cr18Ni9Ti

1
13
蒸馏冷却器
40m2
1Cr18Ni9Ti

1
14
分醛器
φ600
1Cr18Ni9Ti

1
15
粗醛暂存罐
DN1400*1500
不锈钢

3
16
分汽缸
φ350*1500
Q235

1
17
分水缸
φ219*2000
20

2

续表4.1.1-1 建设工程主要生产设备一览表
序号
名称
规格
材质
动力KW
数量
18
粗醛储罐
40m3
Q235-B

2
19
自由气体冷凝器
φ219/φ108* 2000
20

1
精制设备

1
中和罐、醛水罐
φ1500*2400
Q235-B

2
2
配碱罐
500*400
Q235-A

1
3
粗醛高位罐1
3M3
Q235-B

1

粗醛高位罐2
DN1200*1650
Q235-B

11
4
脱水塔
φ700-10000
1Cr18Ni9Ti

1
5
脱水冷凝器
30m3
Q235-B

1
6
脱水馏出液储罐
DN600*1500
Q235-A

2
7
醛水分离罐
1800*800*1700
Q235-A

1
8
精馏塔
φ1000/φ1200*11000
1Cr18Ni9Ti

1
9
粗馏冷凝器
39.5m2
Q235-B

1
10
精醛暂存罐
DN1200*2250
Q235-B

2
11
回收醛蒸馏釜
DN900*1350
不锈钢Q235-B

1
12
回收冷凝器
14.6m2
Q235-A

1
13
回收醛罐
DN600*1500
Q235-A

2
14
分气缸
φ350*1500
Q235

1
15
分水缸
φ219*1800
20

1
16
真空泵
W41

11
2
17
真空缓冲罐
φ700*1850
Q235-B

1
18
真空自动阻液器

4
19
精醛储罐
φ1400*2000
Q235-B

3
20
检斤称
0.5t

1
泵阀、仪表

1
浓硫酸
DN25

1.5
1
2
上料泵
DN40

4
3
疏水器
DN40

4
4
数字温度仪

7
5
真空表

12
6
压力表及表阀

10
7
双金属温度计

8
8
玻璃管转子流量计

2
9
安全阀

2
续表4.1.1-1 建设工程主要生产设备一览表
序号
名称
规格
材质
动力KW
数量
10
液位计

10
11
球阀

12
截止阀

13
循环水泵

14
潜水泵

15
冷却塔

污水站

1
污水泵
Q=200m3/h,H=15m

1
2
引水罐
A3防腐

1
3
清水泵
Q=50m3/h,H=20

1
4
泥浆泵
Q=10m3/h,H=15

1
5
加药箱
A3防腐

1套
6
加药箱带搅拌器
搅拌器为不锈钢

3
7
厌氧分流器
PVC制作

6套
8
弹性填料

200m2

9
弹性填料架

200m2

10
罗茨风机
K=15KW,Q=30m3/min

1
11
曝气头
ABS材质伞型

280
12
滗水器
环氧树脂

2
13
加温装置

2
14
沉淀池进水布水器
PVC制作

1
15
沉淀池出水布水器
PVC制作

1
16
进水布水架
A3防腐

1
17
出水布水架
A3防腐

1
18
斜管板
聚丙烯塑料
45m2

19
斜管架
A3防腐

1
20
工艺中管道
PVC排水管、焊接管

21
工艺中阀门
PVC排水管、阀门

22
电控箱

1
23
浓缩分流器
A3防腐

1
24
板框压滤机

1
锅炉房

1
锅炉

5
2
鼓、引风机

8
3
水泵等

4
脱硫除尘器

1套
发电机组

RF-250

1组

4.1.2 原材料及动力供应
(1) 玉米芯
生产用玉米芯直接从本地收购。
(2) 硫酸、纯碱
工业硫酸、纯碱、工业盐由省内厂商供货。
(3) 供水
该区地下水丰富，本厂打深层水井（200m）两口，出水量各20m3/h，供生产使用。只有锅炉用新鲜水，其余均利用循环水，小时补水量<10m3。
(4) 供电
生产用电由南大里乡变电站35KV高压线引入供给。
(5) 供汽
工程建五台4t/h锅炉，三开二备供全厂生产及生活用汽使用。
原辅料及动力消耗见表4.1.2-1所示
表4.1.2-2 原辅料及动力消耗
序号
物料材料
年用量（吨）
规格
供应地
1
玉米芯
36000

当地
2
硫酸
700
93%
本省
3
纯碱
120
96%
本省
4
工业盐
36

本省
5
包装刚桶
1200个
φ560*900

6
电耗
90万度

7
水耗
36000

8
燃料

工艺醛渣
33000

本厂

原煤
450

河津

4.1.4生产工艺方案
3000吨/年糠醛厂工艺方案是根据目前国内一些先进技术确定，拟选方案如下：
选用15m3水解锅12个，日产10吨糠醛，年产达3000吨。
粉碎上料系统使用斗式提升机，解决传统工艺中风力输送带来的粉尘污染。
锅炉房设五台4t/h全烧渣锅炉，使水解工序产生的废渣全部烧掉。
4.2工程分析
4.2.1 原料的确定
糠醛学名α一呋喃甲醛，为基本有机化工原料，外观为浅黄色透明液体，可以制取顺丁烯二酸酐、已二酸、糠醇、糠酸、四氢呋喃等，其分子式为C5H4O2，分子量96.09，比重1.16，熔点-36.67℃，沸点161.67℃，爆炸极限上限19.3%，下限2.1%，接触限值10mg/m3，遇明火能燃烧。
生产糠醛的原料资源十分丰富，生产中常用的大宗原料主要有玉米芯、甘蔗渣、燕麦壳、棉籽壳、稻壳等，此外，经提取拷胶后的阔叶材及橡腕(拷腕渣)、油茶壳、麦秸、高梁壳等亦都得到应用。衡量原料的价值，除收购成本，运输半径等经济因素外，主要以其所含聚戊糖数量多少为标准，各类原料含聚戌糖量见表4.2.1-1所示。
表4.2.1-1 各类原料聚戌糖含量
原料名称
聚戊糖%
原料名称
聚戊糖%
玉米芯
25-40
小麦秸
25.6
玉米秸
24.6
高粱壳
23.2
燕麦壳
32-36
桦树
25.9
甘蔗渣
25.6-29.1
杨树
22.6
棉籽壳
28
稻壳
16-22
油茶壳
24-27
橡树栲胶壳
19-20

从表4.2.1-1可知，从原料品质而言，玉米芯、燕麦壳属最理想原料，本工程所在地是传统玉米生产区，玉米芯可直接就近收购，所以确定玉米芯作为生产糠醛原料，玉米芯主要成份含量见表4.2.1-2所示。
表4.2.1-2 玉米芯主要成份含量(%)
组分
聚戊糖
纤维素
木质素
灰分
含量
38-47
32-36
17-20
1.2-1.8

4.2.2 工艺技术选择和工艺流程简述
4.2.2.1工艺技术选择
我国当前糠醛生产采用直接法：
n(C5H8O4)十nH2O——n(C5H10O5)——n(C5H4O2)
多聚戊糖 戊糖 糠醛

玉米芯含有三种主要成分：纤维素、半纤维素和木质素、这三种主要成分的含量约占总原料的90%以上，纤维素、半纤维素经水解转化为相应的糖类，溶解于水，聚戊糖的水解和戊糖脱水这两个反应在同一个水解锅内进行，在一定温度和压力作用下水解成5%糠醛液体，称为原液，在水解锅内生成醛汽应及时放出锅外进行冷凝，以减少树脂化和缩合损失；将5%糠醛原液经初馏塔利用液体混合中各种组分沸点不同来达到分离成各个组分的方法蒸馏出含糠醛90-92%的毛醛(或粗醛)；经脱水塔分离出水份和低沸点组合，经精馏塔分离的高沸点物和灰分，生产出纯度98.5%糠醛。精馏塔底存留的高沸点物定时排入蒸馏釜内对残液进行蒸馏达到回收一定糠醛的目的，浓缩后的残液排放。玉米芯成分中木质素在水解过程中即不溶解也未发生质的变化，从水解锅中沉淀出来，被放出去，用做燃渣锅炉的主要原料。
本工艺流程的特点是采用当前比较先进的连续精馏工艺，早期建的糠醛厂毛醛经精制釜一台设备完成脱水，去除低沸物、高沸物。间歇式精制，靠操作工人的眼睛视测判断糠醛质量，质量不易控制，特别是含水指标，反复率高，增加精制次数，糠醛精制得率低，工人劳动强度大。本流程精制设脱水塔、精馏塔、回收釜、靠设备保证产品质量，连续精馏操作，保证了产品质量，提高了精制率。
玉米芯含水＜15%为好，最多不得超过25%，玉米芯破碎成15-20mm，去杂、破碎好坏影响出醛率，按玉米芯含水量配制水解前拌酸浓度；水解装锅要带汽装锅，增加装锅密度，并且予热原料；水解锅要串联操作，一是节汽，二是保持稳定的原液浓度，三是减少冷凝热负荷，要严格按照编制操作规程进行操作，确保最好产醛效果。
脱水塔蒸出水和各种低沸物，如甲醇、丙酮，升温要慢，否则易跄黑醛，精馏塔温升不要过快和过高，否则易爆沸、易出高沸物，如甲基糠醛和树脂状物质溶入醛中，造成醛的干点过高，脱水精馏要严格控制真空度和塔内温度，确保两塔配合稳定连续工作。
4.2.2.2 工艺流程简述
⑴ 原料制备
玉米芯原料运进料场，用除土筛将其中泥砂杂物除去，送粉碎机将其粉碎至粒度小于2cm，由斗式提升机将物料提升至料仓，原料制备工艺见图4.2.2-1所示。

粉尘
粉尘
粉尘

装运
筛土
粉碎
提升
料仓

废渣

图4.2.2-1 原料制备流程图
⑵ 水解
水解工艺见图4.2.2-2所示。
废气
废渣
蒸汽
玉米芯
配酸
拌酸
水解锅
冷凝
储罐

图4.2.2-2 水解工艺流程图
由斗提机将料仓内的玉米芯运到螺旋输送机，再溜入拌酸车，依次开启拌酸车、螺旋输送机。在拌酸车内存5%稀酸溶液（浓硫酸在配酸罐内配制为3-5Be稀酸），与玉米芯按固液比1:0.5进行搅拌，将拌酸后的玉米芯分配到水解锅的装料口（每锅装玉米芯约2.5t，12台水解锅，每天共计装锅48锅，每锅产醛0.21t，年按300天工作日
计，可产醛3000吨/年）。待装料完毕，盖好锅盖通入蒸汽升温，在一定压力下进行水解反应生成糠醛，并定时排放不凝气体。几个水解锅为串联操作，应掌握好气压、时间，有秩序操作。
拌料在水解锅内进行水解反应。这是制取糠醛的一道主要工序。玉米芯中的多聚戊糖以硫酸作为水解剂，经过水解成戊糖。戊糖再经过脱水环化生产糠醛。但以上两个反应在常温下不易进行，因此，在实际生产中采用高温高压的方法。一般在生产中采用的温度为145-230℃，蒸汽压力为49.03×104巴。水解出醛时间(反应时间)要6小时，前3小时为串出时间。若蒸汽压力为98.06×104巴(10千克/厘米2)时，反应时间可缩短为1小时。
水解反应后生成的糠醛应该立刻用蒸汽把它吹出来，以免发生副反应。在水解过程中，蒸汽中的糠醛是不均衡的，因此在水解操作中要根据含醛量的变化而调节蒸汽。出醛量高时，气门开大，出醛量少时，气门开小。
水解反应式如下：
聚戊糖水解生成戊糖：

戊糖脱水生成糠醛：

当物料达到反应温度后开始排放醛汽，一部分醛汽先送入初馏塔釜作为加热介质，多余的醛汽直接进入冷凝器，冷凝后的稀醛液流入贮罐以备精制加工用。
水解结束后，关闭蒸汽阀、醛汽阀，然后打开排空阀，将锅内废渣排出。
水解后醛汽经汽渣分离器，过滤出醛渣后热气体经塔釜内．加热釜液，随后回到原液冷凝冷却器，冷却后原液进入原液罐，原液由位差进入蒸馏塔，进塔温度80-90℃，塔底废水连续排放，塔顶醛汽温度98.5-99℃，进入冷凝冷却器，冷却后的粗醛进入分醛罐，分醛温度45-55℃，分层后水层回流入蒸馏塔，醛层入毛醛贮罐待用。
蒸馏的目的是浓缩稀糠醛溶液，从而提高糠醛的浓度。稀糠醛溶液从蒸馏塔的中部进入，塔底用间接蒸汽加热。糠醛和水的共沸点较低，容易蒸发。稀糠醛溶液经过蒸发，蒸汽就从蒸馏塔泡罩的缝隙冒出，分成许多水气泡进入上层塔板，而上层塔板上的多余液体就由溢流管回流至下一层。如此反复进行，经过多次蒸发而浓缩的馏分由塔 顶引出。残液从塔底部排出。
⑶ 精制
水解后的稀醛液一般含糠醛4-6%，并含有以醋酸为主的多种杂质，将其送进初馏塔提浓，分离出大量有机酸和其它高沸点馏分(甲基糠醛、四氢糠醇、树脂类等)，蒸出的粗糠醛经冷凝器、分醛罐冷却分离水后，加入碳酸钠溶液（10%）中和，进一步除去其中残留的乙酸等有机酸。
中和所用碱液在化碱计量罐中配置好，加碱量为要中和毛醛总量的0.3-0.4%，碱液罐中配碱浓度10-13%碱液，搅拌中和20分钟，静置1小时。最后用旋风分离器把中和生成的醋酸盐分离出来，送醋酸钠回收工序。
高沸物
废气
残渣
醋酸钠
碱液10-13%
废水回流
废气
稀醛
初馏塔
冷凝器
分离罐
成品
冷凝器
精馏釜
中和
头馏罐
废水槽
净化（中和）后的醛汽送精馏釜进行深度脱水，并除去低沸点馏份(甲酸、甲醇、丙酮、乙醛)。蒸出的低沸点馏分及醛水共沸馏分，贮于头馏分贮罐中，待馏出液由乳白色转向清澈透明时，取成品糠醛，贮入成品罐。定期由头馏分贮罐回收醛层，进行再蒸，水层定期洗涤精制釜用。精制工艺见图4.2.2-3所示。

图4.2.2-3 糠醛精制工艺流程图

⑷ 结晶醋酸钠回收
设计对醛汽进行了回收，生产醋酸钠。醋酸钠生产是采用汽相中和法，将糠醛生产醛汽中的醋酸用12-13%的纯碱溶液中和，汽液相在旋风分离器中分离，得到17%左右的醋酸钠稀溶液，经真空蒸发浓缩、活性炭脱色、板框压滤及二次蒸发浓缩后，得到结晶液，最后经离心机分离出三水结晶醋酸钠成品，生产流程见图4.2.2-4所示。
废活性炭
Na2CO3
醛汽
旋风分离
真空蒸发浓缩
脱色
醋酸钠
离心分离
结晶液
板框压滤

二次蒸发浓缩

废水

图4.2.2-4 醋酸钠回收工艺流程图
4.3工程平衡分析
4.3.1物料平衡分析
3000t/a糠醛物料平衡分析见表4.3.1-1所示。
表4.3.1-1 项目物料平衡表
进料
数量（t/a）
出料
数量（t/a）
玉米芯
36000
糠醛
3000
硫酸
700
醋酸钠
120
纯碱
120
糠醛渣
<33000
水
71856
高沸物
14

醛泥
36

废水
52200

废气
144

蒸发等损失
20162
合计
108676
合计
108676

4.3.2蒸汽平衡分析
本工程用汽主要为糠醛、醋酸钠生产用汽，生化处理用汽及生活采暖用汽，生产、生活用汽热负荷见表4.3.2-1所示。建设5台4吨燃渣锅炉，三开二备。
表4.3.2-1 新建工程蒸汽用量平衡表
工段
蒸汽参数
用汽量（t/h）
压力（MPa）
温度
冬季
夏季
水解
≤0.9
饱和
4.5
4.14
蒸馏
≤0.9
饱和
2.4
2.2
精馏
≤0.4
饱和
1.1
1.0
醋酸钠
≤0.9
饱和
0.7
0.65
污水站
≤0.9
饱和
0.3

采暖
≤0.9
饱和
0.7

合计

9.7
8.0

4.3.3水平衡分析
本工程生产工艺所需新鲜水主要用于原料水解、中和过程所需要的蒸气和原料配制（酸），其余以循环水为主，另外就是锅炉、生活、化验等环节用新鲜水，工程新鲜水耗量较小，日新水用量为239.52m3，每小时约9.98m3，全厂水平衡见图4.3.3-1所示。
4.4排污环节分析
4.4.1生产运营期排污环节分析
生产运营期产生的“三废”若不采取措施控制，将使区域环境空气、水体中有害成份增多，给当地环境质量造成一定的影响，因此是评价最为关心的问题。
⑴ 大气污染源
① 原料制备
本工程以玉米芯作为生产糠醛原料，在生产前用粉碎机将其粉碎以及当把粉碎后的玉米芯送往料仓时，均有碎屑向四周飞扬。
② 水解脱水

ygd 4-21
3.0
0.58
排放3.23
水解渣滤出水0.5
蒸汽
5.0
蒸汽
0.6
0.02
蒸汽6.0t
40
0.12
1J
0.08
6.25
0.05

冲洗设备地坪
污水处理站
0.08
2.2
0.25
0.35
100
20
40
40
0.4
6.5
2.5
0.1
0.4
9.98
0.5
0.32
0.5
4.8
100
20
40
蒸汽
5.4

新鲜水系统

水解

初馏

中和

精馏

循环水系统
脱盐水站及锅炉房

生活化验
1X
2X
P
图例
1J—新鲜水管线；1X—循环水给水管线；
2X—循环水回水管线；P—生产生活排水管线。
消耗水量 物料带入

图4.3.3-1 工艺水平衡图（m3/h）
中和沉淀池
锅炉除尘
1.0

玉米芯与稀硫酸混合后进入水解釜，封盖升温、升压、当锅内压力升至0.2MPa和0.4MPa时，分别打并排空阀排空1分钟，排除锅内多余气体，此外，水解结束排渣时有废气排放，含有少量糠醛及其它低沸等有机气体。
③ 精制
在精制工序，由初馏塔、精制釜蒸出的醛汽通过冷凝器时有少量未被冷凝的汽体排放，其中含有微量的低沸有机物。
④ 锅炉
工程配有五台4t小锅炉（三开两备），供生产及生活使用，以水解废渣作为燃料，燃烧后排出的废气中含有烟尘、SO2等。
⑵ 废水
① 糠醛精制
来自水解的稀醛液，含糠醛4-6%，并含有甲酸、甲醇、乙醛等低沸物，采用蒸馏精制技术提纯，在此过程产生含有糠醛的有机废水。主要成分为醋酸。
② 脱盐水站
为满足锅炉给水的水质要求，设置脱盐水站对原水进行除盐处理，废水主要来自阴阳离子树脂再生。间歇排放。
③ 车间设备和地坪冲洗废水。间歇排放，主要污染物为SS、COD和BOD5。
④ 玉米芯水解残渣滤出水。主要污染物为COD、BOD5和SO42-。玉米芯含水率40-50%，在暂存场滤出。
⑤ 生活和化验废水。主要污染物为SS、COD和BOD5。
⑥ 其它废水
其它废水主要来自锅炉定期排污水、循环水系统排污水及生活化验废水等。
各工段废水评价类比了应县昌盛糠醛厂排水资料，见表4.4.2-1。
表4.4.2-1 主要废水污染源废水排放情况（治理前）
污染源
排水量（m3/d）
污染物浓度（mg/L）
pH
COD
SS
SO42-
石油类
NH3-N
初、精馏废水
129.12
>3
~17000
300
100

120
设备和地坪冲洗
1.2
6-9
500
200-300

15

生活和化验
7.68
6-9
150
100

3.0

循环排污
12
6-9
100
150

0.69
软化站和锅炉排污
12
6-9
50
150

水解渣滤出水
12
<6
~3000
~200
100

⑶ 废渣
① 水解废渣
玉米芯在水解锅中水解时有糠醛废渣产生，每生产1吨糠醛，排出约11吨废渣，主要成份为纤维素的木质素，其次为湿含量中的硫酸、糠醛、甲醇、丙酮等。水解废渣排出时含水量较高，达到40-50%，热值为2500-4000大卡/公斤。
② 醛泥
糠醛在初馏塔和精制釜中脱水提纯时，初馏塔釜将排出高沸物蒸馏残液，在精制釜内，高沸点釜液每精制7-10锅排放一次，排出物称为醛泥。年排放约36t。
③ 醋酸钠回收中的废活性炭
在糠醛生产时，为除去醛汽中的醋酸，加入Na2CO3进行中和，副产三水结晶醋酸钠，其中需采用活性炭进行脱色处理，产生废活性炭。年产生量10t。
④ 锅炉灰渣
锅炉房废渣主要为锅炉燃烧固体燃料后产生的灰渣。年排放量为495t。
⑤ 生化污泥
污水处理站污泥，年产生量约为279t。
⑥ 生活垃圾
全厂定员100人，按每人每天排放0.6kg生活垃圾估算，年生活垃圾排放量为18t。
建设工程生产工艺“三废”来源见生产工艺流程图所示。
4.4.2拟采用的污染治理方案
4.4.2.1大气污染防治措施
⑴ 原料粉碎和输送粉尘
粉碎和粉碎后的玉米芯在输送过程产生的粉尘，首先采用封闭粉碎，再通过改变输送方式，由斗式提升机送料，防止飞尘四散污染环境。粉碎机加装集气罩收尘，采用布袋除尘器除尘。集气效率达到90%，除尘效率98%，风机抽风量大于6000m3/h。经除尘后，污染物浓度可由除尘前的2000mg/m3下降到40mg/m3。由于本工段为间歇作业，按照每天作业8小时，全年粉尘排放量0.57t。
⑵ 锅炉烟气
锅炉全部使用糠醛渣作燃料，每吨糠醛渣折合0.5t煤，5台4吨锅炉每年消耗原煤17280t，折合糠醛渣34560t，基本可以消耗掉全部的糠醛渣。一般作物秸杆含硫0.12-0.18%，灰分6.6%，玉米芯含硫0.13%，灰分1.5%。类比寿阳某2000t/a糠醛厂燃糠醛渣锅炉烟气（采用湿式脱硫除尘器）的监测结果，烟尘排放浓度为小于100mg/m3，SO2排放浓度小于200mg/m3。达到《锅炉大气污染物排放标准》（GB13271-2001）二类区Ⅱ时段标准限值，达标排放。估算本工程全年烟尘和SO2排放量分别为8.7t和51.4t。
⑶ 水解、精制废气
玉米芯与稀硫酸混合后进入水解釜，封盖升温、升压、当锅内压力升至0.2MPa和0.4MPa时，分别打并排空阀排空1分钟，排除锅内多余气体。水解结束排渣时有少量糠醛及其它低沸等有机气体。
在精制工序，由初馏塔、精制釜蒸出的醛汽通过冷凝器时有少量未被冷凝的含有微量的低沸有机物排出。
上述排气筒排放高度为15m，排放速率小于0.05kg/h。间歇排放。
4.4.2.2废水污染源防治措施
从糠醛厂及精细化工厂排放生产废水水质看，有机物高且BOD5与CODcr比值属难生化性废水，如此高浓度有机废水，采用“厌氧十接触氧化十沉淀过滤”处理工艺不能达到一级排放标准，本工程没有设计污水处理装置，评价推荐采用“厌氧十SBR+兼氧脱气十沉淀过滤”为主体的处理工艺，通过厌氧反应，把大分子有机物分解成小分子的有机物，提高可生化性，降低后续处理设施的有机负荷，再用SBR高强度活性污泥生化法去除水中的有机物，出水后经过中间池进行兼氧脱气去除氨氮，再经沉淀池过滤去除残留固体杂质及细小颗粒物。经处理后废水可达标排放。
⑴ 设计水量和进水水质：Qd＝200m3/d Qh=10m3/h。进水水质：CODcr 17000mg/L，BOD5 6500mg/L，色度 120倍，pH 3-4，SS 300mg/L，NH3-N 120mg/L。
⑵ 设计出水水质(依据GB8978—1996表中1级排放标准)，即：
CODcr≤100mg/L，BOD5≤20mg/L，SS≤70mg/L，pH＝6-9，色度≤80倍，NH3-N≤15mg/L。
处理流程见图4.4.3-1。
处理工艺过程简述如下：
① 格栅
主要为截留大颗粒杂质及悬浮物，表面负荷率1m3(m3·h)。
达标排水
絮凝剂
栅渣清运
废水
O2
格栅
调节池
厌氧反应池
SBR池
中间兼氧脱气池
沉淀池
污泥集中池
污泥浓缩池
压滤机房
pH
干化泥饼送锅炉燃烧
图例：
污水流向
污泥流向
气浮
强O2

图4.4.3-1污水处理流程图

② 调节池
采用强氧气搅拌氧化，分解废水中高分子结构有机物，强氧化后的废水中有机物结构剧变小分子结构有机化合物，使后续处理设施在一个均匀的负荷当中，调节池水力停留时间1小时。
③ 厌氧反应池
厌氧处理系统采用两相厌氧工艺，水解酸化采用厌氧档板式反应器，本废水中含有一些对生化反应抑制作用的部分残留物质，发酵过程中产生的难降的大分子有机物，废水进入解酸化反应器，多种水解菌能够改变废水结构，消除废水中的饿毒性提高废水的可生化性，厌氧挡板式反应器内部设置弹性立体填料，既扩大了反应器容积，改善水流状态和传质效果，又有利于强化沉淀效果及阻止活性污泥的流失，厌氧池底部没有布水分流器，底部分流器的设计通过水力计算及控制，形成整体连续进水局部脉冲间断进水，达到有效与均匀分流效果；选用弹性立体填料，提高填料的作用效果，弹性立体填料具有比表面积大，空隙率高，生物附着能力强，生物量大，坚固耐用不结球，力水条件好的特点，以上技术措施满足里现代高效厌氧生物反应之项重要条件，提高了处理设备单位容积的生物量及生物种类，改善厌氧他的水力条件，强化了厌氧池中微生物的基质之间的传质作用加速有机物从废水中向微生物细菌的传递过程，创造良好的微生物生长环境，改善微生物群体的生长状态，增强微生物生态系统的稳定性。厌氧反应池停留时间为24小时，COD出除率45%左右，BOD5去除率在35%左右。
④ SBR池
SBR是现行的活性污泥的一个变形，它的反应机制以及污染物质的去除机制和传统活性污泥基本相同，仅运行操作不一。从污水流入开始到待机时间结束算做一个周期，在一个周期内，一切过程都在一个设有曝气或搅拌装置依次进行这种操作周期周而复始反复进行以达到不断进行了污水处理的目的。因此不需要传统活性污泥法中必须的沉淀池，回流污泥泵等到装置。传统活性污泥是在空间上设置不同的设施进行固定地连续操作；而SBR是在单一的反应池内，在时间上进行各种目的不同操作。
SBR池去除污水中有机物去除率高，通常在85%以上。
⑤ 中间氧水池
池中放入定量的复合型生物填料，池底放有少量曝气头迎接SBR池处理后的污水，进行微量曝气，去除污水中的氮气，同时利用微生物再次氧化污水的有机物，更进一步净化污水有机物含量，从而达到完满生化过程。
⑥ 斜管沉淀池
在池进水投加混凝剂如：取复合氯化铝(AlCl2·7H2O)且复配少量聚丙烯酰胺，加药后的废水先进入反应区反应，再进入斜管区进行沉淀，废水中呈胶体状的悬浮物及有机物，经加药混凝沉淀后即有较好的去除效果，此池有机物去除率在50%左右，而色度及悬浮物去除率可达60%以上，产泥率约为废水量的2%。
斜管沉淀池反应区采用穿孔折流式，排泥采用空孔折流式，设置防堵装置，出水采用齿形集水槽均匀出水。
斜管沉淀池表面负荷率2.0m3(m2·h)水力停留时间为1.5小时，斜管倾角为60°，斜管板材质为聚丙烯塑料。
⑦ 污泥集中池
主要集中SBR池及沉淀排放的污泥，一般设置在低处，便于工作于排泥设备排放，污泥含水量在85%以上。
⑧ 污泥浓缩池
采用间歇式重力浓缩，配入微量聚丙烯酰胺，从集泥池由泥浆泵送入污泥，在此进行浓缩，浓缩污泥送入压滤机进行压滤泥饼，泥饼焚烧，上清液则流回调节池进行二次处理。
各处理单元的处理效果见表4.4.3-1。
表4.4.3-1 各处理单元处理效果一览表
项目
原水(mg/l)
调节池
厌氧池
SBR池
中间池
沉淀池
出口
%
出口
%
出口
%
出口
%
出口
%
COD
<17000
15300
10
7650
50
765
90
230
70
92
60
BOD5
<6500
5200
20
2600
50
260
90
104
60
16
85
SS
<300
-
-
-
-
-
-
-
-
45
85
NH3-N
<120
108
10
-
-
65
40
33
50
13
60
色度
<120
108
10
87
20
52
40
-
-
36
30

4.4.2.3固废防治措施
⑴ 水解渣
玉米芯在水解锅中水解时有糠醛废渣产生，热值为2500-4000大卡/公斤。每吨废渣相当于0.4-0.6t煤，作为锅炉燃料，节约煤炭资源，实现综合利用。
⑵ 醛泥
醛泥热值较高，作为锅炉燃料。不排放。
⑶ 醋酸钠回收
在醋酸钠回收时采用活性炭进行脱色处理，产生的废活性炭送锅炉房烧掉。
⑷ 锅炉灰渣
锅炉房灰渣送指定的垃圾场进行填埋处理。
⑸ 生化污泥污水处理站污泥作为锅炉燃料。不排放。
⑹ 生活垃圾
生活垃圾送指定的垃圾场进行填埋处理。
4.4.3主要污染源、污染物排放分析
采用物料衡算法，结合省内其他糠醛厂排污监测资料，以及本项目污染治理效率，对本工程“三废”排放进行估算。
通过采用评价中推荐“三废”治理方案污染物排放能达到环境保护要求，对周围环境造成不利影响较小，采用评价方案处理后“三废”排放见表4.4.4-1所示。
4.5非正常及事故状态排污分析
⑴ 废气
糠醛生产当遇到水、电、汽突然中断时，先将送汽阀门全部关闭，以防冷凝汽石棉垫全部冲坏，然后再将水解锅排空阀门打开降压排汽，停止生产，此时排出的废气中主要为水蒸汽，不会对环境造成太大危害。
此外，当循环冷却水温度达不到设计要求，或冷凝器出现故障时，醛汽冷凝效果受到影响，冷凝时不凝性气体排放将加大，但通过采用深度冷却水对物料进行冷凝后，能够保证异常情况下不对周围环境造成太大影响。
⑵ 废水
废水非正常排放主要发生在定期清洗，设备时，废水排放量和水质都将有一定数量增大，或者是分醛罐分离效果不好，废水中的糠醛含量将高于1%等情况下，在废水处理方案中均有考虑，使外排水质能够达到国家排放标准，从而减轻对水体影响。
事故状态主要考虑当废水生化处理站管理不严，操作不当，导致微生物死亡，处理设施不能运转，废水中的有害物几乎没有得到降解就排出厂外，势必对水环境造成污染，事故情况下废水排放估算见表4.4.4-3所示。
表4.4.4-3 事故状态厂总排口废水排放一览表(mg/L)
废水量（m3/h）
SO4=
COD
BOD5
pH
6.25
100
-17000
6500
5-6

4.6产业政策符合性分析
本工程已农产品的废弃物玉米芯为原料，加工生产糠醛，提高了农产品的附加值，符合国家关于《当前国家重点鼓励发展的产业、产品和技术目录》的批复中农产品的综合利用和传统产业规模化经营的政策。
4.7生产工艺先进性分析
4.7.1 玉米芯水解
生产糠醛有多种分类法，按使用催化剂类型不同可分为酸法(硫酸、盐酸、磷酸)、盐法(磷酸盐)、无酸法(利用水解过程产生的醋酸为催化剂以及酸盐混用等方法，按水解器结构及运行方式不同又分间歇法和连续法。
立式锅水解是国际上流行较广的一种间歇式糠醛生产法，中国和意大利为两个主要国家，中国的水解锅在不带搅拌的固定床状态下操作，反应温度低，周期长，大多采用饱和蒸汽，意大利水解器则带有搅拌，反应温度高，周期短，皆用过热蒸汽。在水解中，一般还是使用饱和蒸汽好，使用过热蒸汽，因温度过高易使原料在水解器内产生干馏和焦化，有机酸增强从而降低糠醛得率。同时由于原料的干馏和焦化而易于和水解锅下锥体内衬部位粘结牢，以致在排锅时该部位的废渣不易排净，从而降低设备利用率。另外，如果水解锅内的操作温度大于180℃，则容易使内衬耐酸砖之间勾缝的酚醛树脂熔化而脱落，这样就降低内衬强度，减少水解锅的使用寿命。

表4.4.4-1 评价推荐污染控制方案下的污染物排放情况
类别
工序
污染源
治理方案
污染物组成及排放
排放去向
对环境的影响
备注
废气
原料制备
玉米芯粉碎和输送
集收尘和斗式提升
废气量:6000m3/h
粉尘:40mg/m3
大气
小

水解
水解釜排空气

废气量：40m3/次
糠醛：0.8kg/次
甲醇：