焦化廢水處理工藝設(shè)計改

化工工藝學(xué)化工工藝學(xué) 課程設(shè)計課程設(shè)計 240240 萬噸 年焦炭焦化廠生物脫萬噸 年焦炭焦化廠生物脫 酚工段設(shè)計酚工段設(shè)計 專業(yè) 化學(xué)工程與工藝 班級 化工 12 3 班 姓名 陳濤 學(xué)號 2012020860 目錄目錄 前言 1 1 焦化廢水概述 2 1 1 焦化廢水概況 2 1 1 1 焦化廢水來源與組成 2 1 1 2 焦化廢水的特點及危害 4 1 2 國內(nèi)外焦化廢水處理技術(shù) 5 1 2 1 物理化學(xué)法 6 1 2 2 生化處理法 7 1 2 3 化學(xué)處理法 8 2 水質(zhì)分析和處理工藝選擇 8 2 1 1 來源組成 8 2 1 2 水質(zhì)特征 9 2 1 3 排放量 10 2 2 排放標(biāo)準(zhǔn) 10 2 3 1 焦化廢水水質(zhì) 10 2 4 處理工藝的選擇 10 2 4 1 處理工藝流程選擇應(yīng)考慮的因素 10 2 4 2 工藝對比 11 2 4 3 工藝選擇 14 2 4 4 A O 工藝原理 14 2 5 各段工藝去除率 15 3 主體構(gòu)筑物設(shè)計 17 3 1 格柵 17 3 2 集水池 19 3 3 隔油池 20 3 4 調(diào)節(jié)池 21 3 5 事故池 22 3 6 缺氧池 22 3 8 二沉池 25 3 9 混合反應(yīng)池 27 3 10 混凝沉淀池 28 3 11 污泥濃縮池 29 3 12 回流水井 30 4 設(shè)備選型 30 4 1 格柵設(shè)計選型 30 4 2 風(fēng)機選型 30 4 4 廢水污泥泵選型 31 4 5 加藥裝置選型 32 4 5 1 加藥裝置選型 32 4 6 污泥脫水機選型 32 4 7 攪拌機選型 32 4 8 刮泥機及撇油機選型 33 結(jié)論 33 參考文獻 34 前言前言 水是地球的重要組成部分 也是生物機體不可缺少的組分 人類的生存和發(fā)展離不開水資源 地球上約有 97 3 的水是海水 它覆蓋了地球表面的 70 以上 但由于海水是含有大量礦物鹽 類的 咸水 不宜被人類直接使用 這樣 人類生命和生產(chǎn)活動 能直接利用且易于取得的淡水資源就十分有限 不足總水量的 3 且其中約 3 4 以冰川 冰帽等固態(tài)的形式存在于南北極地 人類 很難使用 與人類關(guān)系最密切 又較易開發(fā)利用的淡水儲量約為 4 106km3 僅占地球上總水量的 0 3 因此 解決水廢染 合 理地利用水資源是世界各國經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的當(dāng)務(wù)之急 焦化廢水是一種高含氮 毒性強的有機工業(yè)廢水之一 如果 直接排入水體其廢染程度大 毒害性強 1 因此 對焦化廠廢水 的處理無論在環(huán)境還是資源方面顯得尤為重要 鑒于可持續(xù)發(fā)展和環(huán)境質(zhì)量的要求 現(xiàn)決定對某煤焦化有限 責(zé)任公司產(chǎn)生的焦化廢水進行處理工藝設(shè)計 廢水產(chǎn)生量為 300t d 廢水主要由含高濃度氮焦化廢水和生活廢水組成 且都 含較高 COD SS 和石油類物質(zhì) 本文根據(jù)該焦化廢水濃度高 毒性大的水質(zhì)特點 設(shè)計 A O 工藝對其進行處理 廢水中的 SS 石油類物質(zhì) COD 等濃度大大降低 使得出水水質(zhì)達到 廢水綜合排放標(biāo)準(zhǔn) GB8978 1996 中的一級排放要求 本 文對各處理單元構(gòu)筑物進行了設(shè)計計算 繪制各處理單元構(gòu)筑物 圖示 以及廢水處理站的平面布置圖和高程布置圖 同時對該廢 水處理站進行了投資經(jīng)濟概算 驗證廢水不僅得到有效處理 且 經(jīng)濟可行 符合可持續(xù)發(fā)展要求 某焦化廢水治理工藝設(shè)計 2 1 焦化廢水概述 1 11 1 焦化廢水概況焦化廢水概況 1 1 11 1 1 焦化焦化廢水廢水來源與組成來源與組成 焦化廠是鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)的重要組成部分 焦炭是鋼鐵冶煉的 重要原材料 煉焦回收的化工產(chǎn)品供給許多行業(yè)的生產(chǎn) 隨著社 會 經(jīng)濟的發(fā)展 焦化行業(yè)已發(fā)揮著越來越重要的作用 目前 國內(nèi)生產(chǎn)焦化產(chǎn)品的廠家達數(shù)百家 焦化廠生產(chǎn)的主要任務(wù)是進 行煤的高溫干餾 煉焦 以及回收處理在煉焦過程中所產(chǎn)生的副 產(chǎn)品 整個生產(chǎn)過程分為選煤 煉焦及化工三部分 焦化廢水則 產(chǎn)生于煉焦 制氣過程及化工產(chǎn)品回收過程 水質(zhì)復(fù)雜 產(chǎn)生量 較大 其主要來源有 2 1 剩余氨水 由煉焦的水分及煉焦過 程中產(chǎn)生的化合物組成 通常情況下 其數(shù)量占全部廢水的一半 以上 是氨氮廢染物的主要來源 2 化工產(chǎn)品工藝排水 包括 化工產(chǎn)品回收和精制過程中各有關(guān)工段的分離水及各種貯槽定期 排水和事故排水 3 粗苯終冷水及煤氣脫硫和煤氣終冷循環(huán)的 排廢水 其中含有一定數(shù)量的酚 氰 苯 硫化物及吡啶堿等 4 焦油車間廢水 焦油車間根據(jù)有機物的沸點不同 用蒸餾法 初步分離各種產(chǎn)品 再經(jīng)酸堿洗滌分離出粗苯 吡啶等產(chǎn)品 廢 水主要是間斷地排出高濃度含油 含酸的廢水 這部分廢水一般 經(jīng)溶劑脫酚通過蒸氨塔后才能進入生物處理裝置 5 古馬隆廢 水 從酚 油 重苯中提取古馬隆 要經(jīng)過蒸餾 堿洗 酸洗 中和及水洗 排除含酚 吡啶 油等廢染物的廢水 焦化廢水產(chǎn) 生的一般工藝流程如圖 1 1 所示 3 某焦化廢水治理工藝設(shè)計 3 圖 1 1 焦化生產(chǎn)工藝流程 焦化廢水因受原煤性質(zhì) 焦化產(chǎn)品回收工序及方法等多種因 素的影響 含有多種廢染物 焦化廢水是一種含高氨氮 高有機 物 成分復(fù)雜的 難處理的有機工業(yè)廢水 焦化廢水中的許多高 毒性難降解有機物 對生態(tài)環(huán)境危害極大 如占總有機物的一半 以上酚類化合物 可使蛋白質(zhì)凝固 對人類 水產(chǎn)及農(nóng)作物都有 極大危害 4 經(jīng)常接觸煤焦油 瀝青和某些石油化工溶劑的人 皮膚癌 唇癌以及肺癌的患病率相當(dāng)高 因為吲哚 萘 吡啶堿 煤備煤焦?fàn)t煤炭加工焦炭 除塵廢水除塵廢水 煤氣初冷焦油氨水分離 剩余氨水 焦油加工 焦油精制分離水 煤氣脫氨 煤氣終冷 煤氣脫苯 終冷廢水 蒸苯 粗苯分離水 粗苯加工 精苯分離水 古馬隆生產(chǎn) 古馬隆廢水 凈煤氣 煤氣管道水封水 某焦化廢水治理工藝設(shè)計 4 啡蒽 苯并芘等多種多環(huán)和雜環(huán)芳香族化合物 PAHs 中有不少 是致癌和致突變物質(zhì) 氨氮是水體富營養(yǎng)化的主要廢染物 近年 來 國家不僅對COD的排放做了嚴(yán)格的規(guī)定 對氨氮的危害也 越來越重視 并對氨氮的排放也做了嚴(yán)格的規(guī)定 1 1 21 1 2 焦化廢水的特點及危害焦化廢水的特點及危害 1 水質(zhì)特點 1 成分復(fù)雜 焦化廢水組成十分復(fù)雜 濃度高 毒性大 核磁共振 色譜 分析顯示 焦化廢水中含有數(shù)十種無機和上百種有機化合物 5 無機廢染物主要是大量的氨鹽 硫氰化物 硫化物及氰化物 等 有機廢染物除酚類化合物以外 還包括脂肪族化合物 雜環(huán) 類化合物和多環(huán)芳香族化合物等 其中酚類化合物為主 占總有 機廢染物的 80 左右 主要成分有苯酚 鄰甲酚 對甲酚 鄰 對甲酚 二甲酚 鄰苯二甲酚及其同系物等 雜環(huán)類化合物包括 二氮雜苯 氮雜聯(lián)苯 氮雜苊 氮雜蒽 吡啶 喹啉 咔唑及吲 哚等 多環(huán)類化合物包括萘 蒽 菲及 苯并芘等 6 2 水質(zhì)變化幅度大 焦化廢水中氨氮變化系數(shù)可達 2 7 COD 變化系數(shù)可達 2 3 酚和氰化物濃度變化系數(shù)達 3 3 和 3 4 3 含有大量的難降解物 可生化性較差 焦化廢水中有機物 以 COD 計 含量高 且由于廢水中所含 有機物多為芳香族化合物和稠環(huán)化合物及吲哚 吡啶 喹啉等雜 環(huán)化合物 其 BOD5 COD 值低 一般為 0 3 0 4 有機物穩(wěn)定 微生物難以利用 廢水的可生化性差 4 廢水毒性大 其中含有的氰化物 芳烴 稠環(huán)及雜環(huán)化合物都是有毒物質(zhì) 有的甚至是致癌物質(zhì) 毒性極強 2 危害 1 對人的危害 某焦化廢水治理工藝設(shè)計 5 焦化廢水中含有的酚類化合物是原型質(zhì)毒物 可以通過皮膚 黏膜的接觸和經(jīng)口服而侵入人體體內(nèi) 高濃度的酚可以引起劇烈 腹痛 嘔吐和腹瀉 血便等癥狀 重者甚至死亡 低濃度的酚可 引起積累性中毒 有頭痛 頭暈等不良反應(yīng) 廢水中的氰化物毒 性很大 當(dāng) pH 值在 8 5 以下時 氰化物的安全濃度為 5mg L 人食用的平均致死量氰氫酸為 30 60mg L 氰化鈉為 0 1g 氰化 鉀為 0 12g 另外廢水中含有大量的氨氮 可能轉(zhuǎn)化為 NO2 或 NO3 人體若飲用了 NH4 N 10mg L 或 NO3 N 50mg L 的 水 可使人體內(nèi)正常的血紅蛋白氧化成高鐵血紅蛋白 失去輸氧 能力 出現(xiàn)缺氧癥狀 若亞硝酸鹽長時間作用于人體 可引起細(xì) 胞癌變 2 對水體和水生生物的危害 大量的有機廢染物進入水體 會消耗水體當(dāng)中大量的溶解氧 水體發(fā)臭 水質(zhì)惡化 同時由于有毒物質(zhì)的進入使得水中水生生 物的生存受到影響 魚類和貝類等的大量減產(chǎn)與死亡 并能通過 食物鏈傳遞給人類造成食物中毒等 此外 含氮化合物還能導(dǎo)致 水體的富營養(yǎng)化 尤其對湖泊等封閉水域的危害更大 3 對農(nóng)業(yè)的危害 采用未經(jīng)處理的焦化廢水直接灌溉農(nóng)田 將使農(nóng)作物減產(chǎn)和 枯死 特別是在播種期和幼苗發(fā)育期 幼苗因抵抗力弱 含酚的 廢水使其腐爛 焦化廢水中的油類物質(zhì)能堵塞土壤孔隙 含鹽量 高而使土壤鹽堿化 農(nóng)業(yè)灌溉用水中 TN 含量如超過 1mg L 作 物吸收過剩的氮能產(chǎn)生貪青倒伏現(xiàn)象 7 1 21 2 國內(nèi)外焦化廢水處理技術(shù)國內(nèi)外焦化廢水處理技術(shù) 目前 國內(nèi) 80 的焦化廠普遍采用的是以傳統(tǒng)生物脫氮處 理為核心的工藝流程 分為預(yù)處理 生化處理以及深度處理 預(yù) 處理主要采用物理化學(xué)方法 如除油 蒸氨 萃取脫酚等 生化 處理工藝主要為 A O A2 O 等工藝 深度處理主要工藝有活性 炭吸附法 活性炭 生物膜法及氧化塘法 在歐洲 焦化廢水處 理普遍的工藝為先去除懸浮物和油類廢染物質(zhì) 然后利用蒸氨法 去除氨氮 再采用生物氧化法去除酚硫氰化物和硫代硫酸鹽 某焦化廢水治理工藝設(shè)計 6 在某些情況下還對廢水做排放前的最后深度處理 在美國 煉焦 廠的廢水處理工藝為 脫焦油 蒸氨工藝 活性污泥法及污泥脫 水系統(tǒng) 綜合看起來 國外的焦化廢水的治理方法與我國基本一 致 8 9 1 2 11 2 1 物理化學(xué)法物理化學(xué)法 1 吸附法 吸附法是利用多孔性吸附劑吸附廢水中的一種或幾種溶質(zhì) 使廢水得到凈化 活性炭是最常用的一種吸附劑 活性炭吸附法 適用于廢水的深度處理 劉俊峰等采用高溫爐渣過濾 再用南開 牌 H2103 大孔樹脂吸附處理含酚 520mg L COD3200mg L 的焦 化廢水 處理后出水達到國家排放標(biāo)準(zhǔn) 10 黃念東等研究了細(xì) 粒焦渣對焦化廢水的凈化作用 溫度 25 的條件下 酚的去除 率為 98 11 2 混凝和絮凝沉淀法 混凝法是向廢水中加入混凝劑并使之水解產(chǎn)生水合配離子及 氫氧化物膠體 中和廢水中某些物質(zhì)表面所帶的電荷 使這些帶 電物質(zhì)發(fā)生凝集 是用來處理廢水中自然沉淀法難以沉淀去除的 細(xì)小懸浮物及膠體微粒 以降低廢水的濁度和色度 但對可溶性 有機物無效 常用于焦化廢水的深度處理 該法處理費用低 既可以間歇使用也可以連續(xù)使用 上海焦化總廠選用厭氧 好氧 生物脫氮結(jié)合聚鐵絮凝機械加速澄清法對焦化廢水進行綜合治理 使出水中COD 158mg L NH3 N 15mg L 12 近年來 新型復(fù)合 混凝劑在焦化廢水處理中的應(yīng)用得到廣泛的研究 3 Fenton試劑法 Fenton 13 試劑是由H2O2和Fe2 混合得到的一種強氧化劑 由 于其能產(chǎn)生氧化能力很強的 OH自由基 在處理難生物降解或一 般化學(xué)氧化難以奏效的有機廢水時 具有反應(yīng)迅速 溫度和壓力 等反應(yīng)條件緩和且無二次廢染等優(yōu)點 因此 近30年來越來越受 到國內(nèi)外環(huán)保工作者的廣泛重視 某焦化廢水治理工藝設(shè)計 7 1 2 21 2 2 生化處理法生化處理法 生化處理法是一種利用微生物氧化分解廢水中有機物的方法 常作為焦化廢水處理系統(tǒng)中的二級處理 1 A O與A2 O法 目前國內(nèi)主要采用 A O 與 A2 O 工藝及其變異型脫氮工藝進 行焦化廢水的脫氮處理 脫氮效果較好 Zhang Min 14 15 16 等對 A A O 工藝與 A O 工藝進行了比較 實驗表明 A A O 工藝在 NH3 N 去除和反硝化方面均優(yōu)于 A O 工藝 特別是反硝化率方 面 A A O 工藝是 A O 工藝的兩倍 目前寶鋼一 二期焦化廢水 就是對原 A O 工藝優(yōu)化后 采用了 A A O 17 工藝 目前系統(tǒng)運 行穩(wěn)定 但由于條件控制復(fù)雜 投資費用高 為保證處理效果 運行中污泥及廢水回流量較大 增加了動力消耗 且內(nèi)循環(huán)液帶 入大量溶解氧 使反硝化池內(nèi)難于保持理想的缺氧狀態(tài) 影響反 硝化過程降低了脫氮效率 2 SBR 法 SBR 池兼均化 沉淀 生物降解及終沉等功能于一體 國 內(nèi)外對 SBR 法研究的結(jié)果表明此法工藝簡單 運行費用低 運 行管理簡單 同時不必設(shè)調(diào)節(jié)池 多數(shù)情況下可省去初沉池 SBR 反應(yīng)池生化反應(yīng)能力強 處理效果好 能有效地防止污泥 膨脹 耐沖擊負(fù)荷能力強 工作穩(wěn)定性強 用它來處理焦化廢水 NH3 N 的去除率達 60 傳統(tǒng) SBR 法對焦化廢水降解效率不高 18 19 3 氧化溝技術(shù) 隨著氧化溝技術(shù)的發(fā)展 出現(xiàn)了一系列脫氮技術(shù)與氧化溝技 術(shù)相結(jié)合的廢水處理工藝流程 按照運行方式 氧化溝可以分為 連續(xù)工作式 交替工作式和半交替工作式 連續(xù)工作式氧化溝 如帕斯韋爾氧化溝 卡魯塞爾氧化溝 奧貝爾氧化溝在我國應(yīng)用 比較多 這些氧化溝通過設(shè)置適當(dāng)?shù)娜毖醵?好氧段都能取得較 好的脫氮效果 某焦化廢水治理工藝設(shè)計 8 1 2 31 2 3 化學(xué)處理法化學(xué)處理法 1 催化濕式氧化技術(shù) 催化溫式氧化技術(shù)是在高溫 高壓條件下 在催化劑作用下 用空氣中的氧將溶于水或在水中懸浮的有機物氧化 最終轉(zhuǎn)化為 無害物質(zhì) N2和 CO2排放 該技術(shù)的研究始于 20 世紀(jì) 70 年代 是在 Zim merman 的濕式氧化技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的 濕式催 化氧化法具有適用范圍廣 氧化速度快 處理效率高 二次廢染 低 可回收能量和有用物料等優(yōu)點 但是 由于其催化劑價格昂 貴 且在高溫高壓條件下運行 對工藝設(shè)備要求嚴(yán)格 國內(nèi)很少 將該法用于廢水處理 20 2 臭氧氧化法 臭氧是一種強氧化劑 能與廢水中大多數(shù)有機物 微生物迅 速反應(yīng) 同時還可起到脫色 除臭 殺菌的作用 該法不會造成 二次廢染 操作管理簡單方便 但是 這種方法也存在投資高 電耗大 處理成本高的缺點 同時若操作不當(dāng) 臭氧會對周圍生 物造成危害 因此 目前臭氧氧化法還主要應(yīng)用于廢水的深度處 理 在美國已開始應(yīng)用臭氧氧化法處理焦化廢水 2 2 水質(zhì)分析和處理工藝選擇水質(zhì)分析和處理工藝選擇 2 2 廢水來源及特征 2 1 1 來源組成 焦化廢水是焦化廠在焦炭煉制 煤氣凈化及化工產(chǎn)品回收過 程中產(chǎn)生的大量毒性極高的廢水 其主要來源有 煤挾帶水 某焦化廢水治理工藝設(shè)計 9 反應(yīng)生成水和焦化產(chǎn)品蒸餾 洗滌加入的蒸汽和新鮮水 在與煤 氣和產(chǎn)品接觸后冷凝或分離出來的廢水 包括集氣管分離液和初 冷液組成的剩余氨水 氨水工藝中洗氨的富氨水 這兩部分廢水 經(jīng)蒸氨 回收 后排出 硫氨工藝中的終冷洗苯水 苯 焦 油 古馬隆等化工產(chǎn)品加工的分離水 上述廢水量約為 0 25 0 30m3 t 焦 但實際上要大的多 各部分水量見表 2 1 表 2 1 焦化廢水的來源 排水地點排放方式水量 m3 t 焦 硫氨工藝連續(xù)0 22 0 35蒸氨水 氨水工藝連續(xù)0 35 0 83 硫氨終冷水連續(xù)0 40 0 60 苯加工連續(xù)0 01 0 042 焦油加工連續(xù)0 007 0 02 煤氣水封水連續(xù)0 006 0 017 2 1 2 水質(zhì)特征 煤中碳 氫 氧 氮 硫等元素 在干餾過程中轉(zhuǎn)變成各 種氧 氮 硫的有機和無機化合物 使煤氣中的水分及蒸汽的冷 凝液中含有多種有毒有害的廢染物 由于煤中含氮物多 煤氣中 含氮 6 12g km3 經(jīng)脫苯 洗氨后為 0 05 0 08 g km3 所以廢水中 含很高的氮和酚類化合物以及大量有機氮 CN SCN 及硫化物 等等 焦化廢水中所含廢染物分為無機物和有機物兩大類 無機 物一般以銨鹽存在 包括 NH4 2CO3 NH4HCO3 NH4 2S NH4HS NH4CN NH2 COO NH4 NH4 2xSx NH4CI NH4 2SO4 NH4SCN NH4 2S2O3 NH4Fe CN 3 等 焦化廢水中的有機物包括低沸點的苯類和難揮發(fā)的中 堿性 及酸性組分 其中酚類化合物有 苯酚 鄰甲酚 間甲酚 對甲 酚 二甲酚 鄰苯二酚 間苯二酚及其同系物等 雜環(huán)類化合物 包括二氮雜苯 氮雜聯(lián)苯 氮雜苊 氮雜菲 氮雜蒽 吡啶 喹 某焦化廢水治理工藝設(shè)計 10 啉 咪唑 吲哚等 多環(huán)類化合物包括苯 蒽 菲 苊 苯并芘 等 2 1 3 排放量 排放量 140m3 h 2 2 排放標(biāo)準(zhǔn) 處理要求 據(jù)廠方要求 出水應(yīng)達到 綜合廢水排放標(biāo)準(zhǔn) GB8978 1996 一級標(biāo)準(zhǔn) CODCr 100mg L BOD5 100mg L NH3 N 15mg L SS 70mg L 油類 10mg L 2 3 廢水水質(zhì) 2 3 1 焦化廢水水質(zhì)見表 2 2 2 3 2 4 所示 表 2 2 焦化廢水水質(zhì) CODCrBOD5NH3 NSS油類 2000mg L 800mg L 150mg L 210mg L 300mg L 表 2 3 生活廢水水質(zhì) CODCrBOD5NH3 NSS油類 400mg L 200mg L 40mg L 220mg L 100mg L 表 2 4 混合后的水質(zhì) CODCrBOD5NH3 NSS油類 1733mg L 733mg L 132mg L 212mg L 267mg L 由上表可知設(shè)計參數(shù) CODCr 1733mg L BOD5 733mg L NH3 N 132mg L SS 212mg L 油類 267mg L 水量12 5m3 h 其中廢水 6 25m3 h 在生化階段加入6 25m3 h的自來水作為稀釋水 某焦化廢水治理工藝設(shè)計 11 2 4 處理工藝的選擇 2 4 1 處理工藝流程選擇應(yīng)考慮的因素 廢水處理廠的工藝流程系指在保證處理水達到所要求的處 理程度的前提下 所采用的廢水處理技術(shù)各單元的有機組合 在選定處理工藝流程的同時 還需要考慮各處理單元構(gòu)筑 物的形式 兩者互為制約 互為影響 廢水處理工藝流程的選定 主要以下列各項因素作為依據(jù) 1 廢水的處理程度 2 工程造價與運行費用 3 當(dāng)?shù)氐母黜棗l件 由于該焦化廢水含氮量比較高 故脫氮是必須考慮的一項 主要任務(wù) 在去除有機物等廢染物的同時必須考慮對氮的去除 故選取二級強化處理 可供選取的工藝 A O工藝 A2 O工藝 SBR及其改良工藝 氧化溝工藝 2 4 2 工藝對比 焦化廢水含高濃度的氮 因此所選工藝要具有良好的脫氮功 能 以下是對具有脫氮的工藝的特點的比較 1 A2 O工藝 厭氧 缺氧 好氧 二沉池 內(nèi)回流 廢泥回流 圖 2 1 2 工藝 某焦化廢水治理工藝設(shè)計 12 A2 O 工藝的特點 1 厭氧 缺氧 好氧三種不同的環(huán)境條件和不同種類的微生物 菌群的有機配合 能同時具有去除有機物 脫氮除磷功能 2 在同時脫氮除磷去除有機物的工藝中 該工藝流程最為簡單 總的水力停留時間也少于同類其它工藝 3 在厭氧 缺氧 好氧交替運行下 絲狀菌不會大量繁殖 SVI 一般小于 100 不會發(fā)生污泥膨脹 4 污泥中含磷量高 一般為 2 5 以上 2 A O工藝 工藝流程圖見圖2 2所示 充該工藝具有以下特點 1 反硝化產(chǎn)生堿度補硝化反應(yīng)之需 約可補償硝化反應(yīng)中所 消耗堿度的 50 左右 2 利用原廢水中的有機物 無需外加碳源 3 利用硝酸鹽作為電子受體處理進水中有機物 這不僅可以 節(jié)省后續(xù)曝氣量 而且反硝化菌對碳源的利用更廣泛 甚至包括 難降解有機物 4 前置缺氧池可以有效控制系統(tǒng)的污泥膨脹 圖2 2 A O生物脫氮工藝 3 氧化溝工藝 反硝化反應(yīng)器 缺氧 缺氧 硝化反應(yīng)器 好氧 沉淀池 進水 硝化液回流 回流廢泥 剩余廢泥 N2 某焦化廢水治理工藝設(shè)計 13 氧化溝具有以下特點 1 工藝流程簡單 運行管理方便 氧化溝工藝不需要初沉 池和污泥消化池 有些類型氧化溝還可以和二沉池合建 省去污 泥回流系統(tǒng) 2 運行穩(wěn)定 處理效果好 氧化溝的 BOD 平均處理水平可 達到 95 左右 3 能承受水量 水質(zhì)的沖擊負(fù)荷 對濃度較高的工業(yè)廢水 有較強的適應(yīng)能力 但是氧化溝水力停留時間長 泥齡長和循環(huán) 稀釋水量大 4 污泥量少 性質(zhì)穩(wěn)定 由于氧化溝泥齡長 一般為 20 30d 污泥在溝內(nèi)已好氧穩(wěn)定 所以污泥產(chǎn)量少從而管理簡 單 運行費用低 5 可以脫氮 可以通過氧化溝中曝氣機的開關(guān) 創(chuàng)造好氧 缺氧環(huán)境達到脫氮目的 脫氮效率可達 80 但要達到較高的 效果則需要采取另外措施 6 基建投資省 運行費用低 和傳統(tǒng)活性污泥法工藝相比 在去除 BOD 去除 BOD 和 NH3 N 及去除 BOD 和脫氮三種情況 下 基建費用和運行費用都有較大降低 4 SBR 工藝 SBR 工藝具有以下特點 1 SBR 工藝流程簡單 管理方便 造價低 SBR 工藝只有 一個反應(yīng)器 不需要二沉池 不需要污泥回流設(shè)備 一般情況下 也不需要調(diào)節(jié)池 因此要比傳統(tǒng)活性污泥工藝節(jié)省基建投資 30 以 上 而且布置緊湊 節(jié)省用地 由于科技進步 目前自動控制已 相當(dāng)成熟 配套 這就使得運行管理變得十分方便 靈活 很適 合小城市采用 2 處理效果好 SBR 工藝反應(yīng)過程是不連續(xù)的 是典型的 非穩(wěn)態(tài)過程 但在曝氣階段其底物和微生物濃度變化是連續(xù)的 盡管是處于完全混合狀態(tài)中 隨時間的延續(xù)而逐漸降低 反應(yīng) 器內(nèi)活性污泥處于一種交替的吸附 吸收及生物降解和活化的變 化過程之中 因此處理效果好 某焦化廢水治理工藝設(shè)計 14 3 有較好的除磷脫氮效果 SBR 工藝可以很容易地交替實 現(xiàn)好氧 缺氧 厭氧的環(huán)境 并可以通過改變曝氣量 反應(yīng)時間 等方面來創(chuàng)造條件提高除磷脫氮效率 4 污泥沉降性能好 SBR 工藝具有的特殊運行環(huán)境抑制了 污泥中絲狀菌的生長 減少了污泥膨脹的可能 同時由于 SBR 工藝的沉淀階段是在靜止的狀態(tài)下進行的 因此沉淀效果更好 5 SBR 工藝獨特的運行工況決定了它能很好的適應(yīng)進水水 量 水質(zhì)波動 2 4 3 工藝選擇 通過以上比較 選定本廢水的處理工藝為 A O 工藝 因為此 工藝流程簡單 基建費用及運行費用較低 而且脫氮效果較好 反硝化菌還可以去除一些難降解有機物 該工藝又稱為前置缺氧 好氧生物脫氮工藝 反硝化產(chǎn)生堿度補充硝化反應(yīng)之需 約可 補償硝化反應(yīng)中所消耗堿度的 50 左右 利用原廢水中的有機 物 無需外加碳源 利用硝酸鹽作為電子受體處理進水中有機物 這不僅可以節(jié)省后續(xù)曝氣量 而且反硝化菌對碳源的利用更廣泛 甚至包括難降解有機物 前置缺氧池可以有效控制系統(tǒng)的污泥膨 脹 2 4 4 A O 工藝原理 A O工藝由兩部分組成 缺氧反應(yīng)池和好氧反應(yīng)池 廢水首 先進入缺氧池 在缺氧池內(nèi)反硝化細(xì)菌利用原水中的酚等有機物 作為電子受體將回流的硝化液液中的NO2 和NO3 還原成氣態(tài)氮 化合物N2 N2O 反硝化出水流經(jīng)過好氧池曝氣后 殘留的有機 物被氧化 含氮化合物被硝化 硝態(tài)氮隨硝化液回流至缺氧池進 行反硝化 本工藝在生化池中設(shè)置填料 形成缺氧好氧生物膜處 理系統(tǒng) 從而本處理系統(tǒng)的處理效果會大大改善 由于系統(tǒng)的穩(wěn) 定性會增強 故運行過程中的管理也會變得更為便捷 污泥回流 的目的在于維持反應(yīng)池中的污泥濃度 防止污泥流失 混合液回 某焦化廢水治理工藝設(shè)計 15 流的目的為反硝化提供電子受體 NO2 和NO3 同時達到 去除硝態(tài)氮的目的 2 4 5A O工藝流程見圖2 3所示 圖 2 3 設(shè)計工藝示意圖 配水 進水 格柵隔油池浮選池調(diào)節(jié)池 缺氧池好氧池 硝化液回流 廢泥回流 二沉池 排泥 廢泥濃縮池 脫水 泥餅外運 排泥 混凝反應(yīng)池 加混凝劑 混凝沉淀池 出水 某焦化廢水治理工藝設(shè)計 16 2 5 各段工藝去除率 2 5 2 本工藝設(shè)計各單元去除率見表 2 5 表 2 5 各單元進出水濃度 去除率 水質(zhì)指標(biāo) CODCr mg l 氨氮 mg L SS油類 mg l 進水1733132212267 出水162913220153 隔油池 去除率6 05 80 進水162913220153 出水1531 3132190 910 6氣浮池 去除率6 05 80 進水1531 3132190 910 6 出水756 66695 4 10 調(diào)節(jié)池 去除率50 50 50 10 進水756 66695 4 10 出水378 319 885 9 10 缺氧生化反應(yīng) 池 去除率50 70 10 10 進水378 319 885 9 10 出水94 59 9 77 3 10 好氧生化反應(yīng) 池 去除率75 50 10 進水94 59 977 3 二沉池 出水858 915 5 10 某焦化廢水治理工藝設(shè)計 17 去除率10 10 80 進水858 915 5 出水76 58 013 9 10 混凝沉淀池 去除率 10 10 10 焦化廠排出的富含大量氨氮的焦化廢水經(jīng)過本工程選用的 A O 工藝 脫氮效果很好 預(yù)計可達到國家出水應(yīng)達到 綜合廢水排放標(biāo)準(zhǔn) GB8978 1996 一級標(biāo)準(zhǔn) CODCr 100mg L NH3 N 15mg L SS 70 mg L 油 類 10 mg L 3 3 主體構(gòu)筑物設(shè)計主體構(gòu)筑物設(shè)計 3 1 格柵 格柵主要是截留廢水中的較大顆粒和懸浮物 以確保后續(xù)處 理的順利進行 該焦化廢水的 SS 含量不是很高 格柵攔截的廢 染物不多 格柵的水力計算示意圖如 圖 3 1 某焦化廢水治理工藝設(shè)計 18 圖 3 1 格柵水力計算示意圖 設(shè)計參數(shù) 設(shè)計流量 最大流量 140m3 h 則 0 038 m3 s max Q max q 柵條寬度 S 0 015m 柵條間隙 b 0 01m 過柵流速 v 0 6m s 柵前渠道流速 v 0 55m s 柵前渠道水深 h 0 3m 格柵傾角 60 阻力系數(shù) 2 42 重力加速度 g 9 81m s2 系數(shù) k 3 進水渠道寬度 B1 0 5m 進水渠道與格柵夾角 20 1 1 格柵間隙數(shù)量計算公式 vhb q n sin max 0 038 60sin 0 01 0 3 0 6 1 5 由于水量太小 導(dǎo)致計算出格柵間隙數(shù)太少 此處認(rèn)為設(shè) 置格柵間隙數(shù)為 n 20 則 有效柵寬 B S n 1 bn 0 5m 設(shè)格柵池寬度為 B 0 6m 格柵池高度為 H1 0 6m 某焦化廢水治理工藝設(shè)計 19 2 格柵水頭損失 sin 2 2 0 02 g v h hkh 式中 h2 過柵水頭損失 m h0 計算水頭損失 m 得 h0 0 04m h2 60sin 81 9 2 6 0 42 2 2 30 125m 04 0 3 柵渠寬度 L1 1 1 2 tg BB L1 0 14 202 5 06 0 tg 則 L2 0 5L1 0 07m 柵渠總長度 L L1 L2 0 5 1 0 0 14 0 07 0 5 1 0 0 21 2m tg H1 工藝尺寸 L B H 2m 0 6m 0 6m 3 2集水池 集水池的示意圖如圖 3 2 某焦化廢水治理工藝設(shè)計 20 圖 3 2 集水井示意圖 集水池蓄積流入廢水處理廠的廢水 廢水從這里提升 然后 進入下一階段的處理 集水井尺寸為 B L H 3 5m 6m 3 5m 鋼砼結(jié)構(gòu) 3 3 隔油池 隔油池設(shè)在集水井之后 用以除去廢水中的油類 采用平流 式隔油池 平流式隔油池的特點是構(gòu)造簡單 便于運行管理 油 水分離效果穩(wěn)定 廢水從池子的一端流入 以較低的流速流經(jīng)池 子 流動過程中 密度小于水的油粒浮出水面 密度大于水的重 油雜質(zhì)沉于池底 為了及時排油及排除底泥 在池底設(shè)置刮油刮 泥機 泥斗設(shè)置重油泵 重油及污泥被收集在泥斗中 由重油泵 提升排出 隔油池上端設(shè)置撇油機以除去漂浮的輕油 1 設(shè)計參數(shù) 采用 1 格平流式除油池 某焦化廢水治理工藝設(shè)計 21 長寬比 3 5 長深比 5 10 設(shè)計水量 總量 Q 12 5m3 h 停留時間 t 2 4h 取 t 2h 水平流速 v 1 2mm s 取 v 1mm s 有效水深 H1 1 2m 取H1 1m 2 設(shè)計計算 每格容積 V1 Q1 t 12 5 2 25m3 表面積 S V1 H1 25 1 5 16 67m2 池長 L v t 3 6 1 2 3 6 7 2m 取 L 8m 池寬 B S L 16 67 8 2 08m 取 B 2 1m 校核 L B 7 2 2 1 3 43 符合要求 L H 7 2 1 7 2 符合要求 泥斗尺寸及其容積 泥斗傾角采用 50 斗底尺寸為 0 5 m 0 5 m 上口為 3 5m 3 5m 則泥斗高度 h 3 5 0 5 tan50 2 1 8m 泥斗容積 V h A12 A22 A1A2 3 1 8 3 52 0 52 3 5 0 5 3 8 55 m3 超高 h 0 4m 隔油池總高 H H1 h h 1 5 0 4 1 8 3 7m 某焦化廢水治理工藝設(shè)計 22 3 4 調(diào)節(jié)池 調(diào)節(jié)池圖示意圖如圖 3 3 圖 3 3 調(diào)節(jié)池示意圖 1 一般說明 調(diào)節(jié)池設(shè)事故溢流管 池底設(shè)泄空管 2 參數(shù)選取 池形 方形 停留時間 HRT 4h 3 工藝尺寸 有效容積 V有效 Q HRT 140 4 24 50 m3 凈尺寸 L B H 5m 5m 3m 4 工藝設(shè)備 1 次提升泵 2 臺 1 用 1 備 選用耐腐蝕泵 3 5 事故池 事故池目的在于發(fā)生事故時 廢水可暫時流入事故池 設(shè)置 1 個事故池 設(shè)置事故池池容與調(diào)節(jié)池相等 每個池子尺寸為 長 5m 寬 5m 深 3m 某焦化廢水治理工藝設(shè)計 23 3 6 缺氧池 缺氧池 2 座 每座分為 3 廊道 硝化液回流至缺氧池進行硝 化反應(yīng) 回流量為 37 5m3 h 回流比 1 3 停留時間 18h 池容 V HRT Q 18 12 5 225m3 每座池容 V1 V 2 225 2 112 5m3 池長 L 8m 有效水深 H1 h2 h3 h4 1 25 3 0 1 5 5 75m 式中 h2 懸浮污泥層高度 1 25m 從池底向上至填料下部 h3 填料層高度 3 0m h4 出水區(qū)高度 1 5m 超高 h5 0 5m 總高 H H1 h1 h5 6 5m 池寬 B V1 L H1 112 5 8 5 75 2 45m 缺氧池實際結(jié)構(gòu)總體尺寸 長 寬 高為 8m 3m 6m 3 7 好氧池 由于好氧池硝化反應(yīng)過程中產(chǎn)生酸 需向好氧池定量投加一 定的堿 這里選用 Na2CO3 投加量為 1g L 按生化廢水量計 設(shè)計參數(shù) 設(shè)計流量 140m3 h max Q 進水有機濃度 161 92mg BOD L 0 L 出水有機濃度 40 48mg BOD L 1 L 設(shè)計容積負(fù)荷 0 8kg m3 dM MLSS 3g L 某焦化廢水治理工藝設(shè)計 24 f MLVSS MLSS 0 5 污泥濃度 Xr 1g L 污泥含水率 99 1 接觸氧化池容積計算公式 M LLQ V 10max 140 0 16192 0 04048 0 8 45 54m3 池體長為 L 10m 寬為 B 5m 分為 2 格 每格長 L 10m 寬 B 2 5m 2 剩余活性污泥量計算公式 fVbXLaQY vr max 式中 進出水 BOD5 差值 Kg m3 r L 接觸池容積 m3 V 接觸池中 MLVSS 濃度 Kg m3 v X a 0 56 b 0 10 計算 27 2kg d Y 污泥濃度 Xr 1g L 剩余污泥量體積為 W 27 2m3 d 3 曝氣量計算 vr VXbSQaO max2 式中 混合液需氧量 kg d 2 O 活性污泥微生物對有機廢染物氧化分解過程的需氧率 a 即活性污泥微生物每代謝 1kgBOD 所需氧量 以 kg 計 取 0 5 Q 廢水流量 300m3 d Sr 經(jīng)活性污泥微生物代謝活動被降解的有機廢染物量 某焦化廢水治理工藝設(shè)計 25 以 BOD 計 Sr 161 92 40 48 10 3 活性污泥微生物通過內(nèi)源代謝的自身氧化過程的需氧 b 率 即每 kg 活性污泥每天自身氧化所需氧量 以 kg 計 取 0 15 V 曝氣池容積 池每日總處理容積 45 54m3 單位曝氣池容積內(nèi)的揮發(fā)性懸浮固體 MLVSS 量 v X 取 2kg m3 則 O2 0 5 140 161 92 40 48 10 3 0 15 45 54 2 31 88kg d 1 33kg h 空氣量 O2 21 6 33kg h 空氣密度 1 205kg m3 所需空氣體積流量 6 33 1 205 5 25m3 h 0 09m3 min 出氣口量 0 09m3 min 4 曝氣系統(tǒng) A 羅茨風(fēng)機 2 臺 3L13XD B 池底曝氣系統(tǒng) 與供氣系統(tǒng)配套 C OMS EURO 1000 型曝氣管 工藝尺寸 10m 4 5m 6 5m 含超高 h1 0 5m 池體采用鋼混結(jié)構(gòu) 池壁為鋼筋混凝土 混凝土厚度 250mm I II 級鋼筋現(xiàn)澆 C30 混凝土 池壁采用 C25 防水混 凝土 抗?jié)B標(biāo)號 S6 羅茨風(fēng)機 2 臺 3L13XD 采用 OMS EURO 1000 型曝氣管進行曝氣 加藥量 G 12 5 1 24 365 1000 109 5t a 每天加藥量 G0 300kg 即 Na2CO3溶液體積 V 1m3 溶液按 30 配制 某焦化廢水治理工藝設(shè)計 26 3 8 二沉池 設(shè)計參數(shù) 設(shè)計流量 0 038m3 s max q 表面水力負(fù)荷 q 0 7m3 m2 h 污泥指數(shù) SVI 150mL g 濃縮時間 t 2h 曝氣池中 MLSS 3g L 水力停留時間 t 3h 最大流量時水平流速 v 1m s 1 二沉池池底污泥濃度 3 1000 t SVI TSBS 33 6 92 150 1000 mKg 回流污泥濃度 3 7 67 0mKgTSTS BSRS 回流比 6 7 QR 3 Qmax QR 故 R QR Qmax 80 2 二沉池表面積計算公式 q q A 3600 max 0 038 3600 0 7 15 4m2 3 有效水深 tqh 2 0 7 3 2 1m 4 沉淀區(qū)有效容積 V A 2 h 某焦化廢水治理工藝設(shè)計 27 15 4 2 1 32 3m3 5 沉淀池長度 L 3 6v t 3 6 1 3 10 8m 6 沉淀區(qū)的總寬度 B A L 15 4 10 8 1 4m 7 二沉池產(chǎn)生的污泥 T p ccQ VW 100 1000 100 0 10max 式中 c0 c1 沉淀池進水和出水的懸浮物固體濃度 mg L 污泥容重 Kg m3 含水率在 95 以上時 可取 1000Kg m3 P0 污泥含水率 T 兩次排泥的時間間隔 一般取 2h Vw 140 77 3 15 5 100 1000 1000 100 99 2 1 8kg 污泥體積為 V 1 8 1000 0 0018m3 則污泥斗的總體積為 27 2 0 0062 取 27 3m3 設(shè)置 1 個污泥斗 8 沉淀池總高度 H h1 h2 h3 h4 h1 h2 h3 h 4 h 4 式中 h1 沉淀池超高 0 3m h2 沉淀區(qū)的有效水深 m h3 緩沖高度 m 0 3m h4 污泥區(qū)高度 m h 4 貯泥斗高度 0 5m h 4 梯形部分高度 0 2m H 0 3 2 1 0 3 0 5 0 2 3 4m 某焦化廢水治理工藝設(shè)計 28 工藝尺寸 10 8m 1 4m 3 4m 該池采用鋼混結(jié)構(gòu) 池壁為鋼筋混凝土 混凝土厚度 250mm I II 級鋼筋現(xiàn)澆 C30 混凝土 池壁采用 C25 防水混凝 土 抗?jié)B標(biāo)號 S6 設(shè)計污泥回流率為 80 污泥產(chǎn)量為 27 3m3 d 含水率 99 污泥泵 4 臺 3 9 混合反應(yīng)池 在混合反應(yīng)池中進行混凝加藥 這里投加的藥劑為 PAM 和 聚合硫酸鐵 混合均勻后進入混凝沉淀池進行混凝沉淀 混合反 混合反應(yīng)池池底設(shè)置 ZJ 470 型折板漿式攪拌機一臺 對廢水進 行攪拌混勻 設(shè)計流量 Q 12 5m3 h 生化流量 反應(yīng)時間 t 15min 池容 V Q t S 12 5 15 60 3 13m3 池長定為 2m 寬定為 1 5m 有效工作水深為 1 5m 時符合 要求 藥劑投加量 投加聚丙烯酰胺 PAM G 12 5 1 24 365 1000 1000 0 11t a 投加濃度按 1mg L 計 每天投加量 G0 0 3kg 聚合硫酸鐵 PFS G 12 5 800 24 365 1000 1000 87 6t a 投加量按 800mg L 計 每天投加量 G0 240kg 3 10 混凝沉淀池 混凝沉淀池用以對二沉池出水進行進一步的處理 使出水進 一步得到凈化 混凝沉淀池采用豎流式沉淀池 中間進水周邊出 水堰出水 設(shè)一座沉淀池 混凝沉淀池表面負(fù)荷 1 0m3 m2 h 停 留時間 1h 某焦化廢水治理工藝設(shè)計 29 設(shè)計流量 Q 12 5m3 h 表面負(fù)荷 q 0 8 1 5m3 m2 h 取 q 1 0 m3 m2 h 沉淀池面積 S Q q 12 5 1 0 12 5m2 沉淀池直徑 D 4S 14 3 5 124 3 99m 一座混凝沉淀池 取直徑 D 4m 停留時間設(shè)為 t 1h 有效水深 h1 Qt S 12 5 1 12 5 1m 緩沖層高 h2 0 5m 超高 h3 0 4m 泥斗尺寸 采用泥斗傾角 50 底為 d 1 0m 泥斗高 h4 D 1 0 tan50 2 1 8m 混凝沉淀池總高 H h1 h2 h3 h4 1 0 0 5 0 4 1 8 3 7m 3 11 污泥濃縮池 濃縮池將對混凝沉淀池污泥以及二沉池剩余污泥進行進一步 的濃縮 采用豎流式濃縮池 上清液回流至調(diào)節(jié)池 污泥量 混凝污泥按生化水量的 3 計算為 0 375m3 h 混凝污泥含水率 p1 99 污泥量 Q 0 375m3 h 9m3 d 污泥總量 Q總 9 27 3 36 3 m3 d 設(shè)計參數(shù) 污泥池固體通量 M 30kg m2 d 濃縮時間 T 8h 某焦化廢水治理工藝設(shè)計 30 污泥固體濃度 C 3 5g L 取 5 出泥濃度 p2 97 濃縮池面積 S Q C M 36 3 5 30 6 05m2 濃縮池直徑 D 4S 2 8m 取 D 3m 工作部分高度 h1 TQ 24S 8 36 3 24 6 05 2m 超高 h2 0 3m 緩沖層高 h3 0 3m 圓截錐部分尺寸 設(shè)圓截錐下底直徑為 1m 則其高度為 h4 R r tan50 1 5 0 5 tan50 1 2m 污泥濃縮池總高 H h1 h2 h3 h4 2 0 3 0 3 1 2 3 8m 濃縮后污泥量計算 濃縮池后剩余污泥流量 Q1 Q總 1 p1 1 p2 36 3 1 99 1 97 12 1m3 d 脫水后污泥餅含水率 P3 80 脫水后污泥餅量 Q3 Q1 1 p2 1 p3 12 1 1 0 97 1 0 8 1 82m3 d 某焦化廢水治理工藝設(shè)計 31 3 12 回流水井 在二沉池與好氧池之間設(shè)置 1 個回流水井 二沉池回流的上 清液流至這里 再由提升泵送至缺氧池 尺寸設(shè)置為長寬高均為 3m 某焦化廢水治理工藝設(shè)計 32 4 設(shè)備選型 4 1 格柵設(shè)計選型 根據(jù)本工程的水質(zhì) 水量 選取人工格柵 柵距 10mm 4 2 風(fēng)機選型 所選鼓風(fēng)機主要參數(shù)如下 選擇羅茨風(fēng)機 數(shù)量 2 臺 型號 3L13XD 4 4 廢水污泥泵選型 所選擇的廢水污泥泵的詳細(xì)參數(shù)見表 4 1 表 4 1 廢水污泥泵的選擇 型號數(shù) 量 臺 揚 程 m 流量 m3 h 功率 Kw 轉(zhuǎn)速汽 蝕 余 量 m 用 途 備 注 SLW25 160A2283 71 129502 3重 油 泵 1 開 1 備 SLW65 100 I A213802 229503提 升 泵 1 開 1 備 SLW125 200