石油化工含氰廢水處理工藝及塔式生物濾池設備設計

1、 石油加工過程所產生的廢水Waste water produced by oil processing process課程設計報告 專 業(yè)：環(huán)境工程 班 級：121班 姓 名：崔璞彥 學 號：201210704211 課程名稱：環(huán)保設備 指導教師：郜華萍 時 間：2015年11月20日課 程 設 計 任 務 書 環(huán)境科學與工程 學院 環(huán)境工程 專業(yè) 2012 級 學生姓名： 崔璞彥 課程設計題目： 含油廢水含氰廢水處理工藝及塔式生物濾池設計課程設計內容： （1）設計題目：某石化工業(yè)廢水廠處理水量為450m3/h，進水COD 835 mg/L，出水COD 432 mg/L。進水BOD5 482m

2、g/L，出水BOD5 229mg/L。原水含油量平均120mg/L，出水含油量需達到30mg/L，工作溫度為常溫，設計溫度取60，壓力為-0.07-1.0MPa，設計壓力取-0.1/1.3MPa。試設計一塔式生物濾池以去除水中的氰類物質使出水達標排放。（2）設計參數(shù)：處理水量為450m3/h，進水COD 835 mg/L，出水COD 432 mg/L。進水BOD5 482mg/L，出水BOD5 229mg/L。原水含油量平均120mg/L，出水含油量需達到30mg/L，工作溫度為常溫，設計溫度取60，壓力為-0.07-1.0MPa，設計壓力取-0.1/1.3MPa。（3）內容： 塔式生物濾池的

3、結構及特點； 設計計算書； 設計說明書； 圖紙：設備結構圖1張，A2圖紙。 設計指導教師（簽字）： 教學基層組織負責人（簽字）： 年 月 日石油加工過程所產生的廢水Waste water produced by oil processing process-石油加工過程所產生的含氰廢水的生物濾池處理技術Oil bearing cyanide wastewater produced by processing of biological filter processing technology摘要：石油化工廢水組成復雜、濃度高、毒性強和難降解。對環(huán)境危害大。本文主要介紹石油化工所產生的含氰廢水的

4、生物處理技術，以化纖廠生物濾池法為例設計主要設備塔式生物濾池。Abstract: the petrochemical wastewater composition complex, high concentration and strong toxicity, and refractory. Great damage to the environment. This paper mainly introduces the petrochemical industry of the containing cyanide wastewater biological treatment techno

5、logy, biological filter the waste-water method, for example design main tower biological filter equipment.關鍵詞：石油化工、含氰廢水、生物處理、塔式生物濾池Keywords: petrochemical bearing cyanide wastewater biological treatment tower biological filter前言:石油化工工業(yè)是以石油或天然氣為主要原料，通過裂解、精煉、分餾、重整、合成等不同的生產工藝過程、加工方法，生產各種石油產品、有機化工原料、化學纖

6、維及化肥的工業(yè)，石油化工工業(yè)的工藝過程復雜，產品品種繁多，所用的化工原料也相對較多。所以，石油化工工業(yè)廢水成分也比較復雜，其生產過程中產生的廢水是一種有機物污染濃度高，廢水量大，成分復雜，而且水中污染物多為硫類、酚類、氰類、氯化物以及苯、金屬鹽類等有毒物。在石油化工行業(yè)的廢水治理工作中,含氰廢水的處理是一項非常重要的內容。目錄第1部分 概述51.1石油廢水簡介51.2石油化工含氰廢水51.3國內外含氰廢水處理技術發(fā)展現(xiàn)狀61.4設計目的及任務91.5設計意義9第2部分 塔式生物濾池102.1工作原理102.2工藝特征112.3工藝流程112.4塔式生物濾池的設計及運行要點122.5塔式生物濾池

7、的單元流程組合及適用范圍142.6塔式生物濾池的主要構造18第3部分 工藝設計21第4部分塔式生物濾池熱量衡算26第5部分總結30參考文獻：30第1部分 概述1.1石油廢水簡介石油廢水主要包括石油開采廢水、煉油廢水和石油化工廢水三個方面。油田開采出的原油在脫水處理過程中排出含油廢水，這種廢水中含有大量的溶解鹽類，其具體成分與含油地層地質條件有關。煉油廠排出的廢水主要是含油廢水、含硫廢水和含堿廢水。含油廢水是煉油廠含量最多的一種廢水，主要含石油、一定量的酚、丙酮、芳烴等；含硫廢水具有強烈的惡臭，對設備具有腐蝕性；含堿廢水主要含氫氧化鈉，并夾帶大量的油和相當量的酚和硫，PH可達11-14。而石油化

8、工廢水成分復雜，除含油外還可能含有某些中間產物，有時還含有氰化物。1.2石油化工含氰廢水石油化工行業(yè)含氰廢水主要來源于丙烯腈裝置和化纖廠腈綸散纖維生產過程中的聚合車間、紡絲車間以及回收車間二效蒸發(fā)裝置的排水、煉油廠催化裂化。煉油廠的催化裂化裝置每小時大約排放14t含4 0mg /L氰化物的廢水。由于這股水水量較小，與其它裝置排水混合后，CN濃度很低，不影響生化處理。這股廢水采用空氣氧化法脫硫后進入煉油污水處理場?；w廠的含氰廢水來自丙烯腈車間和抽絲車間。丙烯腈生產中排放的粗乙腈水溶液(含CN較高)進爐焚燒,其余廢水和冷卻水與抽絲車間排水混合后進行生化處理。腈綸廠的含氰廢水來自腈綸生產過程中的聚

9、合車間、紡絲車間及回收車間,廢水中主要NaSCN和丙烯腈。腈綸污水采用德國林德公司的UNOX技術(純氧曝氣生化處理技術)進行處理。1.3國內外含氰廢水處理技術發(fā)展現(xiàn)狀目前,國內外含氰廢水處理技術根據(jù)采用原理的不同,可以歸于以下四大類:物理法、化學法、物理化學法和生化法。其中物理法是指酸化釋放堿液吸收法；化學法主要包括各種化學氧 化法(堿性氯化法、過氧化物法、臭氧氧化法、電化學氧化法以及濕式空氣氧化法、焚燒法等)以及加壓水解法、絡合物沉淀法和多硫化物法等;物理化學法包括離子交換法、液膜法、活性炭催化氧化法等；生化法一般只用于低濃度含氰廢水（CN濃度小于幾十mg/L)。石油化工含氰廢水的處理方法主

10、要有酸化曝氣-堿液吸收法、堿性氯化法、加壓水解法、生物法和焚燒法。其中主要以加壓水解法、堿式氯化法和生物法應用最為廣泛。局部濃度高、毒性大并含有較多可燃性雜質的含氰廢水，例如丙烯腈裝置反應系統(tǒng)的廢水，也采用直接焚燒法。表1-1 幾種處理方法的比較和評價項目焚燒法水解、生物法水解法生物法適用范圍含CN-廢水含CN-廢水含CN-廢水含CN-廢水關鍵設備焚燒爐水解塔曝氣池濃縮罐水解塔曝氣池曝氣池生物濾池主要控制參數(shù)爐溫PH溫度壓力溶解氧MLSS污泥負荷濃縮化PH溫度壓力溶解氧MLSS污泥負荷溶解氧CODMLSSCN-濃度去除效果良好尚好難易管理操作難易尚易尚易難易存在問題耗油量大流程長耗油量大受氣候

11、影響易受沖擊投資，萬元604089556成本，元/t7.232.2217.71.52評價元/tAN204176.7356.7121.7目前,國內外已開始研究采用固定化紐胞和酶制劑等技術處理高濃度含氰廢水。但這些技術在實際運用中推廣還需較長時間。當前,生化法(包括活性污泥法、塔式生物濾池、生物轉盤、接觸氧化池等)只用于低濃度含氰廢水的處理。石油化工含氰廢水處理技術目前存在的問題主要有：（1）、終排氨氮嚴重超標；（2）、進水COD超標；（3）、進水毒性物質含量較高。完善和改進化工企業(yè)的含氰廢水治理工作,應從以下三方面著手:（1）、加強上游裝置污染源管理,對高濃度和低濃度的含氰廢水應分流處理；（2）

12、、完善裝置內含氰廢水的一級處理,對己有的治理設施要優(yōu)化操作條件、提高處理效果,而且可以考慮引進活性炭催化氧化法、管道式反應器堿式水解法等技術經(jīng)濟方面較優(yōu)越的 治理技術；（3）、應進一步提高含氰污水處理廠的處理功能,可以采用生物鐵法、生物活性炭法等技術,提高活性污泥的濃度和活性,增強曝氣池對CN-、COD的去除能力。表1-2 幾種處理方法的主要原理及效果方法名稱主要原理適用范圍及處理效果酸化曝氣-堿液吸收法廢水經(jīng)調節(jié)、加熱后投加硫酸，由發(fā)生塔頂部淋下，空氣自塔底鼓入。生成氰化氫氣體。再用氫氧化鈉溶液吸收2NaCN+H2SO4=2HCN+Na2SO4HCN+NaOH=NaCN+H2O生成氰化鈉溶液

13、，匯集至堿液池，循環(huán)吸收發(fā)生塔底部分離水，再用堿性氯化法處理。進水氰化物500-1500mg/L，出水氰化物為40-60mg/L。發(fā)生塔效果與進水溫度、水量、加酸量等因素有關，當氰化物含量900-1700mg/L時，淋水量2.5m3/h,加酸量4.5-5kg/m3堿性氯化法投加氯系氧化劑，使氰化物第一步氧化為氰酸鹽，第二部氧化為CO2和水CN-+Cl2=CNCl+Cl-CNCl+2OH-=CNO-+Cl-+H2O2CNO-+4OH-+3Cl2=2CO2+N2+6Cl-+2H2O適用于含氰化物濃度較低的廢水處理。PH值控制特別重要，在第一階段加堿，維持PH10的條件下加氯氧化，第二階段加酸，在P

14、H=7.5-8時，繼續(xù)加氯氧化加壓水解法在密閉的容器（水解塔）中加堿、加溫、加壓，使氰化物水解，生成無毒的有機酸鹽和氨HCN+2H2O=HCOOH+NH3NaCN+2H2O=HCOONa+NH3一般控制壓力：0.8-2.0MPa溫度：160-180對廢水含氰濃度的適應范圍較廣。既能處理游離的氰化物，又能處理絡合氰化物，而且去除率較高。操作簡單，運轉穩(wěn)定。但是對COD的去除率較低，工藝較復雜，成本較高生物法采用塔式生物濾池、生物轉盤、表面加速曝氣池、接觸氧化池等利用微生物降解適用于處理含氰含量低的廢水，否則進水先要稀釋。處理效果比較好，費用低。進水含氰量為200-800mg/L，出水含氰量為20

15、mg/L以下，COD相應降低，串聯(lián)處理可以達標焚燒法在爐溫800以上的焚燒爐內直接燃燒適用于濃縮后廢水的處理。處理比較徹底。但是能量消耗大，費用昂貴。1.4設計目的及任務1. 本設計針對的是石油化工中典型非常規(guī)劇毒污染物含氰廢水，將以化纖廠生物濾池法為例進行設計主要設備塔式生物濾池。將高濃度的化纖含氰廢水中的氰(150350mg/L)降到10mg/L以下；2.選用塔設備時要減少塔的體積，克服填料容易堵塞的弊??；3.要妥善處理凈化含氰廢水時產生的有害氣體和廢渣，避免引起二次污染。1.5設計意義眾所周知,極少量的氰化物就會使人、畜在很短的時間內中毒死亡。氰化物亦能刺激皮膚并通過皮膚吸收,對生命構成

16、威脅。據(jù)有關資料1表明,以自由狀態(tài)存在的CN-其致死劑量是0.5-3.5mgkg-1(體重),美國環(huán)境保護署(USEPA)公布的對人體無影響的服用劑量是0.06mgkg-1(體重)。CN-進入人體后便生成HCN,它的作用極為迅速,在含有很低濃度(0.005m gL-1)HCN空氣中,很短時間內就會引起人頭痛、不適、心悸等癥狀；在高濃度(0.1m gL-1)HCN的空氣中能使人在很短的時間內死亡；在中等濃度時2-3min內就會出現(xiàn)初期癥狀,大多數(shù)情況下,在1h內死亡。我國在污水綜合排放標準(GB8978-2000)中明文規(guī)定了氰化物最高允許排放濃度。該標準中,一、二級排放標準最高為0.5mgL-

17、1,三級排放標準最高為1.0mgL-1。為此,工業(yè)生產中排放出來的含氰廢水和廢氣,都必須經(jīng)過徹底處理,合格后才允許排放。 第2部分 塔式生物濾池2.1工作原理塔式生物濾池是一種新型生物膜法廢水處理技術。它的工作原理是:廢水自上而下噴淋在塔式生物濾池的填料上,使廢水在填料的表面形成薄水層,廢水與生長在填料表面的好氣性生物膜相接觸。由于廢水和生物膜之間的分子擴散和物質傳遞,以及好氣性微生物的吸附作用,使廢水中的有機污染物能從廢水薄層向生物膜轉移,從而使廢水得到凈化。微生物吸附了廢水中的有機污染物后,以這些有機物作為生長基質,在有機體的新陳代謝作 用下進行分解與合成。在廢水獲得處理的同時,微生物量不

18、斷增大,生物膜的厚度也不斷增加,生物膜的不斷增厚逐漸增大外界氧向生物膜轉移的阻力,表層生物膜因深度淺、阻力小,尚能保證氧的供給。而生物膜內層則出現(xiàn)缺氧現(xiàn)象,從而適應厭氣菌和兼性菌的生長繁殖。直到 內層貯存的有機營養(yǎng)物完全耗盡時,內層細菌大量死亡和溶解,以至不能支撐表面生物膜,該 部分生物膜終于在水流的沖刷作用下而脫落下來,填料出現(xiàn)更新表面,又重新形成新的生 物膜,生物膜從形成到脫落是一個周期,生物過濾就是這樣不斷地往復循環(huán)。塔式生物濾池處理廢水的工作原理是很復雜的,它包括了廢水的流動狀態(tài)、不同濃度水的混 合、氧的擴散吸收、有機物的分解及微生物的新陳代謝。在這些過程的綜合作用下,廢水中的有機物得

19、以凈化。2.2工藝特征1、加快了有機污染物的傳質速度由于塔式生物濾池形如塔狀,使內部形成較強的拔風狀態(tài),通風良好。廢水自上而下噴淋,水 力負荷高,塔內水流紊動強烈,從而使廢水、空氣、生物膜 三者的接觸非常充分,大大地加快 了有機污染物的傳質速度。2、處理效率高塔式生物濾池的水力負荷可達80-200 m3/ m2d,為高負荷生物濾池的2 -10倍,BOD容積負荷一般可達1.0-3.0kg BOD5/ m3d,比高負荷生物濾池的容積負荷高2-3倍。3、耐有機或有毒物的沖擊塔式生物濾池內部存在著明顯的分層現(xiàn)象。在各層生長繁育著種屬不同,但適應流至該層廢水性質的生物集群,這種情況有助于微生物的增殖、代

20、謝,有助于有機污染物的降解。這種分層的特點使塔式生物濾池能夠承受較大的有機或有毒物的沖擊負荷。4、污泥產量少塔式生物濾池在正常的有機負荷下(1.0-3.0 kgBOD5/m3d),污泥產量約為活性污泥法的1/8 1/3 左 右。加磷系統(tǒng)工業(yè)沉淀水（調節(jié)溫度）含氰廢水空氣出水壓縮空氣工業(yè)沉淀水 1231145678910污泥處理化纖廠含氰（腈綸）廢水處理流程1 調節(jié)池2 廢水泵房3 塔式生物濾池4 溶解槽5 泵6 高位槽7計量設備8沉淀池9噴淋水池10噴淋泵房11抽風機2.3工藝流程2.4塔式生物濾池的設計及運行要點2.4.1設計要點1、塔式生物濾池處理工業(yè)廢水時必要的設備與構筑物（1）、當用于

21、處理含有有毒物的工業(yè)廢水,且入流水質不均勻時,應設置勻質池,以免入流濃 度太低時填料體積不能充分利用 ,同時又能防止?jié)飧哌^高,超過微生物的分解能力和對有 毒物的忍受能力,致使出流有毒物濃度過高,或防止微生物因有毒物濃度太高而被毒死。（2）、必須重視工業(yè)廢水的預處理,以防止廢水中的懸浮物或油脂等堵塞填料。（3）、在塔式生物濾池后設置二次沉淀池,以分離生物膜與水。（4）、如單級塔式生物濾池處理不能達到排放要求時,可考慮回流或與其它生物處理構筑物 串聯(lián)、多級塔串聯(lián)的方案,以保證達到處理效果。2、控制入流水質，對入流水質,其懸浮物的含量及油的含量不能太高。3、選擇適當?shù)奶盍?，選擇的填料,要求其比表面積

22、大,孔隙率大,不易堵塞。為了保證塔式生 物濾池正常運行,在填料體積計算中不僅要考慮有機污染負荷,還要考慮水力負荷以保證水流對填料表面生物膜的沖刷更新作用。4、揮發(fā)物的凈化，當塔式生物濾池用于處理工業(yè)廢水時,如廢水中含有易揮發(fā)的有毒物質,應當考慮揮發(fā)物的凈化,以免有毒物揮發(fā)造成二次污染。揮發(fā)物的凈化方法有兩種:（1）、在塔頂加一段填料,以新鮮水或處理后的水淋灑吸收揮發(fā)的有毒物質。這種方法在采 用任何通風的塔式生物濾池中均可應用。（2）、設置一套充有填料的氣體凈化器,用引風機或反裝的鼓風機從塔體抽風送入凈化器,使有毒氣體與水逆流接觸。氣體凈化器的噴水可用新鮮水或處理后的水。根據(jù)經(jīng)驗,噴淋流 量以控

23、制在處理廢水量的1/12-1/5左右。5、選擇適宜的入流負荷，入流的負荷包括有機或有毒負荷及水力負荷。當采用塔式生物濾池處理工業(yè)廢水時,設計有機負荷有較大的靈活性。當出水水質要求較高時,可以選用較低 的有機負荷,當出水水質要求較低時,可采用較高的有機負荷,以減少運行費用及基建投資。在選用設計水力負荷時,要考慮到與有機負荷的對應性,根據(jù)水力負荷及入流濃度所算出的 有機負荷不應大于設計所選用的有機負荷。6、設置觀察孔，在設計塔式生物濾池時,要在塔體不同的高度開觀察孔,觀察孔應當利于啟 閉,又有防漏水漏風措施。2.4.2運行要點塔式生物濾池處理工業(yè)廢水,當菌種培養(yǎng)馴化、掛膜成功后即投入正常運轉。1、

24、正常運行時,進水水質力求均勻,其懸浮物含量不能太高；進水水量力求均衡,并要求實際運 行負荷要與設計負荷相符。2、每小時檢查一次進水水質、水量及水溫。3、每班上塔檢查一次布水器的運行情況,如發(fā)現(xiàn)堵塞,應疏通若卡住，應加強潤滑。并計數(shù)布水器的轉速,控制轉速小于3轉/分。4、利用各層觀察孔，經(jīng)常檢查微生物的生長情況檢查填料是否有塌陷和堵塞。若塌陷應更換；若堵塞,通?？捎孟旅鎯煞N方法解決:（1）、增大水力負荷。例如某煉油廠在進行處理含油廢水中型試驗時,盡管有機負荷1.0-1.5kgBOD5/ m3d之間,但水力負荷只有34 m3/m2d,運行一段時間后就有堵塞現(xiàn)象。出 水溶解氧幾乎為零。后來用二次沉淀

25、池出水循環(huán),使水力負荷增至152 m3/m2d沖刷4 小時后,出水溶解氧提高,運行恢復正常。（2）、當采用增大水力負荷措施無效時,則應停止使用塔式生物濾池,待干床后,用正常設計 流量洗去干積累物,2-3天即可恢復正常。5、加強對系統(tǒng)的巡檢、對水質、菌液、投放物的化驗分析,做好詳細的運行記錄。6、當塔式生物濾池要求停運時,應關閉上塔進水閥及出水閥,并定時用噴淋水濕潤填料表面 生物膜,以保持塔內生物膜的潮濕。2.5塔式生物濾池的單元流程組合及適用范圍2.5.1單元流程組合在以往的工業(yè)廢水處理過程中,根據(jù)不同的水質及排放要求,采用了不同的處理手段與方法。但由于單一的處理方法不能達到排放的要求,往往需

26、要采用不同方法的串聯(lián)或并聯(lián)來完成 最終處理。塔式生物濾池與其它處理裝置組合并用,可以取長補短,提高凈化效果。二級串聯(lián)的塔式生物濾池系統(tǒng)對于處理后廢水的水質要求較高時,可以采用兩塔串聯(lián)運行的設計。這樣BOD去除率往往可 達90%左右,出水凈化深度較高,常能達到硝化階段。此外,二級塔式生物濾池的運行較靈活,若廢水水量增加,可將二個塔并聯(lián)運行。為了防止一級塔式生物濾池生物膜過厚,也可將串聯(lián) 的二個塔交替地用作第一級塔或第二級塔。塔式生物濾池生物轉盤串聯(lián)系統(tǒng)采用塔式生物濾池一一生物轉盤串聯(lián)系統(tǒng)對制革廢水直接綜合處理時,當進水水質在以下 范圍內可獲得良好的處理效果：pH值6.7一9.3,BOD5150一

27、950mg/L,CODcr500-1900mg/L，Cr3+為 0.6-3.3mg/L。工程實例說明,塔式生物濾池高度為15米,填料高度為13.6米,采用自然通風,水力負荷為1 0一 18m3/m2d。生物轉盤的水力負荷為0.12 m3/m2d。廢水經(jīng)塔式生物濾池生物轉盤 串聯(lián)系統(tǒng)處理后,出水水質可以達到國家排放標準。為保證在水質波動和氣溫變化的情況下水質依然保證達標排放,可在初沉池前投加混凝劑作為補充處理。另外,采用塔式生物濾池一一生物轉盤串聯(lián)系統(tǒng)處理丙烯腈廢水時,在控制進COD和總氰值 時,可獲得出水總氰濃度 0.1mg/L左右,達到國家排放標準。塔式生物濾池一一活性污泥法串聯(lián)系統(tǒng)這兩種工

28、藝方法的串聯(lián)使用,可以取長補短,處理水質條件較差的廢水?；钚晕勰喾▽λ|、水量要求很高。來水水質、水量的突然變化所產生的負荷沖擊以及一時的管理失誤都會造成 不良的后果。而塔式生物濾池則相反。采用塔式生物濾池一一活性污泥法串聯(lián)系統(tǒng)對波動的 水質、水量的穩(wěn)定操作和要求較高的出水水質都有好處。茂名石油工業(yè)公司在潤滑油裝置配套的廢水處理中,采用塔式生物濾池一一活性污泥法(加速曝氣池)系統(tǒng),取其所長,補其所短把塔式生物濾池作為第一級處理。遇到水質波功時,經(jīng)塔式生物濾池使波動減緩,然后再進入作為二級處理的加速曝氣池。此系統(tǒng)設計能力為356.4 *104m3/a。廢水首先去除部分懸浮物和浮油后,再進斜板隔油

29、池除油。經(jīng)二次除油的廢水,用 泵加壓后進入浮選池進一步除油,然后進入塔式生物濾池一一活性污泥法(加速曝氣池)處理 系統(tǒng),凈化水進監(jiān)護池后排放。塔式生物濾池規(guī)格為內徑*高=5.5*22.4(m)三座,單塔處理能力為100-200m3/h。加速曝氣池*H=15*4m，8間。經(jīng)塔式生物濾池一一活性污泥法系統(tǒng)(加速曝氣池)串聯(lián)、兩級生化處理含油廢水,其一般結果為:石油類進水19.9mg/L ,出水0.7 4 mg/L,去除率66.1%；硫化物進水0.21mg/L,出水0.06mg/L,去除率 71.4%；揮發(fā)酚進水 10.2mg/L,出水0.23 mg/L,去除率97.7%；COD進水 262mg/L

30、,出水100mg/L,去除率61.8%。運行結果表明,隨著有機負荷增大,單位容積填料去除BOD5的能力也增大。煉油生產排出的含油廢水中污染物量增大時,塔式生物濾池去除廢水中污染物的能力也隨之增大。這樣,用塔式生物濾池一一活性污泥法系統(tǒng)(加速曝氣池)串聯(lián)時,即使廢水中的污染物量波動,但經(jīng)過 塔式生物濾池處理后,廢水污染物量的波動幅度大大減少,從而保證了加速曝氣池的正常運行。又如廣州百事可樂汽水廠引進美國塔式生物濾池一一活性污泥法系統(tǒng)對百事可樂汽水生產 廢水1500m3/d進行處理達標后排放。氣浮一一塔式生物濾池串聯(lián)系統(tǒng)氣浮一一塔式生物濾池串聯(lián)系統(tǒng)適用于處理人造毛皮廠、腈綸針織廠、純腈綸絨線或以腈

31、綸絨線為主的毛紡廠的染色廢水,經(jīng)處理后的廢水無色透明,CODcr、BOD5和色度等項指標均能 達到國家標準。2.5.2適用范圍1、高濃度有機或有毒廢水的預處理對于含氰(腈)廢水處理,過去水處理工作者側重于對游離氰的去除,近年來由于對氰(腈)類的毒性有了進一步的認識,對絡合氰的研究也頗為視。目前,對于含氰(腈)廢水處理國內外都采用生物法和焚燒法。由于生物法工藝成熟、處理費 用低,所以國內外工業(yè)廢水處理都有采用生物處理的趨向。1972年紡織部組織了科研、設計、生產等十多個單位,共30人左右對腈綸廢水處理進行了攻關,于1973年完成了塔式生物濾池處理腈綸有毒廢水的中試工作。以后推廣應用于上海石 化總

32、廠腈綸分廠、山東淄博合成纖維廠、上海高橋石化公司化工二廠等。通過實際運轉多年,證明效果較好。致所以塔式生物濾池能有效的處理有機或有毒廢水,主要是塔式生物濾池內部存在著明顯 的分層特點,使得能夠承受較大的有機或有毒物的沖擊負荷。因此,塔式生物濾池用于處理 高濃度有機或有毒工業(yè)廢水二級生物處理的第一級,大幅度地去除有機或有毒污染物,以保 證第二級處理經(jīng)常保持良好的凈化效果。2、易發(fā)生污泥膨脹的廢水處理塔式生物濾池用于處理容易發(fā)生污泥膨脹的工業(yè)廢水可獲得滿意的結果。在對環(huán)氧丙烷和 環(huán)氧乙烷廢水進行活性污泥法處理時,由于廢水中的有機物以丙三腈、乙二醇為主,它們既 易生化處理,又易引起污泥膨脹和流失。用

33、塔式生物濾池進行處理時,由于是填料上的生物 膜對廢水進行凈化處理,從而不會發(fā)生污泥膨脹和流失的間題。3、高溫廢水處理采用塔式生物濾池處理高溫廢水,主要是解決某些高溫排放的廢水(50-60)不經(jīng)冷卻塔或其它冷卻設備降溫,直接進行生化處理的問題。目的在于簡化預處理流程,節(jié)省基建投資與 運行費用。高溫廢水生化處理的關鍵問題之一是污泥沉降性能較差,當溫度超40 時污泥幾乎不能 沉降,COD 去除率明顯下降,這是因為隨著溫度升高(由20一40)活性污泥發(fā)生微細化解 體現(xiàn)象,破壞了污泥的凝聚作用。采用塔式生物濾池處理這類廢水時,因其結構和冷卻塔類似,一方面使水溫很快下降,同時,隨著塔內不同高度生長著適應不

34、同溫度的微生物,生化作用 在較高的溫度下仍能強烈進行,并且不存在污泥性能和污泥回流的問題。含有表面活性物的廢水采用塔式生物濾池處理這類廢水,由于沒有表面曝氣或鼓風曝氣,不會產生泡沫,因而能獲 得較好的處理效果。低濃度廢水采用塔式生物濾池處理這類廢水,盡管有機負荷很低,但填料表面仍能生長著一層生物膜。2.6塔式生物濾池的主要構造2.6.1塔體塔體主要起圍擋填料的作用。目前,國內塔式生物濾池多為圓形,一般用磚砌和現(xiàn)場澆筑鋼 筋混凝土或預制板構件在現(xiàn)場組裝,也有用鋼板焊接制作的。近年來,由于塔式生物濾池內使 用了組裝式塑料填料,它們對池壁不產生側壓力,同時,填料的孔隙率大,運行時全部堵塞的 可能性較

35、小,因此,筆者建議以采用鋪框架結構,周圍嵌塑料板或輕質防腐金屬皮。這樣,整 個塔體重量可以大為喊輕,從而節(jié)省基建投資費用。對于塔體與塔高的比例,經(jīng)中國石化總公司試驗研究和使用的結果表明,在 D:H=l:1.34-l:1.60時,塔式生物濾池運行很好。這主要是使用了孔隙率大、阻力小的輕質 塑料填料,塔內空氣中氧向生物膜傳遞的濃度差不需很大的原因。2.6.2填料填料是塔式生物濾池的重要組成部分。對填料的選擇應滿足就地取材、加工容易、價格便宜,單位體積填料面積和孔隙要大而適當,填料具有足夠強度,能承受一定壓力,且本身質輕,能 抵抗廢水、空氣、微生物的腐蝕,且能耐一定的溫度；不含對微生物活動有影響的雜

36、質等基本條件。60年代以后,由于塑料工業(yè)的迅速發(fā)展,各種大孔隙質輕塑料填料的問世,為增加填料的設 置高度和提高填料單位容積處理能力創(chuàng)造了條件。這種填料的典型代表為塑料立體斜交錯 波紋板填料。1985年北京紡織科學研究所為了克服硬性蜂窩管式塑料填料容易發(fā)生生物膜堵塞現(xiàn)象和軟性纖維填料的纖維束中心結成球狀的現(xiàn)象研究成功了一種由變性聚乙烯塑料制成的一種既有一定剛性又有一種柔性的立體狀半軟性填料。半軟性填料的主要特點是:（1）、具有特殊的結構性能和水力性能。不論在有無流體作用下都能保持一定的形狀,并有一定的變形能力。每個填料都是一個獨立單元,都是一個小型布水器和小型布氣器。當廢水 流經(jīng)填料時,可產生明

37、顯的湍流流態(tài),傳質效率高。（2）、填料上面生物膜容易生長,又容易脫落。在充氧效率和去除有機污染能力上都優(yōu)于硬 性管式塑料填料。（3）、具有耐腐蝕、耐老化,加工、運輸、安裝都很方便,而且每個填料都能獨立存在。實側 資料表明,隨著填料上生物膜的增大,比表面積比掛膜時增加30%左右,生物膜生長到一定 厚度后,即自行呈細碎狀脫落,使填料不易堵塞,填料上掛滿生物膜后的重量為填料本身重 量的二倍左右,從而簡化了支撐結構。（4）、對空氣泡有明顯的重復切制作用。半軟性填料的不足之處是比表面積相對較低,表面 較光滑,微生物附著能力相對差一些。半軟性填料既有軟性纖維填料孔隙可變的優(yōu)點,又比硬性蜂窩管式塑料填料使用

38、壽命更長。半軟性填料安裝方式靈活,可根據(jù)不同的廢水水質,采用不同的裝填密度。在塔式生物濾池 中,可采用栓掛式或框架式安裝方式。栓掛式高度以每段1.0-2.0m為宜,框架式可根據(jù)塔體 形狀加工成標準框架塊進行組裝。在塔式生物濾池中采用半軟性填料,只要進水水質適宜,裝填密度合理,通風或氣水比符合要求,處理效果一般是穩(wěn)定的,其有機污染物去除率優(yōu)于 目前采用的其它填料。在塔式生物濾池中,由于進水水質及有機物負荷選用合理,填料上生物膜呈黃褐色且較薄,塔底出水分布均勻,有機物去除率較穩(wěn)定,一般CODcr去除率在45-60 %,BOD5去除率在80-90%左右。目前,礦渣、碎石、焦炭等由于比表面積小、重量大

39、、通風效果差而逐漸被各種新型填料所替代。在選擇塔式生物濾池的填料時要根據(jù)廢水水質、水量、設計的有機負荷、水力負荷、氣候、地理條件,技術經(jīng)濟分析等條件,反復比較,綜合考慮。中國石化總公司長嶺煉油化工總廠在用塔式生物濾池處理煉油廢水時,選用了板規(guī)格1600 *800*410(mm),比表面積為150m2/m3,孔隙率為95%的塑料立體斜交錯波紋板填料。這種填料消除了生物膜堵塞孔隙的可能性,有利于通風和保持生物膜高度的活性。特別適用于BOD較高的廢水處理。由于這種填料具有立體波紋,在水流方向有雙重波，因此,在塔高相等的同等 條件下,比其它填料的流程長度增加20%左右,使廢水與生物膜接觸、氧化的時間增

40、長,有利 于提高處理效率。這種填料使用效果好。2.6.3布水器均勻布水,才能充分發(fā)揮全部填料的作用。布水是否均勻,取決于布水器。塔式生物濾池的布水器分移動式(常用旋轉式)布水器和固定式噴嘴布水器兩種。從國內已建成的塔式生物濾 池所采用的布水器看,移動式(旋轉式)布水器能使廢水均勻分布在填料表面,能穩(wěn)定處理效果。布水器的選材很重要,在以前的布水器設計中,一般采用硬聚氯乙烯材質,但在運行中發(fā)現(xiàn),硬聚氯乙烯管道容易變形和折斷,因此,采用不銹鋼做布水器較為適宜。2.6.4通風孔塔式生物濾池的特點是塔高、填料的孔隙率大、阻力較小,但塔內部形成較強的拔風狀態(tài),通風良好。一般采用自然通風即可滿足要求。通風孔

41、的有效總面積應不小于塔式生物濾池橫 截面積的7.5-10%。塔底空間高一般為0.4-0.6米。為了防止有害氣體揮發(fā),也可采用人工機械通風。當采用機械通風時,宜在塔的上部和下部 裝設吸氣或鼓風的風機。要注意空氣在塔式生物濾池平面上的均勻分布,并注意防止冬天寒 冷季節(jié)池溫降低影響處理效果。第3部分 工藝設計經(jīng)過濾后,稀釋的含氰污水用泵抽到濾池頂部,通過旋轉布水器均勻地分布在濾料(濾料用 樹枝)上,自上而下,與空氣中的氧和濾料上的生物膜充分接觸,使污水中的氰化物被氧化:HCN+2H20=HCOOH+NH3 （a）HCOOH=H2O+CO2在污水被凈化的過程中,污水中H2O的含量是大量過剩的,反應(a

42、)可視為一級反應,根據(jù)物 質不滅定律,取濾池一小段,對污水中的氰化物進行物料平衡,(圖1)進去的量減出去的量 等于去除的量。LGA0hhLGA0HS為塔截面積時,即:LGAh+h-LGAh=-KSGAh (1)整理(1)式得:LGA=-KGASh (2)即為：GAh=-KGAS/L (3)當h無限小時,有:dGAdh=-KGASL (4)將(4)式分離積分:GA0GAXdGAGA=-KSL0Hdh (5)(5)式積分結果為:lnGAXGA0=-KSLH (6)令=L/S即水力負荷,(米3/米2小時)那(6)式可寫成:GAXGA0=e-KHq (7)式 中: GA0、GAX分別為進、出口濃度（克

43、/升或毫克/升）；K去除常數(shù)（小時-1）；H濾料層高度（米）；q水力負荷；L污水流量（米3/小時）；S濾料截面積（米2）。式(7)是塔式生物濾池的基本模式。從中可以看出:去除量與塔高成正此,與水力負荷成反比。提高濾池高度或減少水力負荷都可以提高處理效果。確定式中的K、H、g值，確定方法如下：第一步,根據(jù)已知的進口濃度和出口濃度,(工藝要求)求出Ln(GAX/GA0)值。查出H/q值，用公式（7）算出K值。即：K=-ln(GAXGA0)Hq=-ln(835/432)/ -1.364=0.483第二步,求出K值后,查出H值,再運用公式(7)算出q值。即:q=-KHln(GAXGA0)=-(0.48

44、3*15)/(ln(835/432)=10.99第三步,求出K、H和q值后,根據(jù)已知流量Q(米3/小時),再求濾池道徑D。即:D=Qq0.785*H=45010.990.785*15=1.865q=LS*H=LV米3/米3*小時（V濾料體積，【米3】）。用5作為設計參數(shù)，確定5的去除率。原水5480/，進塔的混合廢水5（混）300/，濾池對5 的去除率取 40%，即出塔廢水5（）180/；將混凝處理出水作為濾池的回流水，控制混凝處理出水5（）120/。運行參數(shù).回流量。根據(jù)進塔、出塔、原水與排水5濃度,確定回流量為 10003/。.池容()。根據(jù)填料類型選取濾池容積負荷,計算濾池容積。其計算公

45、式與參數(shù)選取如下 :V=（Q+Qr)SL=(450+52)*120/1.2=2003 (8)式中 廢水量 ,3/ 回流量 ,3/ 混 -,取120/ 容積負荷,采用塑料填料,取1.25/(3)根據(jù)以上數(shù)據(jù)計算得到 =2003。.塔濾面積()、塔徑()和填料有效高度()。F=VH （9）D=4Fn (10)式中 單池容積 ,3濾池個數(shù) ,設計4座濾池并聯(lián), 每座濾池的=61經(jīng)計算,得 =3.82 ，=13.2，=2.2。.水力負荷校核。表面水力負荷=(+回流)/，一般為80-2003/(2)，經(jīng)計算得=1323/(2),符合要求。配套設施采用規(guī)格為25mm*400mm的直管蜂窩填料,比表面積為2

46、362/3,空隙率為0.943/3分4層布置,每層高為3.3。采用旋轉布水器布水，布水管管徑為50mm。填料用厚度為0.05的鋼筋混凝土滲板承托。承托層滲板設計為格柵條,間距為 25mm；底層滲板采用滲水孔,孔徑為15mm，水孔總面積為塔濾面積的20%。濾池底部(下層)凈空高度為0.6m。塔式濾池出水收集池設計為圓形,直徑為塔徑的1.2倍 ,高度為0.2m。設備一覽表名稱規(guī)格內容塔基四周設有8個（1.44*1m）通風口，進風總面積（11.52m2），是塔截面積的83.1%塔身直徑4.2m，高23.52m，塔壁開有5個（0.9*1.4m）的觀察孔，兼做裝料、采樣和檢修口。濾料：玻璃鋼酚醛樹脂蜂窩

47、孔徑分別為19mm，25mm。濾料有效高度15m，分五層，每層3m，底部兩層，下部濾料孔25mm，上部三層，濾料孔為19mm，每層有格柵支撐。布水器濾池分三層，分設在濾料15m，12m，9m處。材料：不銹鋼管，管徑為76mm，長1935mm。每套四根管子，轉速5-7r/min，水力推動。吸收室高2.84米，內有196個氣泡帽。水風水層高100mm，溢流高度100mm。用噴淋方式補充新鮮水，噴淋水與廢水比例為1:7。上部設有600mm高的聚氯乙烯斜交錯水收器。第4部分塔式生物濾池熱量衡算塔式生物濾池散熱途徑有二。其一是,污水在濾料表面形成水膜，污水與空氣接觸表面大，通過表面蒸發(fā)、接觸散熱及輻射熱

48、交換，污水的熱量散發(fā)于空氣中，空氣不斷流通把熱量帶 到大氣中去，這種散熱稱為氣流散熱，由氣流散熱引起的污水溫降稱為氣流溫降。塔式生物濾池另一散熱途徑是通過池壁把熱量傳導到大氣中去，這種散熱稱為壁導散熱，由壁導散熱 引起的污水溫降稱為壁導溫降。污水的總溫降就是這兩種溫降之和。設污水進塔流量為G1，熱量為Q1，水溫為t1。污水在塔中蒸發(fā)量為G1。污水出塔流量為G2，熱量為Q2，水溫為t2。氣流散熱量為Qq，氣流溫降為tq，壁導散熱量為 Qb，壁導溫降為tb。塔式生物濾池熱平衡式為：Q1=Q2+Qq+Qb(1)Q1為污水進塔時的熱量，可寫為：Q1=rsCsGst1(2)Q2為污水出塔時的熱量，可寫為

49、：Q2=rsCsGs-G2t2(3)Q為氣流散熱量，這部分熱量是由污水蒸發(fā)、接觸及輻射散發(fā)于塔體內的空氣中，并由空氣不斷的流動帶到大氣中去而散失掉的。氣流散熱的結果使污水水溫降低了t。同時污流量 損失了Gz，可用下式表示：QqrsCsGzt1+Gs-Gztq(4)對于流經(jīng)塔式生物濾池的空氣來說，則是吸收了污水的氣流散熱量 Qq，使空氣的含熱量由 進塔時的i1增加到出塔時的i2，因此Qq又可用下式表示：Qq=rqGqi2-i1(5)Qb為壁導散熱，是經(jīng)池壁傳導到大氣中去的熱量，使污水溫度降低tb，可寫為：Qb=rscsGstb(6)Qb的大小與塔壁材料、結構形式及塔內外溫度有關，其關系式為：=-（）根據(jù)以上各式加以運算就可以求解出氣流溫降、壁導溫降及污水總溫降。氣流溫降可由(4)、(5)式得。(4)、(5)兩式相等為：+-經(jīng)運算整理得：-在滿足塔式生物濾池生物氧化所需空氣量的情況下，水蒸發(fā)量約為水量的萬分之幾，因此可 以略去，r1000公斤/m3，1000千卡/公斤及1.293公斤/，式(8)可簡化為：*1.293-1000為單位水量的空氣量，稱為氣水比。氣水比的大小對污水溫度降影響很大。為了盡量避免水溫下降，在能滿足生物氧化所需空氣量的前提下，氣水比越小越好。因此，氣水比可以根據(jù)生物氧化所需