环境工程专业水处理设计-焦化废水处理工艺设计(共75页).doc

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1、精选优质文档-倾情为你奉上摘 要焦化污水中含有大量的氨氮以及多种有毒的有机化合物，如多环芳烃等成分复杂的化合物。从组成成分上讲，焦化污水必然会造成环境污染、影响人体健康。处理焦化污水的方法有许多，生物法以其在经济上可行性较好的特点而得到广泛应用。本文为某焦化厂焦化污水处理工程工艺设计。该工程，规模为3600立方米/日。污水处理流程为：进厂污水从泵房到隔油池，然后流入气浮池，气浮池出水进入调节池，调节池出水进入A/O反应池，再进入二次沉淀池，二次沉淀池出水进入混凝沉淀池，最后出水。污泥的流程为：从二沉池以及混凝沉淀池排出的剩余污泥进入污泥浓缩池，再进入污泥脱水间，最后外运处置。污水处理后的出水优

2、于国家钢铁工业水污染物排放标准(GB1345692)中焦化行业一级标准。选择A/O工艺处理焦化污水，在脱氮方面的效率要明显高于SBR法以及CASS氧化沟等方法。关键词：A/O工艺；焦化污水；脱氮AbstractCoke-plant wastewater generated from coal-cooking processes contains high levels of NH3-N. Apart from NH3-N coke-plsnt wastewater contains various groups of toxic organic compounds such as polynu

3、clear aromatic hydrocarbons (PAHs) and heterocyclic compounds. From a compositional point of view, colk-plant wastewater therefore presents adverse environmental and helth effects.Several methods (physic-chemical and biological methods) have been employed in the removal of NH3-N and COD from coke-pl

4、ant wastewater. The biological methods are most often employed because of their economica advantages over physical-chemical methods. This article is a design of one project for the treatment of coke-plant wastewater.The construction of this project is 3600 m3 per day.The process is that:the wastwate

5、r runs from pump house to grease trap,enters the flotation tank, enters regulation pool, then enters A/O reactor tank, enters the secondary sedimentation tank, then enters the coagulation and sedimentation tank, at last lets out. The process of the sludge is that: the surplus sludge from the sedimen

6、tation tank enters sludge thickener, then enters dehydration house, then it is dehydrated, at last it is carried out of the plant.The outlet water of the plant meets the level one of the National Discharge Standard of Steel industry standards for water pollutants (GB13456-92).Selecting the Anoxic-Ox

7、ic system for the treatment of coke-plant wastewater is more efficient than the craft of SBR and the craft of CASS etc. It can take large quantity of the nitrogen from coke-plant wastewater. Key words：The Anoxic-Oxic; Coke plant wastewater; Taking off the nitrogen目 录专心-专注-专业1 绪论水是地球的重要组成部分，也是生物机体不可缺

8、少的组分，人类的生存和发展离不开水资源。地球上约有97.3%的水是海水，它覆盖了地球表面的70%以上，但由于海水是含有大量矿物盐类的“咸水”，不宜被人类直接使用。这样，人类生命和生产活动能直接利用且易于取得的淡水资源就十分有限，不足总水量的3%，且其中约3/4以冰川、冰帽等固态的形式存在于南北极地，人类很难使用。与人类关系最密切、又较易开发利用的淡水储量约为4106km3，仅占地球上总水量的0.3%。因此，解决水污染、合理地利用水资源是世界各国经济可持续发展的当务之急。焦化污水是一种高含氮、毒性强的有机工业污水之一。如果直接排入水体其污染程度大，毒害性强1。因此，对焦化厂污水的处理无论在环境还

9、是资源方面显得尤为重要。本设计采用A/O工艺对某焦化厂的污水进行处理，以达到国家排放标准，对环境不造成破坏。1.1 焦化污水概况1.1.1 焦化污水来源与组成焦化厂是钢铁企业生产的重要组成部分，焦炭是钢铁冶炼的重要原材料，炼焦回收的化工产品供给许多行业的生产。随着社会、经济的发展，焦化行业已发挥着越来越重要的作用。目前，国内生产焦化产品的厂家达数百家。焦化厂生产的主要任务是进行煤的高温干馏炼焦，以及回收处理在炼焦过程中所产生的副产品。整个生产过程分为选煤、炼焦及化工三部分。焦化污水则产生于炼焦、制气过程及化工产品回收过程，水质复杂，产生量较大2。其主要来源有3：(1) 剩余氨水。由炼焦的水分及

10、炼焦过程中产生的化合物组成。通常情况下，其数量占全部污水的一半以上，是氨氮污染物的主要来源；(2)化工产品工艺排水。包括化工产品回收和精制过程中各有关工段的分离水及各种贮槽定期排水和事故排水；(3) 粗苯终冷水及煤气脱硫和煤气终冷循环的排污水。其中含有一定数量的酚、氰、苯、硫化物及吡啶碱等。(4)焦油车间污水：焦油车间根据有机物的沸点不同，用蒸馏法初步分离各种产品，再经酸碱洗涤分离出粗苯、吡啶等产品。污水主要是间断地排出高浓度含油、含酸的污水。这部分污水一般经溶剂脱酚通过蒸氨塔后才能进入生物处理装置；(5)古马隆污水：从酚、油、重苯中提取古马隆，要经过蒸馏、碱洗、酸洗、中和及水洗，排除含酚、吡

11、啶、油等污染物的污水。焦化污水产生的一般工艺流程如图1.1所示4：煤备煤焦炉煤炭加工焦炭除尘废水除尘废水煤气初冷焦油氨水分离剩余氨水焦油加工焦油精制分离水煤气脱氨煤气终冷煤气脱苯终冷废水蒸苯粗苯分离水粗苯加工精苯分离水古马隆生产古马隆废水净煤气煤气管道水封水图1.1 焦化生产工艺流程焦化污水因受原煤性质、焦化产品回收工序及方法等多种因素的影响，含有多种污染物。焦化污水是一种含高氨氮、高有机物、成分复杂的、难处理的有机工业污水5。焦化污水中的许多高毒性难降解有机物，对生态环境危害极大，如占总有机物的一半以上酚类化合物，可使蛋白质凝固，对人类、水产及农作物都有极大危害6。经常接触煤焦油、沥青和某些

12、石油化工溶剂的人，皮肤癌、唇癌以及肺癌的患病率相当高，因为吲哚、萘、吡啶碱、啡蒽、苯并芘等多种多环和杂环芳香族化合物(PAHs)7-9中有不少是致癌10,11和致突变物质。氨氮是水体富营养化的主要污染物，近年来，国家不仅对COD的排放做了严格的规定，对氨氮的危害也越来越重视，并对氨氮的排放也做了严格的规定。1.1.2 焦化污水的特点及危害1 、水质特点(1)成分复杂焦化污水组成十分复杂，浓度高、毒性大。核磁共振色谱分析显示：焦化污水中含有数十种无机和上百种有机化合物12。无机污染物主要是大量的氨盐、硫氰化物、硫化物及氰化物等。有机污染物除酚类化合物以外，还包括脂肪族化合物、杂环类化合物和多环芳

13、香族化合物等。其中酚类化合物为主，占总有机污染物的80左右，主要成分有苯酚、邻甲酚、对甲酚、邻对甲酚、二甲酚、邻苯二甲酚及其同系物等；杂环类化合物包括二氮杂苯、氮杂联苯、氮杂苊、氮杂蒽、吡啶、喹啉、咔唑及吲哚等；多环类化合物包括萘、蒽、菲及-苯并芘等13。(2)水质变化幅度大焦化污水中氨氮变化系数可达2.7，COD变化系数可达2.3，酚和氰化物浓度变化系数达3.3和3.4。(3)含有大量的难降解物，可生化性较差焦化污水中有机物(以COD计)含量高，且由于污水中所含有机物多为芳香族化合物和稠环化合物及吲哚、吡啶、喹啉等杂环化合物，其BOD5/COD值低，一般为0.30.4，有机物稳定，微生物难以

14、利用，污水的可生化性差。(4)污水毒性大其中含有的氰化物、芳烃、稠环及杂环化合物都是有毒物质，有的甚至是致癌物质，毒性极强。2、危害(1)对人的危害 焦化污水中含有的酚类化合物是原型质毒物，可以通过皮肤、黏膜的接触和经口服而侵入人体体内。高浓度的酚可以引起剧烈腹痛、呕吐和腹泻、血便等症状，重者甚至死亡。低浓度的酚可引起积累性中毒，有头痛、头晕等不良反应。污水中的氰化物毒性很大。当pH值在8.5以下时，氰化物的安全浓度为5mg/L。人食用的平均致死量氰氢酸为3060mg/L，氰化钠为0.1g，氰化钾为0.12g。另外污水中含有大量的氨氮，可能转化为NO2或NO3。人体若饮用了NH4-N 10mg

15、/L或NO3-N50mg/L的水，可使人体内正常的血红蛋白氧化成高铁血红蛋白，失去输氧能力，出现缺氧症状。若亚硝酸盐长时间作用于人体，可引起细胞癌变。(2)对水体和水生生物的危害大量的有机污染物进入水体，会消耗水体当中大量的溶解氧，水体发臭，水质恶化。同时由于有毒物质的进入使得水中水生生物的生存受到影响，鱼类和贝类等的大量减产与死亡，并能通过食物链传递给人类造成食物中毒等。此外，含氮化合物还能导致水体的富营养化，尤其对湖泊等封闭水域的危害更大。(3)对农业的危害采用未经处理的焦化污水直接灌溉农田，将使农作物减产和枯死，特别是在播种期和幼苗发育期，幼苗因抵抗力弱，含酚的污水使其腐烂；焦化污水中的

16、油类物质能堵塞土壤孔隙，含盐量高而使土壤盐碱化；农业灌溉用水中TN含量如超过1mg/L，作物吸收过剩的氮能产生贪青倒伏现象14。1.2 国内外焦化污水处理技术目前，国内80的焦化厂普遍采用的是以传统生物脱氮处理为核心的工艺流程。分为预处理、生化处理以及深度处理。预处理主要采用物理化学方法，如除油、蒸氨、萃取脱酚等；生化处理工艺主要为A/O、A2/O等工艺；深度处理主要工艺有活性炭吸附法、活性炭-生物膜法及氧化塘法。在欧洲，焦化污水处理普遍的工艺为先去除悬浮物和油类污染物质，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盐。在某些情况下还对污水做排放前的最后深度处理。在美国，

17、炼焦厂的污水处理工艺为：脱焦油蒸氨工艺活性污泥法及污泥脱水系统。综合看起来，国外的焦化污水的治理方法与我国基本一致15,16。1.2.1 物理化学法1、吸附法吸附法是利用多孔性吸附剂吸附污水中的一种或几种溶质，使污水得到净化。活性炭是最常用的一种吸附剂，活性炭吸附法适用于污水的深度处理。刘俊峰等采用高温炉渣过滤，再用南开牌H2103大孔树脂吸附处理含酚520mg/L、COD3200mg/L的焦化污水，处理后出水达到国家排放标准17。黄念东等研究了细粒焦渣对焦化污水的净化作用，温度25的条件下，酚的去除率为98%18。2、混凝和絮凝沉淀法混凝法是向污水中加入混凝剂并使之水解产生水合配离子及氢氧化

18、物胶体，中和污水中某些物质表面所带的电荷，使这些带电物质发生凝集，是用来处理污水中自然沉淀法难以沉淀去除的细小悬浮物及胶体微粒，以降低污水的浊度和色度，但对可溶性有机物无效，常用于焦化污水的深度处理。 该法处理费用低，既可以间歇使用也可以连续使用。上海焦化总厂选用厌氧- 好氧生物脱氮结合聚铁絮凝机械加速澄清法对焦化污水进行综合治理，使出水中COD158mg/L，NH3-N1001001009095较好稳定一般一般A/O约100100约1009095较好稳定一般一般氧化沟1001009095一般稳定简便适应SBR1001009099一般一般简便适应注：将上述工艺分别与传统活性污泥法进行对比，将传

19、统活性污泥法经济技术参数设为100。通过以上比较，选定本污水的处理工艺为A/O工艺。因为此工艺工艺流程简单，基建费用及运行费用较低，而且脱氮效果较好，反硝化菌还可以去除一些难降解有机物。该工艺又称为前置缺氧好氧生物脱氮工艺。反硝化产生碱度补充硝化反应之需，约可补偿硝化反应中所消耗碱度的50%左右；利用原污水中的有机物，无需外加碳源；利用硝酸盐作为电子受体处理进水中有机物，这不仅可以节省后续曝气量，而且反硝化菌对碳源的利用更广泛，甚至包括难降解有机物；前置缺氧池可以有效控制系统的污泥膨胀。2.2.4 A/O工艺原理A/O工艺由两部分组成：缺氧反应池和好氧反应池。污水首先进入缺氧池，在缺氧池内反硝

20、化细菌利用原水中的酚等有机物作为电子受体将回流的硝化液液中的NO2和NO3还原成气态氮化合物N2、N2O。反硝化出水流经过好氧池曝气后，残留的有机物被氧化，含氮化合物被硝化，硝态氮随硝化液回流至缺氧池进行反硝化。本工艺在生化池中设置填料，形成缺氧好氧生物膜处理系统，从而本处理系统的处理效果会大大改善，由于系统的稳定性会增强，故运行过程中的管理也会变得更为便捷。污泥回流的目的在于维持反应池中的污泥浓度，防止污泥流失。混合液回流的目的为反硝化提供电子受体(NO2和NO3)，同时达到去除硝态氮的目的。2.2.5 A/O工艺流程配水格栅调节池缺氧池好氧池浮选池二沉池混凝反应池混凝沉淀池污泥浓缩池进水出

21、水泥饼外运脱水隔油池污泥回流硝化液回流排泥排泥加混凝剂 污水 回流污泥 回流硝化液 污泥图2.3设计工艺示意图2.3 各段工艺去除率1、该焦化厂污水水质见表2.2。表2.2 污水水质CODCrBOD5NH3-NSS油类2000mg/L610mg/L200mg/L220mg/L230mg/L2、本工艺设计各单元去除率如表2.3。表2.3 各单元进出水浓度、去除率水质指标CODCr(mg/l)氨氮(mg/L)SS油类(mg/l)隔油池进水2000200220230出水188020020923去除率6%-5%80%气浮池进水188020020946出水1767.2200198.69.2去除率6%-5

22、%80%调节池进水1767.2200198.69.2出水883.610099.38去除率-缺氧生化反应池进水883.610099.38出水441.82089.48去除率50%80%10%10%好氧生化反应池进水441.82089.4-出水110.510 80.58去除率75%50%10%-二沉池进水110.51080.5-出水99.510108去除率10%3% 90%-混凝沉淀池进水99.5-出水84.610108去除率 15%5%-焦化厂排出的富含大量氨氮的焦化污水经过本工程选用的A/O工艺，脱氮效果很好，预计可达到国家钢铁工业水污染物排放标准(GB1345692)中焦化行业一级标准(COD

23、Cr100mg/L，NH3-N10mg/L，SS70 mg/L,油类8 mg/L)。3 主体构筑物设计3.1 集水井集水井蓄积流入污水处理厂的污水，污水从这里提升，然后进入下一阶段的处理。集水井尺寸为BLH=3.5m6m3.5m，钢砼结构。3.2 隔油池隔油池设在集水井之后，用以除去污水中的油类，采用平流式隔油池。平流式隔油池的特点是构造简单、便于运行管理、油水分离效果稳定。污水从池子的一端流入，以较低的流速流经池子，流动过程中，密度小于水的油粒浮出水面，密度大于水的重油杂质沉于池底。为了及时排油及排除底泥，在池底设置刮油刮泥机，泥斗设置重油泵，重油及污泥被收集在泥斗中，由重油泵提升排出。隔油池上端设置撇油机以除去漂浮的轻油。1、设计参数：采用2格平流式除油池长宽比：35长深比：812设计水量：总量Q=75m3/h，每格水量Q1=37.5 m3/h停留时间：t=24h 取t=2h水平流速：v=12mm/s 取v=2mm/s有效水深：H1=12m 取H1=1.5m2、设计计算：每格容积V1=Q1t (3.1) =37.552 =75m3表面积：S=V1/H1 (3.2) =75/1.5=50m2池长：L=vt3.6 (3.3) =223.6 =14.4m取L=15m池宽：B=S/L (3.