小型焦化废水处理厂工艺设计开题报告.doc

太原工业学院毕业设计开题报告学 生 姓 名：吴丽雅学号 ：082066105系 部：环境与安全工程系专 业：环境工程论 文 题 目：小型焦化废水处理厂工艺设计指导教师:武建英 2012年3月5日开题报告填写要求1开题报告作为毕业论文答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业论文工作前期内完成，经指导教师签署意见及所在系审查后生效；2开题报告内容必须用按教务处统一设计的电子文档标准格式（可从教务处网页上下载）打印，禁止打印在其它纸上后剪贴，完成后应及时交给指导教师签署意见；3学生的“学号”要写全号（如072074123），不能只写最后2位或1位数字；4. 有关年月日等日期的填写，应当按照国标gb/t 740894数据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法规定的要求，一律用阿拉伯数字书写。如“2009年3月15日”或“2009-03-15”；5. 指导教师意见和所在系意见用黑墨水笔工整书写，不得随便涂改或潦草书写。毕 业 设 计 开 题 报 告一论文研究目的及意义：水是生命的源泉，是人类赖以生存和发展的不可缺少的最重要的物质资源之一。当前，全球都面临着水资源缺乏、水质恶化的严峻形势，水污染问题成为当今世界面临的重要环境问题之一。我国人均水资源占有量仅为2300m3，是世界上人均占有量的1/4，属世界十二个贫水国之一，所以加强对新污染源的控制，改善老资源处理条件，才能从根本上改变我国水质恶化的现状。在现代工业中，没有一个工业部门是不用水的，也没有一项工业不和水直接或间接发生关系。在用煤制焦炭和煤气净化及焦化产品回收的过程中，会产生大量以含酚为主的高浓度有机废水，简称焦化废水。焦化废水的处理一直是国内外污水处理领域的一大难题，几十年来尚未出现突破性的研究成果。焦化废水水量大，水质复杂，含有焦油、苯、酚、氟化物、氨氮、硫化物等污染物，是典型的有毒工业废水，其成分不但难以生物降解，对环境造成严重污染同时也危害人类健康。随着人们对环境认识的不断深入，国家对环保的要求也日趋严格。在污水综合排放标准（gb8979-96）中规定，对新建厂，要求外排污水中的氨氮质量浓度小于15mg/l。对排放重点保持水域的具有致癌性的bop一类污染物，要求装置出口小于30mg/l。由于焦化污水中大量存在氨氮及一些致癌性芳烃，其超标排放对于环境造成了相当严重的污染。因此，为减轻总排污水处理负荷，提高回用水水质，扩大中水回用途径，需对焦化厂生物处理出水进行深度处理，回收利用，这样既减少废水的排放量，同时也减少了工业新水用量，对减轻环境污染、节约水资源和整个行业的可持续发展均具有重要的意义。本次毕业设计此课题的目的主要在于对成分复杂难处理的焦化废水有一个深刻的认识，使理论与实际得到充分的结合。锻炼自己的设计能力，强化自己的专业能力。本次毕业设计要求总平面布置图，通过设计和绘图，使我们系统的熟悉和掌握总图设计方面的内容体系、操作程序，培养我们具有综合运用所学的理论知识去解决实际问题的能力，为今后从事工程实际设计打下基础。参考文献：1胡红伟，欧阳华澎，吴俊峰.a/o+混凝处理焦化厂废水运行效果分析j.水处理技术，2011,39（9）：123-125.2田颖，王丽华，常瑞卿，丁红，王金梅.焦化废水深度处理试验j.环境工程，2011,29（3）：1-5.3杨云龙，白晓平.焦化废水中几种典型难降解有机物的特性研究及处理技术j.重庆环境科学，2001,23(4)：39-41.4李亚新，赵义，岳秀萍，周鑫，杨怀旺，杜金成，姚润生，马健安.生物膜法a2/o2焦化废水处理系统缺氧反应器工艺特性j.industrial water & waste water 工业用水与废水,2008,39（1）：15-19.5田海，孙冰洁（太钢不锈钢股份有限公司焦化厂，山西 太原 030003）.太钢焦化厂废水处理工艺优化及改进j.应用技术 applied technology，20106李长庆.厌氧-缺氧/好氧工艺处理焦化废水生产性试验研究j.给水排水1996，22，（12）:54.7金兆丰，余志荣. 污水处理组合工艺及工程实例m.北京：化学工业出版社.20038冯瑞.生物膜a_2_o_2工艺处理焦化废水的好氧反应器工艺特性中试研究d.太原：太原理工大学9沈耀良，王宝贞.废水生物处理新技术理论与应用m.北京：中国环境科学出版社.2001,167-227.10甘树应，杨青，陈季华，等.前置生物脱氮法处理有机废水的工程设计j.中国给水排水，2000，16(8):25.11马雁林. 焦化废水生物脱氮处理开工调试j. 给水排水，2000，26(12):51.12麦文宁.生物化工废水处理技术及工程实例m.第一版.北京：化学工业出版社、环境科学与工程出版中心.200213郑育毅，廖满琼，林金画. 生物膜-活性污泥联合工艺在高浓度工业废水处理中的应用j. 给水排水，2001，27(10):61.14高廷耀，顾国维，周琪.水污染控制工程（下册）m.3版.北京：高等教育出版社，2007.15白晓慧.超声波技术与污水污泥及难降解废水处理m.工业水处理，2000,20（12）：8-10.16范潇梦，王绍文，王鹤立等.高分散、高传质好氧生化反应器的处理效果j.中国给水排水，2002，18(2):46. 17王秀蘅，刘俊新，李伟光. a/o活性污泥系统与生物膜系统处理煤气废水试验研究j. 给水排水，1997，23(12):25. 毕 业 设 计 开 题 报 告二本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）：1、本课题要研究的问题：现代炼焦化学工业以烟煤为原料，在隔绝空气条件下，加热到960-1000，得到炼钢所需的焦炭。焦化厂除生产焦炭和煤气外，还回收苯、氨、酚等化工产品。焦化废水主要包括煤气的初冷阶段煤气冷凝水、煤气终冷水、煤气洗涤水和煤气发生站的煤气洗涤水、精苯分离水、气柜废水、焦炉水封水及其它场合产生的污水。焦化废水成分多，组分复杂、浓度高、毒性大、难降解。废水中含有数十种无机和有机化合物，其中无机化合物主要是大量铵盐、硫、硫化物、氰化物等；有机化合物除酚外，还有联苯、吡啶、吲哚和喹啉等有机污染物。污染物色度高，属较难生化降解的高浓度有机工业废水。焦化废水中cod，nh3-n和挥发酚等污染物浓度高，这些污染物会对人类、水产及农作物都有极大危害。焦化废水中的氨氮是一种不稳定的物质，在微生物作用下反应生成no2、no2-，no3-是一种致癌物质，并引起胎儿畸形，no3-会破坏血液结合氧的能力，若饮用no3-含量超过10mg/l的水会引起高铁血红蛋白症，甚至发生窒息现象。大量的氨氮排入水体会造成水体富营养化。因此，降低废水中的氨氮含量对减轻焦化废水对环境的危害具有重要意义。为有效地控制水体污染、减少废水排放量，本课题结合焦化废水的特性、来源、危害，具有针对性、适用性的对焦化废水处理工艺设计，使其达到行业排放标准。2、拟采用的研究手段：比较法目前焦化废水一般按常规方法先进行预处理，然后进行生物脱酚二次处理。但是，焦化废水经上述处理后，外排废水中氰化物、cod及氨氮等指标仍然很难达标。针对这种状况，近年来国内外学者开展了大量的研究工作，找到了许多比较有效的焦化废水治理技术。这些方法大致分为生物法、化学法、物化法和循环利用等4类。2.1生物处理法生物处理法是利用微生物氧化分解废水中有机物的方法，常作为焦化废水处理系统中的二级处理。目前，活性污泥法是一种应用最广泛的焦化废水好氧生物处理技术。这种方法是让生物絮凝体及活性污泥与废水中的有机物充分接触；溶解性的有机物被细胞所吸收和吸附，并最终氧化成为最终产物（主要是co2）非溶解性有机物被转化为溶解性有机物 二沉池 空气曝气池进水 出水 回流污泥 剩余污泥 但是采用该技术，出水中的codcr、bod5、nh3-n等污染物指标均难于达标，特别是对nh3-n污染物，几乎没有降解作用。近年来，人们从微生物、反应器及工艺流程几方面着手，研究开发了生物流化床、固定化生物处理技术及生物脱氮技术等。这些技术的发展使得大多数有机物实现了生物降解处理，出水水质得到了很大改善，使得生物处理技术成为一项很有发展前景的废水处理技术。2.2化学处理法2.2.1催化湿式氧化技术催化湿式氧化技术是在高温、高压条件下，在催化剂作用下，用空气中的氧将溶于水或在水中悬浮的有机物氧化，最终转化为无害物质n2和co2排放。 2.2.2焚烧法焚烧法治理废水始于20世纪50年代。该法是将废水呈雾状喷入高温燃烧炉中，使水雾完全汽化，让废水中的有机物在炉内氧化，分解成为完全燃烧产物co2和h2o及少许无机物灰分。焦化废水中含有大量nh3-n物质，nh3在燃烧中有no生成，no的生成会不会造成二次污染是采用焚烧法处理焦化废水的一个敏感问题。研究发现nh3在非催化氧化条件下主要生成物是n2，不会产生高浓度no造成二次污染。从而说明，焚烧处理工艺对于处理焦化厂高浓度废水是一种切实可行的处理方法。然而，尽管焚烧法处理效率高，不造成二次污染。2.2.3臭氧氧化法臭氧是一种强氧化剂，能与废水中大多数有机物，微生物迅速反应，可除去废水中的酚、氰等污染物，并降低其cod、bod值，同时还可起到脱色、除臭、杀菌的作用。2.2.4等离子体处理技术等离子体处理技术是利用高压毫微秒脉冲放电所产生的高能电子(520ev)、紫外线等多效应综合作用，降解废水中的有机物质。等离子体处理技术是一种高效、低能耗、使用范围广、处理量大的新型环保技术，目前还处于研究阶段。有研究表明，经等离子体处理的焦化废水，有机物大分子被破坏成小分子，可生物降解性大大提高，再经活性污泥法处理，出水的酚、氰、cod指标均有大幅下降，具有发展前景。但处理装置费用、较高，有待于进一步研究开发廉价的处理装置。2.2.5光催化氧化法目前，这种方法还仅停留在理论研究阶段。这种水处理方法能有效地去除废水中的污染物且能耗低，有着很大的发展潜力。但是有时也会产生一些有害的光化学产物，造成二次污染。由于光催化降解是基于体系对光能的吸收，因此，要求体系具有很好的透光性。所以，该方法适用于低浓度、透光性好的体系，可用于焦化废水的深度处理。2.2.6电化学处理技术电化学处理技术的基本原理是使污染物在电极上发生直接电化学反应或利用电极表面产生的强氧化性活性物质使污染物发生氧化还原转变。目前的研究表明，电化学氧化能力强、工艺简单、不产生二次污染，是一种前景比较广阔的废水处理技术。2.2.7化学混凝和絮凝化学混凝和絮凝是用来处理废水中自然沉淀法难以沉淀去除的细小悬浮物及胶体微粒，以降低废水的浊度和色度，但对可溶性有机物无效，常用于焦化废水的深度处理。该法处理费用低，既可以间歇使用也可以连续使用。2.3物理化学法2.3.1吸附法 吸附法就是采用吸附剂除去污染物的方法。活性炭具有良好的吸附性能和稳定的化学性质，是最常用的一种吸附剂。活性炭吸附法适用于废水的深度处理。但是，由于活性炭再生系统操作难度大，装置运行费用高，在焦化废水处理中未得到推广使用。2.3.2利用烟道气处理焦化废水由冶金工业部建筑研究总院和北京国维达环保公司合作研制开发的“烟道气处理焦化剩余剩余氨水或全部焦化废水的方法”已获得国家专利。该技术将焦化剩余氨水去除焦油和ss后，输入烟道废气中进行充分的物理化学反应，烟道气的热量使剩余氨水中的水分全部汽化，氨气与烟道气中的so2反应生成硫胺。2.4废水循环利用将高浓度的焦化废水脱酚，净化除去固体沉淀和轻质焦油后，送往焦炉熄焦，实现酚水闭路循环。从而减少了排污，降低了运行等费用，但是此时的污染物转移问题也值得考虑。3、预采用方法：由于生物处理方法既方便又经济合理，本次设计采用生物处理方法，其方法有a/o法、a2-o法、sbr法、生物膜法、生物接触氧化和曝气生物滤池等方法。3.1 a/o法 a/o活性污泥法是一种改进的活性污泥法工艺流程如图：沉淀池好氧池缺氧池 硝化液回流进水 出水 a/o工艺是一种有回流的前置式反硝化生物脱氮工艺，在缺氧池中进行反硝化，在好氧池中进行含碳有机物的去除、含氮有机物的氨化和氨氮的硝化。在好氧池中，发生硝化反应，氨氮被氧化为亚硝酸盐氮和硝酸盐氮。a/o工艺具有很多优点：原污水的大量有机物为反硝化提供了充分的外加碳源，节省了外加碳源的费用；好氧池在缺氧池之后，经缺氧池去除一部分有机物后，好氧池负荷降低，可以对残留的有机物进一步有效去除及完成氨氮的充分硝化；缺氧池前置可以起到生物选择器的作用，有利于控制污泥膨胀。a/o法虽然较普通的活性污泥法有很大的改进，但是依然不能有效地处理焦化废水，原因是焦化废水中的难降解有机物很难在a/o系统中得到降解，而焦化废水中的有毒物质对硝化菌的抑制作用也不能得到消除或减轻。3.2 sbr（序批式活性污泥法） sbr是在同一反应器中，通过程序化控制进水、曝气反应、沉淀、排水、排泥等五个阶段，顺序完成缺氧、厌氧和好氧过程，实现对废水的生化处理。sbr工艺用于处理高浓度和难降解的有机物及生物脱氮、除磷、硫时，均可获得比常规活性污泥好得多的出水水质。3.3 生物接触氧化池 生物接触氧化池是利用固着在填料上的生物膜，吸附和网捕水中有机物，并将之氧化分解使污水得到净化。此工艺容积负荷高、处理时间短、能耗小、易于维护。但是，与活性污泥法相比，工艺构造要复杂些，增加了设计、施工地工作量和难度。3.4 曝气生物滤池 曝气生物滤池是在滤池中装填一定量粒径较小的粒状滤料，滤料表面生长着生物膜，滤池内部曝气。污水流经时，由于滤料具有大的比表面积，其上高浓度的生物膜能够对污水进行快速净化；同时，污水流经时，滤料呈压实状态，利用滤料粒径较小的特点及生物膜的絮凝作用，滤料可截流污水中的悬浮物并进行生物膜的更新。此工艺具有高水力负荷、高容积负荷及高的生物活性，具有生物氧化降解和截流ss的双重功能，生物处理单元之后不需再设二次沉淀池，但是本工艺费用高，需定期进行反冲洗，清洗滤料中ss以及更新生物膜。3.5 aao工艺aao工艺是一种典型的脱氮除磷工艺，其主要由厌氧区、缺氧区、好氧区组成，能够同时做到脱氮、除磷和有机物的降解。原污水和回流污泥一起进入生物选择段，进行泥水和生物相优选，进入厌氧段实现磷的释放后进入缺氧段，硝化液通过内循环回流到缺氧段前，在缺氧反应段中完成反硝化脱氮后进入好氧段，好氧反应段中实现bod去除、硝化和磷的吸收去除。aao工艺的主要特点：（1）本工艺在系统上可以称为最简单的同步脱氮除磷工艺，总的水力停留时间少于其他同类工艺；（2）在厌氧(缺氧)、好氧交替运行条件下，丝状菌不能大量增值，不会发生污泥膨胀，svi值一般均小于100，有利于生物处理后泥水分离；（3）运行中不需投药，两个a段只需轻缓搅拌，以不增加溶解氧浓度，运行费用较低。（4）由于厌氧、缺氧和好氧三个区严格分开，有利于不同微生物菌群的繁殖生长，因此脱氮除磷效果较好。（5）增加了生物选择段，实现了生物活性的选择性要求。4、具体采用技术：表一 （焦化厂废水一般组成成分及含量）成分codbod5氨氮ph含量mg/l2500-45001200-2000400-10006.5-8.5成分酚油分氰化物色度含量mg/