焦化废水处理工艺设计改

精选文库 化工工艺学化工工艺学 课程设计课程设计 240240 万吨 年焦炭焦化厂生物脱万吨 年焦炭焦化厂生物脱 酚工段设计酚工段设计 专业 化学工程与工艺 班级 化工 12 3 班 姓名 陈涛 学号 2012020860 精选文库 目录目录 前言 1 1 焦化废水概述 2 1 1 焦化废水概况 2 1 1 1 焦化废水来源与组成 2 1 1 2 焦化废水的特点及危害 4 1 2 国内外焦化废水处理技术 5 1 2 1 物理化学法 6 1 2 2 生化处理法 7 1 2 3 化学处理法 8 2 水质分析和处理工艺选择 8 2 1 1 来源组成 8 2 1 2 水质特征 9 2 1 3 排放量 10 2 2 排放标准 10 2 3 1 焦化废水水质 10 2 4 处理工艺的选择 10 2 4 1 处理工艺流程选择应考虑的因素 10 2 4 2 工艺对比 11 2 4 3 工艺选择 14 2 4 4 A O 工艺原理 14 2 5 各段工艺去除率 15 3 主体构筑物设计 17 3 1 格栅 17 3 2 集水池 19 3 3 隔油池 20 3 4 调节池 21 3 5 事故池 22 3 6 缺氧池 22 3 8 二沉池 25 3 9 混合反应池 27 3 10 混凝沉淀池 28 3 11 污泥浓缩池 29 精选文库 3 12 回流水井 30 4 设备选型 30 4 1 格栅设计选型 30 4 2 风机选型 30 4 4 废水污泥泵选型 31 4 5 加药装置选型 32 4 5 1 加药装置选型 32 4 6 污泥脱水机选型 32 4 7 搅拌机选型 32 4 8 刮泥机及撇油机选型 33 结论 33 参考文献 34 精选文库 前言前言 水是地球的重要组成部分 也是生物机体不可缺少的组分 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 4 106km3 仅占地球上总水量的 0 3 因此 解决水废染 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 焦化废水是一种高含氮 毒性强的有机工业废水之一 如果 直接排入水体其废染程度大 毒害性强 1 因此 对焦化厂废水 的处理无论在环境还是资源方面显得尤为重要 鉴于可持续发展和环境质量的要求 现决定对某煤焦化有限 责任公司产生的焦化废水进行处理工艺设计 废水产生量为 300t d 废水主要由含高浓度氮焦化废水和生活废水组成 且都 含较高 COD SS 和石油类物质 本文根据该焦化废水浓度高 毒性大的水质特点 设计 A O 工艺对其进行处理 废水中的 SS 石油类物质 COD 等浓度大大降低 使得出水水质达到 废水综合排放标准 GB8978 1996 中的一级排放要求 本 文对各处理单元构筑物进行了设计计算 绘制各处理单元构筑物 图示 以及废水处理站的平面布置图和高程布置图 同时对该废 水处理站进行了投资经济概算 验证废水不仅得到有效处理 且 经济可行 符合可持续发展要求 精选文库 1 焦化废水概述 1 11 1 焦化废水概况焦化废水概况 1 1 11 1 1 焦化焦化废水废水来源与组成来源与组成 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 焦化废水则 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 其主要来源有 2 1 剩余氨水 由炼焦的水分及炼焦过 程中产生的化合物组成 通常情况下 其数量占全部废水的一半 以上 是氨氮废染物的主要来源 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 排废水 其中含有一定数量的酚 氰 苯 硫化物及吡啶碱等 4 焦油车间废水 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 废 水主要是间断地排出高浓度含油 含酸的废水 这部分废水一般 经溶剂脱酚通过蒸氨塔后才能进入生物处理装置 5 古马隆废 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 吡啶 油等废染物的废水 焦化废水产 生的一般工艺流程如图 1 1 所示 3 精选文库 图 1 1 焦化生产工艺流程 焦化废水因受原煤性质 焦化产品回收工序及方法等多种因 素的影响 含有多种废染物 焦化废水是一种含高氨氮 高有机 物 成分复杂的 难处理的有机工业废水 焦化废水中的许多高 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 4 经常接触煤焦油 沥青和某些石油化工溶剂的人 皮肤癌 唇癌以及肺癌的患病率相当高 因为吲哚 萘 吡啶碱 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 精选文库 啡蒽 苯并芘等多种多环和杂环芳香族化合物 PAHs 中有不少 是致癌和致突变物质 氨氮是水体富营养化的主要废染物 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 21 1 2 焦化废水的特点及危害焦化废水的特点及危害 1 水质特点 1 成分复杂 焦化废水组成十分复杂 浓度高 毒性大 核磁共振 色谱 分析显示 焦化废水中含有数十种无机和上百种有机化合物 5 无机废染物主要是大量的氨盐 硫氰化物 硫化物及氰化物 等 有机废染物除酚类化合物以外 还包括脂肪族化合物 杂环 类化合物和多环芳香族化合物等 其中酚类化合物为主 占总有 机废染物的 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 6 2 水质变化幅度大 焦化废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 焦化废水中有机物 以 COD 计 含量高 且由于废水中所含 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 3 0 4 有机物稳定 微生物难以利用 废水的可生化性差 4 废水毒性大 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 精选文库 焦化废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 废水中的氰化物毒 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 30 60mg L 氰化钠为 0 1g 氰化 钾为 0 12g 另外废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 L 或 NO3 N 50mg 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 大量的有机废染物进入水体 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废水直接灌溉农田 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 废水使其腐烂 焦化废水中的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 7 1 21 2 国内外焦化废水处理技术国内外焦化废水处理技术 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 焦化废水处 理普遍的工艺为先去除悬浮物和油类废染物质 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 精选文库 在某些情况下还对废水做排放前的最后深度处理 在美国 炼焦 厂的废水处理工艺为 脱焦油 蒸氨工艺 活性污泥法及污泥脱 水系统 综合看起来 国外的焦化废水的治理方法与我国基本一 致 8 9 1 2 11 2 1 物理化学法物理化学法 1 吸附法 吸附法是利用多孔性吸附剂吸附废水中的一种或几种溶质 使废水得到净化 活性炭是最常用的一种吸附剂 活性炭吸附法 适用于废水的深度处理 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 化废水 处理后出水达到国家排放标准 10 黄念东等研究了细 粒焦渣对焦化废水的净化作用 温度 25 的条件下 酚的去除 率为 98 11 2 混凝和絮凝沉淀法 混凝法是向废水中加入混凝剂并使之水解产生水合配离子及 氢氧化物胶体 中和废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 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废水进行综合治理 使出水中COD 158mg L NH3 N 15mg L 12 近年来 新型复合 混凝剂在焦化废水处理中的应用得到广泛的研究 3 Fenton试剂法 Fenton 13 试剂是由H2O2和Fe2 混合得到的一种强氧化剂 由 于其能产生氧化能力很强的 OH自由基 在处理难生物降解或一 般化学氧化难以奏效的有机废水时 具有反应迅速 温度和压力 等反应条件缓和且无二次废染等优点 因此 近30年来越来越受 到国内外环保工作者的广泛重视 精选文库 1 2 21 2 2 生化处理法生化处理法 生化处理法是一种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 1 A O与A2 O法 目前国内主要采用 A O 与 A2 O 工艺及其变异型脱氮工艺进 行焦化废水的脱氮处理 脱氮效果较好 Zhang Min 14 15 16 等对 A A O 工艺与 A O 工艺进行了比较 实验表明 A A O 工艺在 NH3 N 去除和反硝化方面均优于 A O 工艺 特别是反硝化率方 面 A A O 工艺是 A O 工艺的两倍 目前宝钢一 二期焦化废水 就是对原 A O 工艺优化后 采用了 A A O 17 工艺 目前系统运 行稳定 但由于条件控制复杂 投资费用高 为保证处理效果 运行中污泥及废水回流量较大 增加了动力消耗 且内循环液带 入大量溶解氧 使反硝化池内难于保持理想的缺氧状态 影响反 硝化过程降低了脱氮效率 2 SBR 法 SBR 池兼均化 沉淀 生物降解及终沉等功能于一体 国 内外对 SBR 法研究的结果表明此法工艺简单 运行费用低 运 行管理简单 同时不必设调节池 多数情况下可省去初沉池 SBR 反应池生化反应能力强 处理效果好 能有效地防止污泥 膨胀 耐冲击负荷能力强 工作稳定性强 用它来处理焦化废水 NH3 N 的去除率达 60 传统 SBR 法对焦化废水降解效率不高 18 19 3 氧化沟技术 随着氧化沟技术的发展 出现了一系列脱氮技术与氧化沟技 术相结合的废水处理工艺流程 按照运行方式 氧化沟可以分为 连续工作式 交替工作式和半交替工作式 连续工作式氧化沟 如帕斯韦尔氧化沟 卡鲁塞尔氧化沟 奥贝尔氧化沟在我国应用 比较多 这些氧化沟通过设置适当的缺氧段 好氧段都能取得较 好的脱氮效果 精选文库 1 2 31 2 3 化学处理法化学处理法 1 催化湿式氧化技术 催化温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 该技术的研究始于 20 世纪 70 年代 是在 Zim merman 的湿式氧化技术的基础上发展起来的 湿式催 化氧化法具有适用范围广 氧化速度快 处理效率高 二次废染 低 可回收能量和有用物料等优点 但是 由于其催化剂价格昂 贵 且在高温高压条件下运行 对工艺设备要求严格 国内很少 将该法用于废水处理 20 2 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 同时还可起到脱色 除臭 杀菌的作用 该法不会造成 二次废染 操作管理简单方便 但是 这种方法也存在投资高 电耗大 处理成本高的缺点 同时若操作不当 臭氧会对周围生 物造成危害 因此 目前臭氧氧化法还主要应用于废水的深度处 理 在美国已开始应用臭氧氧化法处理焦化废水 2 2 水质分析和处理工艺选择水质分析和处理工艺选择 2 2 废水来源及特征 2 1 1 来源组成 焦化废水是焦化厂在焦炭炼制 煤气净化及化工产品回收过 程中产生的大量毒性极高的废水 其主要来源有 煤挟带水 精选文库 反应生成水和焦化产品蒸馏 洗涤加入的蒸汽和新鲜水 在与煤 气和产品接触后冷凝或分离出来的废水 包括集气管分离液和初 冷液组成的剩余氨水 氨水工艺中洗氨的富氨水 这两部分废水 经蒸氨 回收 后排出 硫氨工艺中的终冷洗苯水 苯 焦 油 古马隆等化工产品加工的分离水 上述废水量约为 0 25 0 30m3 t 焦 但实际上要大的多 各部分水量见表 2 1 表 2 1 焦化废水的来源 排水地点排放方式水量 m3 t 焦 硫氨工艺连续0 22 0 35蒸氨水 氨水工艺连续0 35 0 83 硫氨终冷水连续0 40 0 60 苯加工连续0 01 0 042 焦油加工连续0 007 0 02 煤气水封水连续0 006 0 017 2 1 2 水质特征 煤中碳 氢 氧 氮 硫等元素 在干馏过程中转变成各 种氧 氮 硫的有机和无机化合物 使煤气中的水分及蒸汽的冷 凝液中含有多种有毒有害的废染物 由于煤中含氮物多 煤气中 含氮 6 12g km3 经脱苯 洗氨后为 0 05 0 08 g km3 所以废水中 含很高的氮和酚类化合物以及大量有机氮 CN SCN 及硫化物 等等 焦化废水中所含废染物分为无机物和有机物两大类 无机 物一般以铵盐存在 包括 NH4 2CO3 NH4HCO3 NH4 2S NH4HS NH4CN NH2 COO NH4 NH4 2xSx NH4CI NH4 2SO4 NH4SCN NH4 2S2O3 NH4Fe CN 3 等 焦化废水中的有机物包括低沸点的苯类和难挥发的中 碱性 及酸性组分 其中酚类化合物有 苯酚 邻甲酚 间甲酚 对甲 酚 二甲酚 邻苯二酚 间苯二酚及其同系物等 杂环类化合物 包括二氮杂苯 氮杂联苯 氮杂苊 氮杂菲 氮杂蒽 吡啶 喹 精选文库 啉 咪唑 吲哚等 多环类化合物包括苯 蒽 菲 苊 苯并芘 等 2 1 3 排放量 排放量 140m3 h 2 2 排放标准 处理要求 据厂方要求 出水应达到 综合废水排放标准 GB8978 1996 一级标准 CODCr 100mg L BOD5 100mg L NH3 N 15mg L SS 70mg L 油类 10mg L 2 3 废水水质 2 3 1 焦化废水水质见表 2 2 2 3 2 4 所示 表 2 2 焦化废水水质 CODCrBOD5NH3 NSS油类 2000mg L 800mg L 150mg L 210mg L 300mg L 表 2 3 生活废水水质 CODCrBOD5NH3 NSS油类 400mg L 200mg L 40mg L 220mg L 100mg L 表 2 4 混合后的水质 CODCrBOD5NH3 NSS油类 1733mg L 733mg L 132mg L 212mg L 267mg L 由上表可知设计参数 CODCr 1733mg L BOD5 733mg L NH3 N 132mg L SS 212mg L 油类 267mg L 水量12 5m3 h 其中废水 6 25m3 h 在生化阶段加入6 25m3 h的自来水作为稀释水 精选文库 2 4 处理工艺的选择 2 4 1 处理工艺流程选择应考虑的因素 废水处理厂的工艺流程系指在保证处理水达到所要求的处 理程度的前提下 所采用的废水处理技术各单元的有机组合 在选定处理工艺流程的同时 还需要考虑各处理单元构筑 物的形式 两者互为制约 互为影响 废水处理工艺流程的选定 主要以下列各项因素作为依据 1 废水的处理程度 2 工程造价与运行费用 3 当地的各项条件 由于该焦化废水含氮量比较高 故脱氮是必须考虑的一项 主要任务 在去除有机物等废染物的同时必须考虑对氮的去除 故选取二级强化处理 可供选取的工艺 A O工艺 A2 O工艺 SBR及其改良工艺 氧化沟工艺 2 4 2 工艺对比 焦化废水含高浓度的氮 因此所选工艺要具有良好的脱氮功 能 以下是对具有脱氮的工艺的特点的比较 1 A2 O工艺 厌氧 缺氧 好氧 二沉池 内回流 废泥回流 图 2 1 2 工艺 精选文库 A2 O 工艺的特点 1 厌氧 缺氧 好氧三种不同的环境条件和不同种类的微生物 菌群的有机配合 能同时具有去除有机物 脱氮除磷功能 2 在同时脱氮除磷去除有机物的工艺中 该工艺流程最为简单 总的水力停留时间也少于同类其它工艺 3 在厌氧 缺氧 好氧交替运行下 丝状菌不会大量繁殖 SVI 一般小于 100 不会发生污泥膨胀 4 污泥中含磷量高 一般为 2 5 以上 2 A O工艺 工艺流程图见图2 2所示 充该工艺具有以下特点 1 反硝化产生碱度补硝化反应之需 约可补偿硝化反应中所 消耗碱度的 50 左右 2 利用原废水中的有机物 无需外加碳源 3 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 4 前置缺氧池可以有效控制系统的污泥膨胀 图2 2 A O生物脱氮工艺 3 氧化沟工艺 反硝化反应器 缺氧 缺氧 硝化反应器 好氧 沉淀池 进水 硝化液回流 回流废泥 剩余废泥 N2 精选文库 氧化沟具有以下特点 1 工艺流程简单 运行管理方便 氧化沟工艺不需要初沉 池和污泥消化池 有些类型氧化沟还可以和二沉池合建 省去污 泥回流系统 2 运行稳定 处理效果好 氧化沟的 BOD 平均处理水平可 达到 95 左右 3 能承受水量 水质的冲击负荷 对浓度较高的工业废水 有较强的适应能力 但是氧化沟水力停留时间长 泥龄长和循环 稀释水量大 4 污泥量少 性质稳定 由于氧化沟泥龄长 一般为 20 30d 污泥在沟内已好氧稳定 所以污泥产量少从而管理简 单 运行费用低 5 可以脱氮 可以通过氧化沟中曝气机的开关 创造好氧 缺氧环境达到脱氮目的 脱氮效率可达 80 但要达到较高的 效果则需要采取另外措施 6 基建投资省 运行费用低 和传统活性污泥法工艺相比 在去除 BOD 去除 BOD 和 NH3 N 及去除 BOD 和脱氮三种情况 下 基建费用和运行费用都有较大降低 4 SBR 工艺 SBR 工艺具有以下特点 1 SBR 工艺流程简单 管理方便 造价低 SBR 工艺只有 一个反应器 不需要二沉池 不需要污泥回流设备 一般情况下 也不需要调节池 因此要比传统活性污泥工艺节省基建投资 30 以 上 而且布置紧凑 节省用地 由于科技进步 目前自动控制已 相当成熟 配套 这就使得运行管理变得十分方便 灵活 很适 合小城市采用 2 处理效果好 SBR 工艺反应过程是不连续的 是典型的 非稳态过程 但在曝气阶段其底物和微生物浓度变化是连续的 尽管是处于完全混合状态中 随时间的延续而逐渐降低 反应 器内活性污泥处于一种交替的吸附 吸收及生物降解和活化的变 化过程之中 因此处理效果好 精选文库 3 有较好的除磷脱氮效果 SBR 工艺可以很容易地交替实 现好氧 缺氧 厌氧的环境 并可以通过改变曝气量 反应时间 等方面来创造条件提高除磷脱氮效率 4 污泥沉降性能好 SBR 工艺具有的特殊运行环境抑制了 污泥中丝状菌的生长 减少了污泥膨胀的可能 同时由于 SBR 工艺的沉淀阶段是在静止的状态下进行的 因此沉淀效果更好 5 SBR 工艺独特的运行工况决定了它能很好的适应进水水 量 水质波动 2 4 3 工艺选择 通过以上比较 选定本废水的处理工艺为 A O 工艺 因为此 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 利用原废水中的有机 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 4 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 废水首 先进入缺氧池 在缺氧池内反硝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 精选文库 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 4 5A O工艺流程见图2 3所示 图 2 3 设计工艺示意图 配水 进水 格栅隔油池浮选池调节池 缺氧池好氧池 硝化液回流 废泥回流 二沉池 排泥 废泥浓缩池 脱水 泥饼外运 排泥 混凝反应池 加混凝剂 混凝沉淀池 出水 精选文库 2 5 各段工艺去除率 2 5 2 本工艺设计各单元去除率见表 2 5 表 2 5 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 进水1733132212267 出水162913220153 隔油池 去除率6 05 80 进水162913220153 出水1531 3132190 910 6气浮池 去除率6 05 80 进水1531 3132190 910 6 出水756 66695 4 10 调节池 去除率50 50 50 10 进水756 66695 4 10 出水378 319 885 9 10 缺氧生化反应 池 去除率50 70 10 10 进水378 319 885 9 10 出水94 59 9 77 3 10 好氧生化反应 池 去除率75 50 10 进水94 59 977 3 二沉池 出水858 915 5 10 精选文库 去除率10 10 80 进水858 915 5 出水76 58 013 9 10 混凝沉淀池 去除率 10 10 10 焦化厂排出的富含大量氨氮的焦化废水经过本工程选用的 A O 工艺 脱氮效果很好 预计可达到国家出水应达到 综合废水排放标准 GB8978 1996 一级标准 CODCr 100mg L NH3 N 15mg L SS 70 mg L 油 类 10 mg L 3 3 主体构筑物设计主体构筑物设计 3 1 格栅 格栅主要是截留废水中的较大颗粒和悬浮物 以确保后续处 理的顺利进行 该焦化废水的 SS 含量不是很高 格栅拦截的废 染物不多 格栅的水力计算示意图如 图 3 1 精选文库 图 3 1 格栅水力计算示意图 设计参数 设计流量 最大流量 140m3 h 则 0 038 m3 s max Q max q 栅条宽度 S 0 015m 栅条间隙 b 0 01m 过栅流速 v 0 6m s 栅前渠道流速 v 0 55m s 栅前渠道水深 h 0 3m 格栅倾角 60 阻力系数 2 42 重力加速度 g 9 81m s2 系数 k 3 进水渠道宽度 B1 0 5m 进水渠道与格栅夹角 20 1 1 格栅间隙数量计算公式 vhb q n sin max 0 038 60sin 0 01 0 3 0 6 1 5 由于水量太小 导致计算出格栅间隙数太少 此处认为设 置格栅间隙数为 n 20 则 有效栅宽 B S n 1 bn 0 5m 设格栅池宽度为 B 0 6m 格栅池高度为 H1 0 6m 精选文库 2 格栅水头损失 sin 2 2 0 02 g v h hkh 式中 h2 过栅水头损失 m h0 计算水头损失 m 得 h0 0 04m h2 60sin 81 9 2 6 0 42 2 2 30 125m 04 0 3 栅渠宽度 L1 1 1 2 tg BB L1 0 14 202 5 06 0 tg 则 L2 0 5L1 0 07m 栅渠总长度 L L1 L2 0 5 1 0 0 14 0 07 0 5 1 0 0 21 2m tg H1 工艺尺寸 L B H 2m 0 6m 0 6m 3 2集水池 集水池的示意图如图 3 2 精选文库 图 3 2 集水井示意图 集水池蓄积流入废水处理厂的废水 废水从这里提升 然后 进入下一阶段的处理 集水井尺寸为 B L H 3 5m 6m 3 5m 钢砼结构 3 3 隔油池 隔油池设在集水井之后 用以除去废水中的油类 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 废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 1 格平流式除油池 精选文库 长宽比 3 5 长深比 5 10 设计水量 总量 Q 12 5m3 h 停留时间 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 设计计算 每格容积 V1 Q1 t 12 5 2 25m3 表面积 S V1 H1 25 1 5 16 67m2 池长 L v t 3 6 1 2 3 6 7 2m 取 L 8m 池宽 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 泥斗尺寸及其容积 泥斗倾角采用 50 斗底尺寸为 0 5 m 0 5 m 上口为 3 5m 3 5m 则泥斗高度 h 3 5 0 5 tan50 2 1 8m 泥斗容积 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 隔油池总高 H H1 h h 1 5 0 4 1 8 3 7m 精选文库 3 4 调节池 调节池图示意图如图 3 3 图 3 3 调节池示意图 1 一般说明 调节池设事故溢流管 池底设泄空管 2 参数选取 池形 方形 停留时间 HRT 4h 3 工艺尺寸 有效容积 V有效 Q HRT 140 4 24 50 m3 净尺寸 L B H 5m 5m 3m 4 工艺设备 1 次提升泵 2 台 1 用 1 备 选用耐腐蚀泵 3 5 事故池 事故池目的在于发生事故时 废水可暂时流入事故池 设置 1 个事故池 设置事故池池容与调节池相等 每个池子尺寸为 长 5m 宽 5m 深 3m 精选文库 3 6 缺氧池 缺氧池 2 座 每座分为 3 廊道 硝化液回流至缺氧池进行硝 化反应 回流量为 37 5m3 h 回流比 1 3 停留时间 18h 池容 V HRT Q 18 12 5 225m3 每座池容 V1 V 2 225 2 112 5m3 池长 L 8m 有效水深 H1 h2 h3 h4 1 25 3 0 1 5 5 75m 式中 h2 悬浮污泥层高度 1 25m 从池底向上至填料下部 h3 填料层高度 3 0m h4 出水区高度 1 5m 超高 h5 0 5m 总高 H H1 h1 h5 6 5m 池宽 B V1 L H1 112 5 8 5 75 2 45m 缺氧池实际结构总体尺寸 长 宽 高为 8m 3m 6m 3 7 好氧池 由于好氧池硝化反应过程中产生酸 需向好氧池定量投加一 定的碱 这里选用 Na2CO3 投加量为 1g L 按生化废水量计 设计参数 设计流量 140m3 h max Q 进水有机浓度 161 92mg BOD L 0 L 出水有机浓度 40 48mg BOD L 1 L 设计容积负荷 0 8kg m3 dM MLSS 3g L 精选文库 f MLVSS MLSS 0 5 污泥浓度 Xr 1g L 污泥含水率 99 1 接触氧化池容积计算公式 M LLQ V 10max 140 0 16192 0 04048 0 8 45 54m3 池体长为 L 10m 宽为 B 5m 分为 2 格 每格长 L 10m 宽 B 2 5m 2 剩余活性污泥量计算公式 fVbXLaQY vr max 式中 进出水 BOD5 差值 Kg m3 r L 接触池容积 m3 V 接触池中 MLVSS 浓度 Kg m3 v X a 0 56 b 0 10 计算 27 2kg d Y 污泥浓度 Xr 1g L 剩余污泥量体积为 W 27 2m3 d 3 曝气量计算 vr VXbSQaO max2 式中 混合液需氧量 kg d 2 O 活性污泥微生物对有机废染物氧化分解过程的需氧率 a 即活性污泥微生物每代谢 1kgBOD 所需氧量 以 kg 计 取 0 5 Q 废水流量 300m3 d Sr 经活性污泥微生物代谢活动被降解的有机废染物量 精选文库 以 BOD 计 Sr 161 92 40 48 10 3 活性污泥微生物通过内源代谢的自身氧化过程的需氧 b 率 即每 kg 活性污泥每天自身氧化所需氧量 以 kg 计 取 0 15 V 曝气池容积 池每日总处理容积 45 54m3 单位曝气池容积内的挥发性悬浮固体 MLVSS 量 v X 取 2kg m3 则 O2 0 5 140 161 92 40 48 10 3 0 15 45 54 2 31 88kg d 1 33kg h 空气量 O2 21 6 33kg h 空气密度 1 205kg m3 所需空气体积流量 6 33 1 205 5 25m3 h 0 09m3 min 出气口量 0 09m3 min 4 曝气系统 A 罗茨风机 2 台 3L13XD B 池底曝气系统 与供气系统配套 C OMS EURO 1000 型曝气管 工艺尺寸 10m 4 5m 6 5m 含超高 h1 0 5m 池体采用钢混结构 池壁为钢筋混凝土 混凝土厚度 250mm I II 级钢筋现浇 C30 混凝土 池壁采用 C25 防水混 凝土 抗渗标号 S6 罗茨风机 2 台 3L13XD 采用 OMS EURO 1000 型曝气管进行曝气 加药量 G 12 5 1 24 365 1000 109 5t a 每天加药量 G0 300kg 即 Na2CO3溶液体积 V 1m3 溶液按 30 配制 精选文库 3 8 二沉池 设计参数 设计流量 0 038m3 s max q 表面水力负荷 q 0 7m3 m2 h 污泥指数 SVI 150mL g 浓缩时间 t 2h 曝气池中 MLSS 3g L 水力停留时间 t 3h 最大流量时水平流速 v 1m s 1 二沉池池底污泥浓度 3 1000 t SVI TSBS 33 6 92 150 1000 mKg 回流污泥浓度 3 7 67 0mKgTSTS BSRS 回流比 6 7 QR 3 Qmax QR 故 R QR Qmax 80 2 二沉池表面积计算公式 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 沉淀区有效容积 V A 2 h 精选文库 15 4 2 1 32 3m3 5 沉淀池长度 L 3 6v t 3 6 1 3 10 8m 6 沉淀区的总宽度 B A L 15 4 10 8 1 4m 7 二沉池产生的污泥 T p ccQ VW 100 1000 100 0 10max 式中 c0 c1 沉淀池进水和出水的悬浮物固体浓度 mg L 污泥容重 Kg m3 含水率在 95 以上时 可取 1000Kg m3 P0 污泥含水率 T 两次排泥的时间间隔 一般取 2h Vw 140 77 3 15 5 100 1000 1000 100 99 2 1 8kg 污泥体积为 V 1 8 1000 0 0018m3 则污泥斗的总体积为 27 2 0 0062 取 27 3m3 设置 1 个污泥斗 8 沉淀池总高度 H h1 h2 h3 h4 h1 h2 h3 h 4 h 4 式中 h1 沉淀池超高 0 3m h2 沉淀区的有效水深 m h3 缓冲高度 m 0 3m h4 污泥区高度 m h 4 贮泥斗高度 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 精选文库 工艺尺寸 10 8m 1 4m 3 4m 该池采用钢混结构 池壁为钢筋混凝土 混凝土厚度 250mm I II 级钢筋现浇 C30 混凝土 池壁采用 C25 防水混凝 土 抗渗标号 S6 设计污泥回流率为 80 污泥产量为 27 3m3 d 含水率 99 污泥泵 4 台 3 9 混合反应池 在混合反应池中进行混凝加药 这里投加的药剂为 PAM 和 聚合硫酸铁 混合均匀后进入混凝沉淀池进行混凝沉淀 混合反 混合反应池池底设置 ZJ 470 型折板浆式搅拌机一台 对废水进 行搅拌混匀 设计流量 Q 12 5m3 h 生化流量 反应时间 t 15min 池容 V Q t S 12 5 15 60 3 13m3 池长定为 2m 宽定为 1 5m 有效工作水深为 1 5m 时符合 要求 药剂投加量 投加聚丙烯酰胺 PAM G 12 5 1 24 365 1000 1000 0 11t a 投加浓度按 1mg L 计 每天投加量 G0 0 3kg 聚合硫酸铁 PFS G 12 5 800 24 365 1000 1000 87 6t a 投加量按 800mg L 计 每天投加量 G0 240kg 3 10 混凝沉淀池 混凝沉淀池用以对二沉池出水进行进一步的处理 使出水进 一步得到净化 混凝沉淀池采用竖流式沉淀池 中间进水周边出 水堰出水 设一座沉淀池 混凝沉淀池表面负荷 1 0m3 m2 h 停 留时间 1h 精选文库 设计流量 Q 12 5m3 h 表面负荷 q 0 8 1 5m3 m2 h 取 q 1 0 m3 m2 h 沉淀池面积 S Q q 12 5 1 0 12 5m2 沉淀池直径 D 4S 14 3 5 124 3 99m 一座混凝沉淀池 取直径 D 4m 停留时间设为 t 1h 有效水深 h1 Qt S 12 5 1 12 5 1m 缓冲层高 h2 0 5m 超高 h3 0 4m 泥斗尺寸 采用泥斗倾角 50 底为 d 1 0m 泥斗高 h4 D 1 0 tan50 2 1 8m 混凝沉淀池总高 H h1 h2 h3 h4 1 0 0 5 0 4 1 8 3 7m 3 11 污泥浓缩池 浓缩池将对混凝沉淀池污泥以及二沉池剩余污泥进行进一步 的浓缩 采用竖流式浓缩池 上清液回流至调节池 污泥量 混凝污泥按生化水量的 3 计算为 0 375m3 h 混凝污泥含水率 p1 99 污泥量 Q 0 375m3 h 9m3 d 污泥总量 Q总 9 27 3 36 3 m3 d 设计参数 污泥池固体通量 M 30kg m2 d 浓缩时间 T 8h 精选文库 污泥固体浓度 C 3 5g L 取 5 出泥浓度 p2 97 浓缩池面积 S Q C M 36 3 5 30 6 05m2 浓缩池直径 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 缓冲层高 h3 0 3m 圆截锥部分尺寸 设圆截锥下底直径为 1m 则其高度为 h4 R r tan50 1 5 0 5 tan50 1 2m 污泥浓缩池总高 H h1 h2 h3 h4 2 0 3 0 3 1 2 3 8m 浓缩后污泥量计算 浓缩池后剩余污泥流量 Q1 Q总 1 p1 1 p2 36 3 1 99 1 97 12 1m3 d 脱水后污泥饼含水率 P3 80 脱水后污泥饼量 Q3 Q1 1 p2 1 p3 12 1 1 0 97 1 0 8 1 82m3 d 精选文库 3 12 回流水井 在二沉池与好氧池之间设置 1 个回流水井 二沉池回流的上 清液流至这里 再由提升泵送至缺氧池 尺寸设置为长宽高均为 3m 精选文库 4 设备选型 4 1 格栅设计选型 根据本工程的水质 水量 选取人工格栅 栅距 10mm 4 2 风机选型 所选鼓风机主要参数如下 选择罗茨风机 数量 2 台 型号 3L13XD 4 4 废水污泥泵选型 所选择的废水污泥泵的详细参数见表 4 1 表 4 1 废水污泥泵的选择 型号数 量 台 扬 程 m 流量 m3 h 功率 Kw 转速汽 蚀 余 量 m 用 途 备 注 SLW25 160A2283 71 129502 3重 油 泵 1 开 1 备 SLW65 100 I A213802 229503提 升 泵 1 开 1 备 SLW125 200B