宁夏灵武市污水处理初步设计计划书.doc

宁夏灵武市污水处理初步设计计划书第一章 工程区域概况及自然条件1、 厂址自然地理概况1.1 地理位置本工程厂址位于宁东宝丰煤化工综合项目区内。项目区位于宁夏灵武市东北约20km；银川市东南约35km；南距黎家新庄中心区约5km。银青高速公路及与其平行的三级公路从项目区西部边界外通过。正在建设的太中银铁路从园区南面通过。1.2 厂址所在场地的地形、地貌情况工程用地南高北低，用地范围内无永久性建构筑物。1.3 地表水概况项目区旁边有一条冲沟通过，深约8m，该沟为水洞沟的一支流。2、气象资料以下资料由甲方提供。1) 极端最高气温 41.4 2) 极端最低气温 -28.0 3) 年平均气温 8.8 4) 年平均大气压力 889.5hPa 5) 年平均降水量 212.1mm 6) 日最大降水量 95.4mm 7) 最大积雪深度 13.0cm 8) 全年平均风速 3.1m/s 9) 30年一遇最大风速 20.7m/s 10) 基本风压 0.45kN/m211) 基本雪压 0.25kN/m2 12) 冬季采暖室外计算温度 -15 13) 夏季通风室外计算温度 27 14) 冬季空调室外计算温度 -18 15) 夏季空调室外计算温度 30.6 16) 土壤标准冻深1.09m3、水源本项目水源根据规划取自鸭子挡水源调节水库，该水库调节总容量为5100104m3，其中一期工程（至2010年）调节容量为2855104m3。鸭子挡水库至本区规划有马莲台专线给水管线工程，本项目生产及生活用水直接取自该管线。4、电源本项目位于宁夏宁东能源化工基地宝丰能源循环经济项目区，项目地理位置在宁夏回族自治区灵武市横山堡乡。项目所在地宁东规划区在古窑子建有一座110kv变电所 ，现有2台25MVA主变，电压为110/35/6kV；羊肠湾建有一座110kv变电所 ，现有2台16MVA主变，最终容量为2X31.5MVA。目前宁东规划区总供电容量为82MVA。宝丰能源循环经济项目区目前施工用电均从附近的任家庄变电站35kv引入。随着一批新项目的开工投产，任家庄变电站将无法满足企业用电。因此企业要发展必须自己解决用电问题。本项目拟建五台汽轮机组，发电量共计125000kW。5台发电机发电电压为10kV，经过2台40MVA变压器升压后接入35kV的不同母线段。5、公用工程规格5.1 循环水供水温度30供水压力0.45MPa（G）回水温度40回水压力0.20MPa（G）污垢系数3.4410-4 m2K/WPH75.2 新鲜水、生活水符合生活饮用水卫生标准GB57491985卫生标准的自来水。5.3 供热本项目全厂蒸汽管网初步参数确定如下：高压蒸汽（HP）： 9.71MPa(G) 540中压蒸汽（MP）： 4.0MPa(G) 400低压饱和蒸汽： 1.0MPa(G) 1805.4 仪表空气压力0.70MPa(G)（装置内按最低0.60MPa(G)考虑）温度40压力露点-40尘含量1mg/m3尘含粒度3um无油5.5 工艺空气压力0.7MPa（G）（装置内按最低0.60MPa（G）考虑）温度40压力露点-40尘含量1mg/m3尘含粒度3um5.6 氧气压力8.8MPa（G）纯度99.6Vol5.7 电（1）35kV AC、3 相：主进线；（2）10kV，AC、3 相：用作10kV电动机电源10kV降压变压器电源；（3）380VAC/220V AC、3相或单相：低压动力及照明配电系统电源，接地型式采用TN-S；（4）220V AC、单相电源：用作一般照明灯具电压，低压控制电源；（5）12V AC：检修照明用电压；（6）220V DC：10kV及以上开关柜操作电压；（7）容量大于等于200kW的电机电压采用10kV，AC。低压380V电动机的容量原则上一般不大于200kW，但特殊情况，也可不受此规定限制。（8）DCS及关键仪表220V，来自UPS第二章 水量、水质及处理要求1、废水水量、水质根据技术协议及宁夏宝丰能源有限公司提供的相关资料，污水处理站的处理能力按550m3/h设计。其中生活污水为168m3/h，各类废水的水质水量统计、水质加权平均值及设计值详见表21。 说明：根据技术协议，综合污水TDS1000 mg/L、氯化物250 mg/L、硫酸盐250 mg/L、总硬度450 mg/L、二氧化硅50 mg/L,也即涉及污水含盐量的水质指标符合设计出水水质要求。5宁夏宝丰能源有限公司污水处理工程初步设计说明书 同济大学建筑设计研究院表21 甲方所提供的待处理废水水质、水量单位/污水性质水量（m3/h）CODSS氨氮/总氮石油类挥发酚氰化物硫化物正常最大（mg/L）（mg/L）（mg/L）（mg/L）（mg/L）（mg/L）（mg/L）（一）易处理部分生活污水部分选煤0.50.540040焦化5.025.040040电厂5.05.040040甲醇（含预留）10.622.640040厂前（含预留）89.089.040015040公用工程部15.015.040015040二甲醚（预留）3.03.040040醋酸（预留）8.08.040040小计136.1168.1生产污水部分煤矿18.018.0505050部分甲醇（含预留）58.768.7450常压催化80.080.01200505051二甲醚（预留）16.016.01500醋酸（预留）40.040.08800小计212.7222.7（二）难处理部分焦化蒸氮废水(含苯加氢生产废水)93.55105.55400035030040010002050煤焦油生产废水4.04.0150001009600200冲洗水8.08.020015020甲醇生产废水13.017.0450生产污水14.819.811571593503009小计133.15154.15加权平均481.95544.9518552261091163291714设计值55020002501501503502015第 8 页 共 108 页宁夏宝丰能源有限公司污水处理工程初步设计说明书 同济大学建筑设计研究院2、排放标准根据夏宝丰能源有限公司提供的要求，污水处理站出水需回用至生产车间，回用标准执行城市污水再生利用 工业用水水质（GB/T19923-2005）敝开式循环冷却水系统补充水水质标准。具体指标值详见表22。表22 设计出水水质及回用标准序号指标名称单位出水水质回用标准01pH6.58.56.58.502CODmg/L606003BOD5mg/L101004浊度NTU5505氨氮mg/L101006铁mg/L0.30.307锰mg/L0.10.108石油类mg/L1109余氯mg/L0.050.0510粪大肠菌群个/L20002000第 40 页 共 108 页第三章 设计依据、范围及原则1、设计依据1) 宁夏宝丰工业园区污水处理站工程设计方案第三版，同济大学2) 设计合同、技术协议及相关会议纪要3) 宁夏宝丰能源有限公司提供的其它相关的传真件和邮件4) 宁夏宝丰能源集团有限公司提供的、宝丰能源循环经济项目区总体工程设计统一规定5) 宁夏宝丰能源集团有限公司所提供的厂区总平资料、废水水量及水质资料等。2、设计范围本工程的设计范围为待处理废水进入处理站起，处理后废水排出处理站止。包括：1) 工艺流程、通用设备设计、选型2) 工艺非标设备设计3) 工艺管道系统设计4) 控制系统设计5) 建筑结构设计6) 给排水、采暖、通风、照明设计3、设计采用的主要规范和标准1) 城市污水再生利用 工业用水水质（GB/T19923-2005）敝开式循环冷却水系统补充水水质标准2) 污水综合排放标准GB8978-19963) 室外排水设计规范（GB50014-2006）4) 室外给水设计规范（GB50013-2006）5) 污水再生利用工程设计规范（GB50335-2002）6) 建筑给水排水设计规范（GB50015-2003）7) 给水排水管道工程施工及验收规范（GB50268-97）8) 泵站设计规范（GB/T50265-97）9) 城镇污水处理厂污染物排放标准GB18918-200210) 城市污水处理厂废水、污泥排放标准CJ3025-9311) 城市污水处理厂附属建筑和附属设备设计标准CJJ31-8912) 城市污水处理厂运行、维护及其安全技术规程CJJ60-9413) 火灾自动报警系统设计规范GB50116-98 14) 建筑设计防火规范GBJ16-87（2001年版）15) 建筑灭火器配置设计规范GB50140-200516) 给水排水工程构筑物结构设计规范GB50069-200217) 建筑结构荷载规范GB50009-200118) 建筑地基基础设计规范GB50007-200219) 混凝土结构设计规范GB50010-200220) 建筑抗震设计规范GB50011-200121) 构筑物抗震设计规范GB50191-9322) 砌体结构设计规范GB50003-200123) 建筑地面设计规范GB50037-9624) 建筑桩基技术规范 JGJ94-9425) 混凝土结构工程施工质量验收规范GB50204-200226) 给水排水构筑物施工及验收规范GBJ141-9027) 地基与基础工程质量验收规范 GB50202-200228) 建筑内部装修设计防火规范GB50222-9529) 动力机器基础设计规范GB50040-9630) 工业企业设计卫生标准TJ36-7931) 工业企业采光设计标准GB50033-9132) 供配电系统设计规范GB50052-9533) 低压配电设计规范GB500549534) 供配电系统设计规范GB500529535) 电力工程电缆设计规范GB502179436) 电力装置的继电保护和自动装置设计规范 GB500629237) 工业企业照明设计标准 GB500349238) 建筑物防雷设计规范GB5005794（2000版）39) 工业与民用电力装置的接地设计规范 GBJ658340) 自动化仪表选型规定HG 2050792 41) 仪表供电设计规定HG 2050992 42) 仪表系统接地设计规定HG 2051392 4、设计原则4.1废水处理设计原则1) 严格执行国家及地方标准的各项规定，确保出水指标达到规定的标准。2) 充分考虑待处理废水的种类、水质特点及水量的区别，合理确定处理工艺，确保出水达标。3) 工艺流程稳定、高效，抗冲击负荷能力强，运行灵活，设备布置合理，结构紧凑。4) 根据技术成熟、经济合理的原则进行总体设计和单元构筑物设计，并充分注意节能，力求减少动力消耗，以节约能源，降低处理成本及运行费用。5) 妥善处置废水处理过程中产生的污泥和栅渣等污物，避免造成二次污染。6) 设备选型、匹配得当，运行稳定可靠，性价比高，维护保养简单，使用寿命长。7) 设置必要的监控仪表，运行管理尽量考虑自动化，以提高管理水平，减少人员编制。监控仪表和自动化设备应运行稳定，维修维护方便。8) 在保证工程要求的条件下，尽量降低工程投资和运行成本，提高经济效益，并实现眼前利益与长远利益的有机结合，实现最佳价格性能比。4.2污泥处理设计原则1) 根据环保要求，设计对污泥进行稳定化、无害化和减量化处理。2) 根据废水处理工艺，按其产生的污泥量、污泥性质，结合自然环境及处置条件选用符合实际情况的污泥处理工艺。3) 采用合适的脱水方法，脱水后污泥含固率大于20。4) 妥善处置污水处理过程中产生的栅渣、沉砂和污泥，避免二次污染。第四章 污水处理工艺的确定1、焦化废水特点及处理方法1.1 焦化废水的来源焦化厂是以煤为原料生产焦炭的工厂，同时生产化工产品和煤气，生产过程一般可分为煤的准备、炼焦、煤气净化和回收以及化学产品精制等步骤。焦化废水的来源主要来自两个方面：其一是来自装入炼焦炉的煤：主要是煤的运输、破碎和加工过程中的除尘洗涤水，焦炉装煤或出焦时的除尘洗涤水，焦炭转运、筛分和加工过程的除尘洗涤水。这类废水主要含有高浓度悬浮固体（煤屑、焦炭颗粒物），一般经澄清处理后可重复使用。其二是产生于焦化生产过程中的生产污水、蒸汽等。焦化生产工艺及污水来源见图41。图41 焦化生产工艺流程及污水来源精苯分离水古马隆生产古马隆污水粗苯加工蒸苯煤气管道水封水煤气脱硫净煤气煤气脱苯焦油氨水分离除尘污水备煤焦油精制分离水焦油加工剩余氨水煤煤气终冷煤气脱氮终冷污水煤气初冷焦炉除尘污水焦炭加工焦炭1.2 焦化废水的特点不同焦化厂的焦化废水因煤原料和副产品回收工艺的不同，其所含污染物的种类和含量会存在较大区别。通常，焦化废水有机物、氨氮浓度较高，所含有机物种类繁多，以酚类化合物、多环芳香族化合物、氮硫杂环化合物及脂肪族化合物为主。1.2.1 有机物以酚类化合物为主，含结构复杂的难降解物质焦化废水有机物种类繁多，以酚类化合物为主，酚类化合物会引起蛋白质变性沉淀，对生物细胞直接产生毒害作用，使生物细胞失去活力。但是，经驯化的微生物能高效地降解酚类化合物，降解率可达99%以上。焦化废水中含较多的毒性难降解有机物。有机物如苯、吡啶、邻苯二酚、间苯三酚、二萘酚、萘、氯苯等在生化过程中抑制微生物的呼吸作用，而且这些有机物在生物降解过程中还存在互相干扰、抑制的作用。复杂的有机成分在生物处理过程中的演变也复杂，一些顽固的难降解有机物及中间产物最后仍残留在生物处理后的出水中。1.2.2 氨氮浓度高焦化废水含较高的氨氮浓度，通常经蒸氨处理后仍达到250mg/L左右。当氨氮浓度超过100mg/L时，硝酸菌呈现明显的自抑制特性，并随着氨氮浓度的升高，抑制性增大，硝酸菌的比增长速率减小。此外，焦化废水中含有的部分有机物对硝酸菌也具抑制作用，这些有机物见表4-1：表4-1 焦化废水中抑制硝酸菌活性的有机物化合物名称苯胺苯酚邻甲酚间甲酚对甲酚氰化钠抑制的浓度(mg/L)7.75.612.811.416.50.651.2.3 水质、水量波动大焦化废水来源于不同的生产或回收车间，这些车间因各自的生产条件影响使产生的废水水质、水量波动较大。总之，焦化废水中的COD、NH3-N和酚、氰的浓度较高，有机物成分复杂，大多以芳香族及杂环化合物的形式存在，且含有一些有毒的物质，是一种可生化性差、处理难度大的工业废水。1.3 焦化废水处理技术的研究和应用现状焦化废水的处理工艺可分为物化法和生物降解法。国内外焦化废水处理工艺一般遵循两种思路，其一为以生物降解法为主体的“预处理生物处理后处理”物化、生物组合工艺；其二为单独采用物化工艺，如利用高级氧化技术将焦化废水的有机污染物完全氧化为水和二氧化碳，该工艺仍处于实验研究阶段。1.3.1 物化处理技术的研究1.3.1.1 微电解（内电解）法微电解法（内电解法）是根据电化学原理，铁屑和碳化铁的电极电位不同组成微型原电池，电极反应产生具有高化学活性的新生态氧和Fe2+，新生态氧能和废水中的污染物质发生氧化还原反应，使废水中的难降解物质转化为易降解物质，提高废水的可生物降解性，而微电解生成的铁离子在加碱后生成絮状沉淀，能去除废水中的部分有害物质。1.3.1.2 混凝沉淀在碱性条件下，用次氯酸盐氧化三价铁得到高铁酸钾，该物质集消毒、氧化、絮凝、吸附及助凝为一体，利用高铁酸钾的强氧化性，可使焦化废水中的酚被充分氧化而得以去除。当K2FeO4的投加量为10mg/L、焦化废水的酚起始浓度为0.4mg/L时，酚去除率可达98%以上。目前研究的混凝剂包括聚硅酸盐类、高铁酸钠、聚合硫酸铁（PFS）等。1.3.1.3 吸附法研究的吸附剂包括膨润土、沸石等。1.3.1.4 湿式空气氧化技术（CWO）CWO技术是在高温高压条件下，在装填催化剂的反应装置内，利用空气（或氧气）催化氧化废水中的有机物，使之完全氧化为二氧化碳和水，同时脱臭、脱色及杀菌消毒，从而达到处理废水的目的。CWO技术工业化应用装置由反应器、预热器、加热器、冷却器、气液分离器、空气压缩机、升压水泵、热媒油加热炉等主要设备组成。研究表明，在250、5.0Mp的工作条件下，进水COD、氨氮浓度分别为10664mg/L和1268mg/L的焦化废水经CWO装置处理后出水COD、氨氮浓度分别可达到65mg/L和0mg/L（未检出）。1.3.1.5 物化组合工艺根据焦化废水的所含污染物类型，可设计针对性强的物化组合工艺。M.K.Ghose等的研究表明，在焦化废水COD、BOD和氨氮分别为692.11mg/L、80.60mg/L和454.95mg/L时，经蒸氨吹脱、沸石吸附、多介质过滤和活性炭吸附组成的物化组合工艺处理后，出水COD、BOD和氨氮分别可达到15mg/L、7mg/L和42mg/L。焦化废水属高浓度有机废水，完全采用物化处理成本高，因此在实际应用中物化处理工艺多用于废水预处理以改善生物处理段的进水水质和用于生物出水深度处理使废水达到排放标准。1.3.2 生物处理技术的研究1.3.2.1 厌氧水解对高浓度难降解有机废水，在好氧生物处理前先通过厌氧水解酸化提高废水的可生化性已成为水处理界的一个共识。但我校的调研发现，目前国内焦化废水处理工程中采用厌氧水解工序的尚不多见，有的工程公司甚至直言不需要采用厌氧水解或认为厌氧没有效果。本方案认为，水解酸化技术应用于高浓度焦化废水主要有以下好处：（1）提高废水的可生物降解性：水解酸化菌耐高浓度酚毒害的能力远远高于好氧细菌，并可将苯环打开，有利于后续的好氧降解。（2）本身可以降解COD。（3）厌氧本身无需氧气供给，为节能工艺，能耗低，减少运行费用。同时后续好氧负荷降低，能耗也低。图42 焦化废水COD、BOD5的厌氧水解降解曲线图42给出了我校承担的包钢焦化厂焦化废水COD、BOD5的厌氧水解降解曲线。可见，（1）厌氧水解对焦化废水COD、BOD均具有较好的降解作用，反应4小时，COD、BOD分别由1676 mg/L和832mg/L 降低到914 mg/L和496mg/L，去除率分别为45.5和40.4%。随着反应时间的延长，废水的COD逐步降低，反应进行到8小时， COD降低到887mg/L，至反应48小时，COD降低到774mg/L。（2）厌氧水解去除COD、BOD的速率表现出先快后慢的规律。在厌氧水解反应的前4小时，微生物优先利用易降解有机物使废水的COD、BOD5大幅度降低，随着更多的复杂大分子有机物被转化为易降解有机物，废水的BOD5 又得到提高，当反应时间延长至22小时，由于水解产生的小分子有机物亦被微生物利用，废水的BOD5 又开始降低。（3）检测表明，随着厌氧水解反应时间的延长，BOD5/COD升高，反应8小时就达到最高值。我们的研究表明，厌氧水解对焦化废水的COD、BOD均具有较好的去除效果，同时可以提高焦化废水的BOD5/COD，提高后续好氧反应的条件和效率，提高整个生化系统对毒性有机物例如苯酚等的抗冲击能力，确保系统稳定运行。因此，厌氧水解应用于焦化废水处理是完全必要和十分有效的！1.3.2.2 曝气生物滤池曝气生物滤池是生物接触氧化作用和物理过滤相结合的废水处理技术。有人研究了以粉煤灰陶粒为滤料的上流式生物滤池处理焦化废水的效果，在气水比0.51、水力负荷为0.050.2m3/(m2h)、进水COD820mg/L的条件下， COD的去除率达90%以上，但硝酸菌的生长会受到较高的COD和氨氮浓度的抑制而使氨氮去除效果受到影响，在进水氨氮浓度为160mg/L时、水力负荷为0.1 m3/(m2h)条件下，氨氮的去除率仅达到45%。1.3.2.3 生物流化床生物流化床利用小颗粒固体作为微生物生长繁殖的载体，是化工化的生物膜法，具有混合传质性能好、生化反应器速率快、生物量高、抗冲击负荷能力强等优点。有研究者采用A1-A2-O (厌氧一缺氧一好氧）工艺处理焦化废水，其中，厌氧、缺氧反应器内投加多孔低密度高分子载体，在厌氧反应器HRT810h、缺氧流化床反应器HRT1012h、好氧曝气HRT1820h的条件下，焦化废水平均COD、氨氮浓度从1488mg/L和539.5mg/L降低到252.4mg/L和14.3mg/L，去除率分别达到83.1%和97.2%。1.3.2.4 复合生物反应器复合生物反应器是指生物反应器中同时存在附着和悬浮两相生物。复合生物反应器中污泥浓度保持较高，能提高抗冲击负荷能力和对毒性物质的适应能力。1.3.2.5 短程硝化和反硝化根据参与硝化反应的硝酸菌和亚硝酸菌对温度、溶解氧和其它外部因素的敏感度不同，通过控制温度、溶解氧或氨氮浓度，使硝化反应只进行到亚硝化阶段，反硝化反应直接从亚硝酸盐开始，这不仅节约了硝化工程中的耗氧量，而且减少了反硝化所需的碳源。对高氨氮焦化废水的硝化段研究表明，硝酸菌较亚硝酸菌更易受游离氨氮的抑制使得亚硝酸氮得到累积，亚硝酸氮/总硝酸氮的值达到62%，硝化液回流至缺氧池后实现短程硝化和反硝化，在缺氧池停留时间12小时、好氧池停留时间18小时的条件下，焦化废水的COD和氨氮浓度从 1201.6mg/L和510.4mg/L分别降低到197.1和14.2mg/L。游离氨对硝酸菌和亚硝酸菌均有不同程度的抑制作用，对硝酸菌的抑制作用强于对亚硝酸菌，但硝酸菌对高浓度游离氨具有适应性，当进水中氨氮400mg/L 时，亚硝酸菌受抑制。1.3.3 焦化废水组合处理工艺1.3.3.1 传统工艺焦化废水的传统处理工艺流程为“调节、除油A/O（缺氧/好氧）生物处理混凝沉淀”。为了降低废水中有毒物质对微生物的抑制作用，大多传统工艺中常常采用在调节池或缺氧池中加13倍稀释水以降低有毒物质的浓度，常见的传统工艺流程见图43。传统处理工艺中尽管加入了大量的稀释水， 出水COD或氨氮不达标仍是当前含氮综合化工废水、焦化废水处理的难题。有的在正常情况下出水氨氮浓度可降低到25mg/L以下，但硝化系统比较脆弱，一旦发生水质冲击，恢复氨氮处理效果的时间长达半个月以上。总结起来，传统处理工艺主要存在有如下不足： 需要在调节池大量稀释水，浪费珍贵的水资源（在水资源匮乏地区更不可取）。 池容大，基建投资高。加入大量稀释水后，大大增加了废水处理量，相关的处理设备及构筑物也相应增大。 耗电大，运行成本高。处理设备增大，相应的电耗也急剧增加。 抗水质冲击能力差。混凝沉淀后处理缺氧池好氧池二沉池混合液回流加碱出水除油池调节池含氮废水加磷污泥回流稀释水图43 传统工艺流程图1.3.3.2 强化生物脱氮（QWSTN）工艺QWSTN工艺是同济大学专家学者针对焦化废水的特点及传统处理工艺所存在的不足，为解决在生物处理方面废水中一定比例的生物难降解性有机物的去除和废水中所含的毒性有机物对微生物的抑制两大问题，依据最新科研成果及相关工程多年积累的经验、数据研究开发的新工艺。强化生物脱氮（QWSTN）工艺采用厌氧水解预处理技术、悬浮（悬挂）填料活性污泥复合技术和微生物活性改善技术等生物处理强化技术，成功解决了该类废水处理存在的COD及氨氮难达标、微生物活性易受抑制、处理效果易受水质冲击、冲击后需较长时间微生物活性方能恢复正常、曝气池泡沫量大等问题。QWSTN工艺流程包括水质改善工艺、强化脱氮工艺和水质保障工艺等三部分，见图44。 图44 强化生物脱氮工艺（QWSTN）流程图强化生物脱氮（QWSTN）工艺的优点： 无需在调节池投配稀释水，节约水资源。 采用多项生物处理强化技术，各类污染物在生物处理段能得到有效去除，减少了后物化处理的药剂投加量，大幅度减少处理成本。 微生物浓度高，按实际废水水量设计的容积负荷小，池容小，节约占地面积，基建投资少。 采用先进的生物厌氧反应器（已经申请国家专利），使废水的可生物降解性大幅度提高，保证好氧生物段处理效果。同时，利用厌氧降解废水中部分COD，有效降低后续好氧脱碳、硝化段的有机负荷，既有利于氨氮的稳定去除，又减少了曝气量，节约电能。 耗电小，运行成本低。 采用微生物活性改善技术，提高生物系统抗冲击能力。 处理系统抗水质冲击能力强，处理效果稳定。强化生物脱氮（QWSTN）工艺已经在大型焦化废水和含氮综合废水的处理项目中得到成功应用，并申请了国家发明专利和实用新型专利。根据中国科学院上海科技查新咨询中心的科技查新报告结果，该工艺“在国内处于领先，并达到国际先进水平”。1.4 国内焦化废水处理现状国内焦化厂的废水处理系统主要采用一级处理和二级处理，采用三级处理的还很少。一级处理是指从高浓度污水中回收利用污染物，其工艺包括氨水脱酚、氨气蒸馏、终冷水脱氰等。二级处理主要指焦化废水无害化处理，以活性污泥法为主，还包括强化生物处理技术如生物铁等。三级深度处理指在生物处理后的水仍不能达到排放标准时或者要求污水回用时所采用的再次深度净化，其主要工艺有氧化塘法，化学混凝沉淀、过滤法，活性炭吸附法等。目前，国内大部分焦化厂采用成本相对较低、技术成熟的生物处理方法为焦化废水处理工艺的主体。根据统计结果及笔者调研，目前国内焦化废水的处理现状是：（1）各焦化厂的废水水质有较大差别，经蒸氨处理后的焦化废水COD一般仍在10003000mg/L，少数低于1000mg/L，但有的高出5000mg/L。（2）国内焦化废水处理的主流工艺为预处理生化处理后处理，大部分生物处理采用A/O脱氮工艺，在去除有机物的同时去除废水中的氨氮。（3）预处理多采用除油措施以降低废水中的油类，为微生物生长创造有利条件。目前在实际工程中采用厌氧水解技术的不多，有的工程公司甚至认为采用厌氧水解技术会带来相反的作用。（4）后处理多采用混凝沉淀以降低最终出水的悬浮物和有机物，少数焦化厂采用碳滤、沸石过滤或氧化等物化技术，使得最终出水水质明显优于普通固液分离技术，但处理成本高。（5）相当一部分焦化厂或工程公司采用在调节池加13倍自来水稀释废水以达到降低焦化废水毒性的目的。（6）尽管采用了物化后处理或加入稀释水的手段，目前国内焦化废水达标排放的不多，COD或（和）氨氮不达标仍是当前焦化废水处理的难题。有的在正常情况下出水氨氮浓度可降低到25mg/L以下，但硝化系统比较脆弱，一旦发生水质冲击，恢复氨氮处理效果的时间较长。1991年，我校承担的上海焦化厂焦化废水处理工程采用A/O工艺。2000年新系统改造时全部采用A/A/O工艺，投入使用后系统运行稳定。我公司承担的包钢焦化厂焦化废水处理工程采用A/A/O工艺，包括厌氧水解、缺氧反硝化、碳化和硝化工段，工程于2006年09月调试成功，投入使用后系统运行稳定，出水达到国家排放标准。因此，随着经济的发展和国家对环保工作要求的提高，不加稀释水、耐水质冲击能力强、运行费用低的高效、实用、稳定的焦化废水处理技术仍是目前水处理界的研究热点及生产企业的企盼之一。2、待处理废水特点及工艺选择根据宁夏宝丰能源集团有限公司提供的待处理废水的水质、水量数据（详见第二章表21），本工程中废水的来源以工业废水为主，其中易降解的工业废水如：部分甲醇废水、醋酸废水、二甲醚废水等，水量约222.7 m3/h；难降解的工业废水如：蒸氨废水、煤焦油生产废水、甲醇生产废水等，水量约141.4m3/h。同时还有生活污水，水量约168.1 m3/h。根据甲方提供的废水水质、水量、废水中可能含有的污染组分，结合达标回用的要求，分析认为：2.1 待处理废水特点待处理废水属难降解工业废水，经对进水水质分析、计算，COD达2000mg/L，氨氮150 mg/L，石油类150 mg/L，挥发酚350 mg/L。而处理后出水要求较高，COD60mg/L，氨氮10mg/L，BOD10mg/L，石油类1 mg/L。2.2 处理工艺的确定本着技术性和经济性相结合的原则，根据我单位多年的工程经验，建议处理工艺采用“预处理强化生物脱氮QWSTN深度处理”工艺。2.2.1预处理工艺设置目的：（1）将斜管隔油与气浮除油有机结合，依靠斜管隔油去除悬浮油，TJZQ气浮反应分离器去除较细小的分散油及乳化油等，实现优势互补，确保污水中油的高效去除，减轻后继生化处理负荷，保证出水达标。（2）为了确保反应气浮的分离效果，在TJZQ气浮反应分离器前设置调节池以均衡原水水质、水量。同济大学自70年代即开始对气浮技术开展研究和应用，申请了多项国家发明专利并在实际的工程应用中取得了辉煌的成果。率先在全国各地多次成功地运用气浮技术，治理了包括河水、湖水、水源水、生活饮用水、炼油废水、造纸废水、染料废水、焦化废水等多种水体，同时参与并制定了国家有关气浮的标准、规范，成为当之无愧的气浮技术的领路人。同济大学研制开发的TJZQ部分加压溶气气浮系统具有以下优点;1）反应搅拌系统是高效溶气气浮系统的重要设备之一。TJFY反应搅拌系统主要优点包括： 全不锈钢制成，配可调速电机； 机械反应效果好，运行调节灵活； 使用寿命长，效率高；2）TJZR型高通量溶气罐的特点包括： 压力容器罐通过填料介质喷淋，单位面积的过水能力大，溶气效果可达理 论饱和值的99%； 罐内阻力小，可确保原有能量的高效转换； 压力容器罐压缩空气100%被利用，空压机可间断工作，节省电耗，延长使用寿命； 装有液位自动控制装置（液位传感器、电磁阀等），操作管理方便，并可保证释放器稳定工作； 能耗低、效率高，低压运行（2.5-3kg/cm2）。3）减压释放系统是气浮系统的关键装置。TJZT型减压释放系统的优点包括： 在2.5-3kg/cm2低压下即能有效工作； 不锈钢制作，径向全方位释放，与含絮水接触条件好； 溶气释放器具有原位防堵冲洗功能，释放器无须清洗； 释放出的气泡平均直径仅15-25微米，确保了极佳的分离效果。 4）“同济”牌高效气浮分离系统主要优点包括： 占地面积少，单位面积处理负荷高； 反应器中停留时间短； 泥渣体积少，排渣方便； 出水水质好（可有效去除废水中的悬浮物、色度等）； 能耗低、效率高，低压运行（2.5-3kg/cm2）； 全自动控制，设备维护简单，操作管理方便。2.2.2强化生物脱氮QWSTN工艺强化生物脱氮（QWSTN）工艺采用厌氧水解预处理技术、悬浮（悬挂）填料活性污泥复合技术和微生物活性改善技术等生物处理强化技术，成功解决了该类废水处理存在的COD及氨氮难达标、微生物活性易受抑制、处理效果易受水质冲击、冲击后需较长时间微生物活性方能恢复正常、曝气池泡沫量大等问题。由于待处理废水中N、P含量不足，我们在生物处理段考虑了营养物质的投加。（1）AHCR水解酸化反应器在生物处理前段设置水解酸化工艺，在AHCR水解酸化反应器中完成的是水解和酸化两个过程，在水解过程中，复杂的、非溶解性的有机物被转变成低分子量的溶解性化合物；在酸化过程中，水解阶段产生的低分子量的溶解性化合物经过酸化分解成简单有机物，如甲酸、乙酸、乙醇等。从而大大提高了废水可生物降解性，提高了后续好氧生物处理的效果；在AHCR厌氧水解反应器内，投加同济大学专利产品ZYZX系列叠片展开式悬浮微生物载体，再辅以轻度搅拌，使泥、水两相充分混合、接触、反应。设置厌氧水解酸化段可达到如下目的:1) 提高污水的可生化性，降低毒性；2) 部分去除有机物，降低后续好氧处理的负荷；3) 降低风机功率，节省能耗；4) 减少系统剩余污泥量。（2）DNCR缺氧反硝化反应器厌氧水解出水直接进入好氧生物处理，含油污水除磷脱氮效果不佳，对水质变化和冲击负荷的承受能力较弱，容易出现污泥膨胀或流失现象，导致最终出水水质不稳定。针对上述状况，好氧生物处理前采用缺氧前置反硝化。DNCR缺氧反硝化反应器是生物反应的核心设施之一，它是以厌氧酸化后的有机物作为电子供体，以ONCR好氧硝化反应器出水回流液中的NO3N和NO2N为电子受体，将NOxN还原成气态氮释出，同时将有机物降解，并产生碱度的过程。5C（有机C）2H2O+4NO3- 2N2+4OH-+5CO2将1mg硝酸盐、亚硝酸盐氮还原成N2，需要消耗2.86mgCODcr，又能产生3.57mg碱（以CaCO3计）。因此，对于含高浓度氨氮的的污水，从节能、降耗、降低运行成本考虑，即使排放标准对总氮没有要求，一般也采用硝化/反硝化工艺，而非单纯的硝化工艺。设置DNCR缺氧反硝化反应器可达到如下目的:（1）实现反硝化反应去除总氮；（2）可以补充约一半碱度（1：3.57）给后续的生物硝化反应器，减少后续硝化反应需要投加的碱度；（3）同时降解有机物；（4）缺氧段有机物的降解可以降低后续好氧段COD负荷、供氧量及供氧能耗；（5）前置反硝化反应不需要外加碳源；（6）能抑制丝状菌的生长，有效控制污泥膨胀。待处理废水中含有部分甲醇废水、醋酸废水、二甲醚废水等，可作为反硝化理想的碳源。（3） OHCR好氧碳化反应器ONCR好氧硝化反应器微生物的生物化学反应过程主要在好氧池内完成。在该阶段，大量异养菌在好氧条件下，降解水中高浓度的COD，同时自身不断的繁殖，当污水中可降解的有机物消耗殆尽时，自养的硝化菌取代异养菌成为优势菌种。一般情况下，先是亚硝化菌将NH3N转化为 NO2N，然后再由硝化菌进一步转化为 NO3N。由于生物脱氮反应中伴随着pH值的变化，理论上每1g的NH3N完全硝化要消耗7.14g碱度（以CaCO3计，下同），反硝化过程中每转化1g的NO3或NO2为N2产生3.57g碱度。这样会导致pH值下降而最终抑制硝化菌的活动，此时需要补充碱度以保证硝化反应的进行，因此在ONCR硝化反应器中应补充碱度。2.2.3深度处理工艺考虑到废水处理的难度及严格的回用水标准，设置TJYJ混凝气浮砂滤一体化高效固液分离器臭氧生物活性炭滤池，以进一步降低出水的悬浮物、COD及BOD5等指标，确保出水可达标回用。O3BAC（即臭氧生物活性炭）是将臭氧氧化、活性炭吸附和生物降解合为一体的工艺。臭氧具有强烈的氧化作用，可氧化分解水中的有机物及其他还原性物质，臭氧的氧化可使水中难降解的有机物断链、开环，提高其生物可降解性能。生物活性炭技术是利用具有巨大比表面积及发达孔隙结构的活性炭，对水中有机物及溶解氧有强大的吸附特性，同时可将其作为载体集聚、繁殖微生物。臭氧生物活性炭处理工艺可同时发挥臭氧的氧化作用、活性炭的物理吸附作用、微生物的生物降解作用以及三者的协同作用。（1）臭氧具有强烈的氧化作用，可以使水中有机物的结构发生变化，大分子有机物氧化分解为小分子物质，非饱和构造不易生化降解的有机物氧化成易生物降解饱和构造的有机物。（2）GAC（颗粒活性炭）对有机物有很强的吸附能力，BAC（生物活性炭）对有机物的降解是生物降解和吸附的协同作用，活性炭的吸附作用减弱，生物作用不断得到加强，两种作用达到一种动态平衡。（3）因此，O3BAC法相比较于单纯的BAC法（生物活性炭），大大提高了污染物的去除效果，特别是在有机物和色度等的脱除方面。（4）臭氧化作用是去除色度的主导因素。水中能产生色度的带有生色基团的溶解性或胶体态的有机物，如酚类、重氮、偶氮化合物等有机物和天然有机酸类。臭氧可以选择性地攻击这些不饱和健，形成中间氧化物，同时臭氧化能够改善活性炭的比表面积、孔隙、官能团等表面特性，有利于充分发挥活性炭的吸附性能，强化了活性炭的脱色能力，从而达到有效脱色的效果。（5）O3BAC法还大大延长了活性炭使用周期，降低了活性炭再生成本。（6）O3BAC法运行稳定，去除率高，可去除活性炭和微生物单独作用时不能去除的污染物。由于活性炭对溶解氧的吸附，活性炭表面具有催化作用，促进有机物生物降解。活性炭对水中有毒物质的吸附，提高了处理工艺的耐冲击负荷的能力。第五章 工艺设计1、主要设计规范或依据1) 城市污水再生利用 工业用水水质（GB/T19923-2005）敝开式循环冷却水系统补充水水质标准2) 污水综合排放标准GB8978-19963) 室外排水设计规范（GB50014-2006）4) 室外给水设计规范（GB50013-2006）5) 污水再生利用工程设计规范（GB50335-2002）6) 建筑给水排水设计规范（GB50015-2003）7) 泵站设计规范（GB/T50265-97）8) 城镇污水处理厂污染物排放标准GB18918-20029) 城市污水处理厂污水、污泥排放标准CJ3025-932、工艺流程说明：1. 工艺流程图中的“部分甲醇废水”是指水量为10.622.6m3/h的甲醇生产污水及预留水量为58.768.7m3/h的甲醇生产污水。2. “部分甲醇废水”不包括水量为14.819.8m3/h的甲醇生产污水，也不包括水量为1317m3/h的甲醇生产废水，此两股废水进入综合生产废水进水管。3、流程说明3.1 污水处理流程说明厂区生活污水（重力流，水量168m3/h）首先经机械格栅拦截粗大悬浮杂物后排入生活污水提升井，再由生活污水一级提升泵抽送至生活污水调节池，调节池内设置潜水搅拌机，进行机械混合搅拌，以便更好地均衡水质，生活污水调节池出水再由生活污水二级提升泵直接抽送至DNCR缺氧反硝化反应器，以改善反硝化所需的碳源质量，提高反硝化速率。厂区综合生产废水、无压焦化废水（重力流，水量258m3/h）首先排入生产废水提升井，再由生产废水一级提升泵抽送至斜管隔油池，同时有压焦化废水（压力流）直接进斜管隔油池，以去除大部分浮油及重油或泥渣，出水自流入生产废水调节池。调节池内设置潜水搅拌机，进行机械混合搅拌，以便更好地均衡水质，生产废水调节池出水再由生产废水二级提升泵抽送至TJZQ气浮反应分离器（同济大学专利技术）。在TJZQ气浮反应分离器中，分别设置反应区、接触区、分离区及清水区，在反应区中，经计量泵自动投加混凝剂，并设置机械搅拌，使废水中的细小悬浮颗粒和油类絮凝成较大的絮体。根据进水水质，可灵活调节反应区的加药种类及加药量。在接触区，反应区中生成的絮体与溶气水中的细小气泡充分接触、吸附。在分离区，吸附有细小气泡的絮体快速上浮至水面，形成浮渣，较大比重的絮体则沉淀至泥斗中，浮渣和泥渣均自流进入1浮渣池。清水则自流进入清水区。TJZQ气浮反应分离器可有效去除废水中的油类污染物及悬浮杂质，并降低废水COD值，以减轻后续生物处理系统的负荷，为生物反应创造良好的条件。出水自流入AHCR厌氧水解反应器。废水经AHCR厌氧水解反应器（同济大学专利技术）将大分子有机物及部分难降解的有机物分解为小分子及易降解的有机物，大大提高后续OHCR好氧反应的速率。为了维持微生物营养平衡，根据需要，在进