焦化废水处理工艺设计毕业设计说明书.docx

焦化废水处理工艺设计毕业设计说明书目录1绪论311选题背景312研究目的及意义313焦化废水的来源314焦化废水的危害315焦化废水的处理现状3151生物处理法3152化学处理法3153物理化学法316几种处理方法的比较3161序批式活性污泥法SBR3162A/O法3163A/0法32设计说明321设计资料3211工艺参数3212工艺设计原则3213工艺流程322氧化沟工艺简介3221氧化沟技术3222氧化沟基本特点3223ORBAL氧化沟3224ORBAL氧化沟工艺原理33设计计算331格栅的设计及计算3311格删的作用3312格栅的计算公式3313格栅的计算示意图3314污染物在栅格中的去除3315粗格栅的计算3316细格栅的设计计算333隔油池的计算3331设计方案的选择3332平流隔油池设计中常用的数据和措施3333计算方法及过程按油滴的上浮速度计算332沉砂池的设计及计算3321沉砂池的作用3322沉砂池的设计3323曝气沉砂池的设计计算公式3324曝气沉砂池的设计计算333氧化沟设计计算3331氧化沟作用3332设计参数3333主体构筑物计算3334脱氮计算3335碱度平衡3336氧化沟总体积3337需氧量计算3338氧化沟的容积计算3339曝气设备计算33310进出水管及调节堰计算334沉淀池的设计及计算3341沉淀池的作用3342沉淀池的设计3343向心辐流式沉淀池的计算公式3344沉淀池的设计参数的计算3345排泥设计计算335污泥处理系统的设计与计算3351二沉池污泥回流系统的设计与计算3352浓缩池的设计计算公式3353浓缩池设计计算3354贮泥池34结语3参考文献31绪论焦化一般指有机物质碳化变焦的过程。在煤的干馏中指高温干馏。在石油加工中，焦化是渣油焦炭化的简称，是指重质油如重油，减压渣油，裂化渣油甚至土沥青等在500左右的高温条件下进行深度的裂解和缩合反应，产生气体、汽油、柴油、蜡油和石油焦的过程。焦化行业是用水和环境污染最为严重的行业之一，针对焦化生产环境污染和资源浪费严重的情况，国家自2005年1月1日起实施焦化行业准入条件，对焦化行业的生产、节能、环境保护提出了严格的要求，新建和改扩建焦化企业要达到炼焦行业清洁生产标准（HJ/T1262003）中生产工艺与装备二级标准要求；吨焦耗新水35T；水循环应用率85，氰废水处理后厂内回用；外排废水应达到钢铁工业污染物排放标准（GB134561992）二级标准和污水综合排放标准GB89781996二级标准或其所在地区规定的要求；熄焦水实现闭路循环使用，不得外排；废水生化处理工艺与装备及洗选煤设备要先进可靠，与主体生产设备同步竣工投产，连续运行。在设备发生故障或检修时要有足够的废水事故处理备用储槽，做到不达标废水不外排。焦化废水经处理后做到内部循环使用1。11选题背景焦化废水是煤制焦炭、煤气净化及焦化产品回收过程中产生的高浓度有机废水。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。焦化废水主要污染物质有COD、BOD、氰化物、氨氮、悬浮物、苯酚及苯系化合物等。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，NH3N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。12研究目的及意义当前，全球都面临着水资源短缺、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024万M3，只有世界上人均占有量的1/4，属世界十二个贫水国家之一，所以加强对新污染源的控制，改善老污染源处理条件，才能从根本上改变我国水质恶化的现状。焦化废水是在原煤高温干馏、煤气净化和化工产品精制过程中产生的废水。其成分复杂、浓度高、毒性大。水质也随原煤组成和炼焦工艺而变。主要来源于剩余氨水、粗苯分离水、终冷富余水、焦油分离水四部分。其中不仅含有大量的酚类、油、联苯、吡啶、吲哚和喹啉等有机污染物，氰化物、氨盐、硫氰化物和硫化物等无机化合物，还含有氟离子和氨氮等有毒有害物质，污染物色高，属难生化降解的高浓度有机工业废水2。焦化废水是在煤制焦、煤气净化及焦化产品回收等过程中产生的3，其成分复杂、有机物含量高且难降解，大多以芳香族及杂环化合物的形式存在4，致使COD、氨氮、酚和氰的浓度较高，是一种可生化性差、处理难度大的工业废水。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（GB897996）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，开发经济有效的焦化污水净化技术是当务之急。13焦化废水的来源1煤高温裂解和荒煤气冷却产生的剩余氨水废液，这是焦化废水的主要来源，其水质复杂，组分种类繁多，且污染物浓度较高。有炼焦配合煤水分及炼焦生成的化合水，以及焦炉上升管，集气管喷射的蒸汽和冷凝工段清扫管道的蒸汽所组成。一般情况下，剩余氨水占炼焦配合煤量的1014（配合煤水分810，化合水24），剩余氨水是小型焦化厂含酚废水的主要来源。2煤气净化过程中煤气终冷器和粗苯分离槽排水，及各种储槽定期排出和由于事故排出的酚水。此种来源废水所含污染物浓度相对较低。3煤焦油的分馏、苯的精制及其它工艺过程的排水。其中主要是在进行煤气最终冷却时煤气中的一定数量的酚、氰化物、硫化物、萘及吡啶盐基进入冷却水中。为保证煤气终冷温度和减轻脱苯蒸馏设备的腐蚀，终冷循环水必须部分更换，而排出的一定酚、氰污水5。14焦化废水的危害焦化废水中的氨氮是一种不稳定的物质，在微生物作用下发生硝化反应，生成NO3、NO2。NO2是一种致癌物质，并可引起胎儿畸形；NO3会破坏血液结合氧的能力。大量的氨氮排入水体会造成水体富营养化，其中一些藻类蛋白质毒素可富集在水生生物体内，并通过食物链使人中毒6。酚类化合物属于原型质毒物，对一切生物都有毒害作用，可以使细胞失去活力，使蛋白质凝固，引起组织损伤、坏死，直至全身中毒；多环芳烃不但难以生物降解，通常还是致癌物质，因此焦化废水的大量排放，不但对环境造成严重污染，同时也直接威胁到人类健康。15焦化废水的处理现状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。151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，并最终氧化为最终产物（主要是CO2）。非溶解性有机物先被转化为溶解性有机物，然后被代谢和利用7。基本流程如图11所示。但是采用该技术，出水中的CODCR、BOD5、NH3N等污染物指标均难于达标，特别是对NH3N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，研究开发了生物强化技术生物流化床，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质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。我国不少焦化厂采用A/O（缺氧/好氧）法生物脱氮工艺来处理焦化废水，运行结果表明该工艺运行稳定可靠，废水处理效果良好，但是处理设施规模大，投资费用高。上海宝钢焦化厂将原有的A/O生物脱氮工艺改为A/O2工艺，污水处理效果优于A/O工艺8，运行成本有所降低，效果明显。总的来看，生物法具有废水处理量大、处理范围广、运行费用相对较低等优点，改进后的新技术使焦化废水处理达到了工程应用要求，从而使得该技术在国内外广泛采用。但是生物降解法的稀释水用量大，处理设施规模大，停留时间长，投资费用较高，对废水的水质条件要求严格，废水的PH值、温度、营养、有毒物质浓度、进水有机物浓度、溶解氧量等多种因素都会影响到细菌的生长和出水水质，这也就对操作管理提出了较高要求。曝气池二次沉淀池图11工艺流程图152化学处理法1521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。该技术的研究始于20世纪70年代，是在ZIMMERMAN的湿式氧化技术的基础上发展起来的。在我国，鞍山焦耐院与中科院大连物化所合作，曾经成功地研制出双组分的高活性催化剂，对高浓度的含氨氮和有机物的焦化废水具有极佳的处理效果9。湿式催化氧化法具有适用范围广、氧化速度快、处理效率高、二次污染低、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，处理成本高，且在高温高压条件下运行，对工艺设备要求严格，投资费用高，国内很少将该法用于废水处理。1522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NH3N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。杨元林10等通过研究发现，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，但是其昂贵的处理费用（约为167美元T11）使得多数企业望而却步，在我国应用较少。1523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。臭氧的强氧化性可将废水中的污染物快速、有效地除去，而且臭氧在水中很快分解为氧，不会造成二次污染，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12。1524光催化氧化法光催化氧化法是由光能引起电子和空隙之间的反应，产生具有较强反应活性的电子（空穴对），这些电子（空穴对）迁移到颗粒表面,便可以参与和加速氧化还原反应的进行。光催化氧化法对水中酚类物质及其他有机物都有较高的去除率13。高华等14在焦化废水中加入催化剂粉末，在紫外光照射下鼓入空气，能将焦化废水中的所有有机毒物和颜色有效去除。在最佳光催化条件下，控制废水流量为3600ML/H，就可以使出水COD值由472MG/L降至100MG/L以下，且检测不出多环芳烃。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，要求体系具有良好的透光性。所以，该方法适用于低浊度、透光性好的体系，可用于焦化废水的深度处理。1525电化学氧化技术电化学水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，电化学氧化法氧化能力强、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。CHANG等15用PBO2/TI作为电极降解焦化废水。结果表明电解2H后，COD值从2143MG/L降到226MG/L，同时760MG/L的NH3N也被去除。研究还发现，电极材料、氯化物浓度、电流密度、PH值对COD的去除率和电化学反应过程中的电流效率都有显著影响。梁镇海等16采用TI/SNO2SB2O3MNO2/PBO2处理焦化废水，使酚的去除率达到958，其电催化性能比PB电极优良，比PB电极可节省电能33。1526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。混凝法的关键在于混凝剂。目前一般采用聚合硫酸铁作混凝剂，对CODCR的去除效果较好，但对色度、F的去除效果较差。浙江大学环境研究所卢建航等17针对上海宝钢集团的焦化废水，开发了一种专用混凝剂。实验结果发现混凝剂最佳有效投加量为300MG/L，最佳混凝PH范围为6065；混凝剂对焦化废水中的CODCR、F、色度及总CN都有很高的去除率，去除效果受水质波动的影响较小，混凝PH对各指标的去除效果有较大的影响。絮凝剂在废水中与有机胶质微粒进行迅速的混凝、吸附与附聚，可以使焦化废水深度处理取得更好的效果18。马应歌等19在相同条件下用3种常用的聚硅酸盐类絮凝剂PASS，PZSS，PFSC和高铁酸钠NA2FEO4处理焦化废水，实验结果表明，高铁酸钠具有优异的脱色功能，优良的COD去除、浊度脱除性能，形成的絮凝体颗粒小、数量少、沉降速度快、且不形成二次污染。153物理化学法1531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。上海宝钢曾于1981年从日本引进了焦化酚氰废水三级处理工艺，但在二期工程中没有再建第三级活性炭吸附装置，以上所述就是原因之一。山西焦化集团有限公司利用锅炉粉煤灰处理来自生化的焦化废水。生化出口废水经过粉煤灰吸附处理后，污染物的平均去除率为547。处理后的出水，除氨氮外，其它污染物指标均达到国家一级焦化新厂标准，和A/O法相近，但投资费用仅为A/O法的一半20。该方法系统投资费、运行费都比较低，以废治废，具有良好的经济效益和和环境效益。但是，同时存在处理后的出水氨氮未能达标和废渣难处理的缺点。刘俊峰等21采用高温炉渣过滤，再用南开牌H103大孔树脂吸附处理含酚520MG/L、COD3200MG/L的焦化废水，处理出水酚含量05MG/L，COD80MG/L，达到国家排放标准。黄念东等22研究了细粒焦渣对焦化废水的净化作用。他们对颗粒大小、PH、溶液滤速等各种因素对吸附能力的影响因素作了考察，结果显示，含酚30MG/L的液体，在流速为45ML/MIN，PH为225，温度25的条件下，酚的去除率为98。1532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纬达环保公司合作研制开发的“烟道气处理焦化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反应生成硫铵23。这项专利技术已在江苏淮钢集团焦化剩余氨水处理工程中获得成功应用。监测结果表明，焦化剩余氨水全部被处理，实现了废水的零排放，又确保了烟道气达标排放，排入大气中的氨、酚类、氰化物等主要污染物占剩余氨水中污染物总量的104724。该方法以废治废，投资省，占地少，运行费用低，处理效果好，环境效益十分显著，是一项十分值得推广的方法。但是此法要求焦化的氨量必须与烟道气所需氨量保持平衡，这就在一定程度上限制了方法的应用范围。16几种处理方法的比较161序批式活性污泥法SBRSBR是序批式活性污泥法的简称，它是从加入及排放反应器发展而来的，SBR的核心是SBR反应池，该池集均化、初沉、生物降解、二沉等功能于一体。所谓序列包括两层含义一是不同SBR池的运转是按顺序进行，由于污水大都是连续或半连续排放，SBR为2个池或多个池交替运行，因此，从总体上污水连续按顺序依次进入每个反应器，它们相互协调作为一个有机的整体完成污水净化功能。但对每一个SBR池是间歇进水的；二是每个SBR的运行操作分阶段、按时间次序进行。SBR系统中正使用的流程和操作单元与传统活性污泥法相似。所不同的是，所有后续阶段使用到一个单一的槽。除了能最大限度的减少空间使用的要求，这种配置还有其他的优势25。工艺特点从目前的污水好氧生物处理的研究、应用及发展趋势来看，SBR称得上简易、快速、低耗的污水处理工艺。与连续式活性污泥法比较，SBR法具有以下特点SBR装置结构简单，运转灵活，操作管理方便；投资省，运行费用低；采用SBR法处理小城镇污水，要比用普通活性污泥法节省基建投资30；可抑制丝状菌生长繁殖，不易发生污泥膨胀，污泥指数SVI较低，有利于活性污泥的沉淀和浓缩；SBR处于好氧/厌氧的交替运行过程中，能够在去除碳物质的同时实现脱氮除磷；SBR处理工艺系统布置紧凑、节省占地；运行稳定性好，能承受较大的水质水量冲击；各项运行控制参数都能通过计算机加以控制，易于实现系统优化运行。162A/O法A/O工艺，即缺氧好氧污水处理工艺，该工艺具有适应能力强，耐冲击负荷，高容积负荷，不产生污泥膨胀，排泥量少，脱氮效果较好等特点，特别适合于中小型污水处理站选用。A/0工艺由缺氧池和好氧池串联而成，在去除有机物的同时可以取得良好的脱氮效果。该工艺的显著特点是将脱氮池设置在除碳过程的前部，即先将污水引入缺氧池，回流污泥中的反硝化菌利用原污水中的有机物作为碳源，将回流混合液中的大量硝态氮NOXN还原成N，从而达到脱氮的目的；污水接着进入好氧池，大部分有机物在此得到消化降解，好氧池后设置二沉池，部分沉淀污泥回流至缺氧池，以提供充足的微生物，同时将好氧池内混合液回流至缺氧池，以保证缺氧池有足够的硝酸盐。A/O工艺具有适应能力强、耐冲击负荷、处理效果稳定可靠等优点，已经在生活污水处理领域得到推广、应用。实践证明。A/O工艺在去除生活污水中有机物的同时能将污水中的氮去除，使出水水质满足排放要求。A/O工艺的推广、应用，对防治水污染具有重要的意义。163A/0法A2/O是ANAEROBICANOXICOXIC的英文缩写，它是厌氧缺氧好氧生物脱氮除磷工艺的简称，A2/O工艺是在一个处理系统中同时具有厌氧区、缺氧区、好氧区，能够同时做到脱氮、除磷和有机物的降解，其基本工艺流程如图12所示由图12可知，污水首先进入厌氧区，兼性厌氧发酵细菌将污水中可生物降解的有机物转化为VFA（挥发性脂肪酸类）这类低分子发酵中间产物。而聚磷菌可将其体内存储的聚磷酸盐分解，所释放的能量可供好氧的聚磷菌在厌氧环境下维持生存，另一部分能量还可供聚磷菌主动吸收环境中的VFA类分子有机物，并以PHB（聚羟丁酸）的形式在其体内储存起来。随后污水进入缺氧区，反硝化菌就利用好氧区回流混合液带来的硝酸盐，以及污水中可生物降解有机物作碳源进行反硝化，达到同时降低BOD5与脱氮的目的。接着污水进入曝气的好氧区，聚磷菌在吸收、利用污水中残剩的可生物降解有机物的同时，主要是通过分解体内储存的PHB释放能量来维持其生长繁殖。同时过量的摄取周围环境中溶解磷，并以聚磷的形式在体内储积起来，使出水中溶解磷浓度达到最低。而有机物经厌氧区、缺氧区分别被聚磷菌和反硝化细菌利用后，到达好氧区时浓度已相当低，这有利于自养型硝化菌的生长繁殖，并通过消化作用将氨氮转化为硝酸盐。非除磷厌氧反应器缺氧反应器好氧反应器图13A2/O工艺流程图的好养性异养菌虽然也能存在，但他在厌氧区中受到严重的压抑，在好氧区又得不到充足的营养，因此在与其他生理类群的微生物竞争中处于相对劣势。排放的剩余污泥中，由于含有大量能超量储积聚磷的聚磷菌，污泥含磷量可以达到6（干重）以上。从以上分析可以看出A/O工艺具有同步脱氮除磷的功能。2设计说明21设计资料211工艺参数1工程规模焦化废水流量为25000M3/D。2水源资料如表21表21焦化废水各组分基本含量污染物BOD5COD挥发酚氰化物氨氮悬浮物含量MG/L120300900200502503出水要求出水水质要求达到污水综合排放标准（一级，GB89781996）的污水处理工艺设计。如表22表22污水综合排放标准污染物BODCOD挥发酚氰化物氨氮悬浮物级标准MG/L2010005051570212工艺设计原则确定处理工艺的依据有以下几点1污水处理程度。2处理规模和污水水质质量变化规律。3新工艺及类似污水工程资料。4污泥处理的工艺。污水处理的程度确定污水处理程度主要需要考虑收纳水的功能，水环境质量要求，污染状况和自静能力，处理后的污水是否回用等因素。污泥处理工艺污泥处理工艺作为污水处理系统方案的一部分，决定于污泥的性质与污泥的出路（农用，填埋，排海等）。污水处理构筑物排出的剩余污泥性质的不同，对选用污泥处理工艺有较大的影响。213工艺流程如图21粗格栅进水泵房细格栅隔油池曝气沉砂池奥贝尔氧化沟二沉池消毒池鼓风机房污泥回流泵房污泥浓缩池脱水机房图21焦化废水工艺设计流程图22氧化沟工艺简介221氧化沟技术氧化沟（OXIDATIONDITCH）又名连续循环曝气池（CONTINUOUSLOOPREACTOR），是活性污泥法的一种变形。氧化沟污水处理工艺是在20世纪50年代由荷兰卫生工程研究所研制成功的。自从1954年在荷兰首次投入使用以来。由于其出水水质好、运行稳定、管理方便等技术特点，已经在国内外广泛的应用于生活污水和工业污水的治理。至今，氧化沟技术己经历了半个多世纪的发展，在构造形式、曝气方式、运行方式等方面不断创新，出现了种类繁多、各具特色的氧化沟。从运行方式角度考虑，氧化沟技术发展主要有两方面一方面是按时间顺序安排为主对污水进行处理；另一方面是按空间顺序安排为主对污水进行处理。属于前者的有交替和半交替工作式氧化沟；属于后者的有连续工作分建式和合建式氧化沟，氧化沟工艺分类。目前应用较为广泛的氧化沟类型包括帕斯韦尔（PASVEER）氧化沟、卡鲁塞尔（CARROUSEL）氧化沟、奥尔伯（ORBAL）氧化沟、T型氧化沟（三沟式氧化沟）、DE型氧化沟和一体化氧化沟。222氧化沟基本特点氧化沟工艺是活性污泥法的一种变形工艺，属于延时曝气的活性污法。1954年荷兰第一座氧化沟污水处理厂投入使用，随着工业技术和水处理工艺的不断发展以及污水排放标准的不断提高，氧化沟工艺和构型已经得到很大发展。氧化沟工艺一般都采用封闭的环状沟，污水和活性污泥在沟内进行几十圈甚至更多的循环后排出系统。这种池型构造和运行方式，使氧化沟在流态上兼具推流式和完全混合式的双重特点；采用低负荷污泥负荷为005015KGBOD/KGMLSSD在考虑硝化的情况下，污泥负荷一般小于010KGBOD/KGMLSSD和高污泥龄SRT1530D，在要求完全硝化的情况下，一般污泥龄大于20D，污泥在氧化沟内充分好氧稳定，不需要厌氧消化；通常氧化沟均采用表曝设备，如转刷、转碟和表曝机等，曝气设备同时满足充氧、混合、推动混合液循环运动以及防止活性污泥沉淀等多方面要求。防止活性污泥沉积的混合液的平均流速要求不小于03M/S。供氧量的控制通常通过改变曝气设备的运行台数、转动速度和调节浸水深度来实现。由于具有基建和运行费用较低，操作技术相对简单和处理效果稳定等优点，氧化沟污水处理技术已经广泛应用在我国城市污水和工业废水处理厂的建设中。A性能特点出水水质好，脱氮率高，同时硝化反硝化；可以在未来负荷增加的情况下加以扩展，易于适应多种进水情况和出水要求的变化；容易维护；节能，比其他任何氧化沟系统在运行时需要的动力都小；受结构形式的限制，总图布置困难。B结构形式三个或多个沟道，相互连通。C曝气设备水平轴曝气转盘（转碟），可以进行多个组合。D适用条件出水要求高的大中型污水处理厂。223ORBAL氧化沟ORBAL氧化沟是一种多级氧化沟，其特点是曝气设备是有水平轴的竖直转碟，碟片经过水力学设计达到最佳的充氧和推流作用；由同心圆形的多沟槽构成多为三沟道，各沟道均表现为单个反应器的特征，这使得ORBAL氧化沟的推流特征更加突出。在各个沟道之间存在明显溶解氧梯度，对于有机物的去除、高效脱氮、防止污泥膨胀和节约能耗等，都是非常有意义的。对于三沟道的ORBAL氧化沟，外沟、中沟和内沟的溶解氧一般控制在005MG/L、0515MG/L以及1525MG/L，体积比为503317；供气量之比为652510。转碟后设导流板以防止污泥沉淀，有效水深可达45M。外沟内供气量通常占总气量的65左右，但是由于外沟容积大，同时发生了高度的生化反应，溶解氧一般在05MG/L以下，这种亏氧条件下的供氧方式使氧利用率和充氧效率更高。ORBAL氧化沟进水进人外沟，同回流污泥进行混合，使回流污泥中的硝态氮能利用原水中的有机碳源，在外沟整体较低的溶解氧浓度下进行反硝化，这种脱氮方式能同时节省用于硝化和碳化的曝气量，同时可以不必考虑反硝化外加碳源。中沟作为摆动沟道，使系统更为稳定，内沟保持较高的溶解氧，以保证碳化和硝化完全。工作流程如图22氧化沟回流污泥出水剩余污泥二沉池中心岛进水转碟图22ORBAL氧化沟224ORBAL氧化沟工艺原理由于溶解氧在氧化沟的分布呈0L2，第一沟内溶解氧/MGL/MGL浓度始终接近于零，所以0RBAL氧化沟的脱氮和硝化始终保持最佳状态。1ORBAL氧化沟的脱氮除磷所谓第一沟溶解氧为“0”。它是指第一沟中远离转碟的沟道之混合液的溶解氧始终处于接近0的状态，并非指整个沟道处于缺氧状态，在靠近转碟的沟/MGL段正是富氧区。在缺氧条件下，脱氮细菌生长繁殖有利。这些细菌以有机碳作为碳源和能源。并以硝酸盐作为能量代谢过程中的电子接受体。由于ORBAL氧化沟的第一沟BOD碳源很丰富，而脱氮细菌正是以有机碳作为碳源和能源，因此不需另投加有机碳源来满足生物脱氮过程的需要。在靠近转碟的沟段即处于富氧区的沟段，氨氮被硝化细菌氧化为硝酸盐氮NO，N，由于混合液在第一沟中闭路循环数十次乃至数百次，所以ORBAL氧化沟的第一沟中同样进行了数十次乃至数百次的硝化一脱氮反应第二沟是第一沟的继续，它起着缓冲第一沟的处理效果，经第一沟、第二沟的生物氧化后，绝大部分的有机物和氨氮得到去除。第三沟一般来说是为了排放，起补充氧的作用。另外也可通过内循环方式将混合液从第三沟打回第一沟，从而将在第二沟及第三沟形成的硝酸盐氮转到第一沟进行反硝化。应用这些操作方式，脱氮效率可达90以上。2同时硝化/反硝化机理第一沟中存在好氧和缺氧区域，致使硝化、反硝化反应在同一沟内发生，这种“同时硝化/反硝化”机理包括两层含义。宏观环境整个第一沟内存在缺氧与曝气区域。根据各ORBAL氧化沟污水处理厂的测试结果，在曝气转碟上游至下游的沟长范围内一般DO05，部分/MGL区域甚至可达23，可将此看作曝气区域，其他区域则为缺氧区域。/MGL/这为同时硝化、反硝化反应提供了必要的环境。微环境微小的微生物个体所处的环境可称为微环境，它直接决定微生物个体的活动状态。在活性污泥菌胶团内部存在多种多样的微环境类型，而每一种微环境往往适合于某一类微生物的活动。受各种因素物质传递、菌胶团的结构特征的影响，微环境所处的状态是可变的。而宏观环境的变化往往导致微环境的急剧变化，从而影响微生物群体的活动状态并在某种程度上表现出“表里不一”的现象。例如，某一好氧性微环境，当耗氧速率高于氧传递速率时可变成厌氧或缺氧性微环境。对于菌胶团尤其是大颗粒菌胶团来说，微环境的变化可能非常明显。因而曝气状态下也可出现某种程度的反硝化，即“同时硝化/反硝化”现象。在已有的污水处理厂中，对ORBAL系统所做的测试能明显地观察到第一沟内存在缺氧与好氧区域，而且有初沉池的设计也不易于形成大颗粒菌胶团，故认为在所测试的ORBAL氧化沟系统中，第一种类型的“同时硝化/反硝化”占主导地位。3设计计算31格栅的设计及计算从污水流量等因素考虑，只设粗细两道格栅。311格删的作用格栅由一组平行的金属栅条或筛网制成，安装在污水渠道、泵房集水进的进口处或者污水处理的端部，用以截留较大的悬浮物或漂浮物，如纤维、碎皮、毛皮、木屑、果皮、蔬菜、塑料制品等，以便减轻后续处理构筑物的处理负荷，并保证其正常运行。312格栅的计算公式栅槽宽度的计算公式为31ENSB1HVQNSIMAX式中B栅槽宽度,M；S栅条宽度，M；E栅条净间隙，MM；N格栅间隙数；QMAX最大设计流量，M3/S；格栅倾角，度；H栅前水深，M；V过栅流速，M3/S，一般取0610；经验系数。SIN格栅的水头损失计算公式3210HK332SINVG式中H1过栅水头损失，M；H0计算水头损失,M；G重力加速度,981M/S2；K系数，格栅堵塞后，水头损失增大倍数，一般为3；阻力系数，与选择的栅条断面有关。栅槽总高度计算公式HHH1H2式中H栅槽总高度，M；H栅前水深，M；H2栅前渠道超高，M,一般取03M。栅槽总长度计算公式34112L05HLTG11BLTG2L12HH式中L栅槽总长度，M；H1栅前槽高，M；进水渠道渐宽部分长度，M；LB1进水渠道宽度,M；进水渠展开角，一般为20栅槽与进水渠连接渠的渐缩长度，M。2L每日栅渣量计算公式3510864MAX总KWQ式中W每日栅渣量，M3/D；W1栅渣量（M3/10M3污水），01001，粗格栅用小值，细格栅用大值，中格栅用中值；污水流量总变化系数。总K313格栅的计算示意图如图31所示图31格栅水力计算示意图314污染物在栅格中的去除粗栅主要去除焦化废水中的悬浮物，去除效果见表31。表31悬浮物在栅格中的去除率污染物进水含量MG/L出水含量MG/L去除率悬浮物2507072315粗格栅的计算粗栅条宽度定为1000MM，粗栅条间隙定为2000MM。设计流量为25000M3/D,设计一台。最大设计流量为028935M3/S。过栅流速取06M/S。进水渠宽04M,栅前水深为14M。安装角度60根据计算公式计算，得出粗格栅各设计参数格栅间隙数N187取N19；格栅宽度B560MM；过栅水头损失选用常规的矩形断面栅条，242。H10046M,取005M；栅槽总高度H175M，其中超高取03M；栅槽总长度L271M,其中120每日栅渣量为W1392M3/D，取145。总K316细格栅的设计计算设计流量为25000M3/D,最大设计流量为028935M3/S。细栅条宽度定为800MM,细栅条间隙定为1000MM。栅前水深设计为14M，过栅流速取06M/S，安装角度为60根据计算公式计算，得出细格栅各设计参数格栅间隙数N374取N38；格栅宽度B676MM；过栅水头损失选用常规的矩形断面栅条，242；H10086M；栅槽总高度H1786M，其中超高取03M；栅槽总长度L295M,其中120每日栅渣量为W1086M3/D，取145。总K33隔油池的计算331设计方案的选择目前，在我国的废水处理工艺中，一般应用平流式隔油池和斜板斜管式隔油池，其中以平流式隔油池为主，因为这种隔油池构造简单，运行管理方便，维护容易，除有效果稳定，重力隔油池对去除降脂和非乳化油有相同的效果，废水处理的标准设备是平流式隔油池。它是根据美国石油协会的API制定的定定性标准而设计的。本设计方案处理含油废水采用平流是隔油池。332平流隔油池设计中常用的数据和措施（1）停留时间T，一般采用152H；（2）水平流速V，一般采用25MM/S；（3）隔油池每格宽度B采用2M，25M，3M，45M，6M。当采用人工清除浮油时，每格宽3M。国内各大炼厂一般采用45M，且已有定型设计。（4）隔油池超高H1，一般不小于04M，工作水深为H2为1520M。人工排泥时，池深应包括污泥层厚度。（5）隔油池尺寸比例单格长宽比L/B4,深宽比H2/B04。（6）刮板间距不小于4M，高度150200MM，移动速度001M/S（7）在隔油池的出口处及进水间浮油聚集，对大型隔油池可设集油管收集和排除。集油管管径为200300MM，纵缝开度为60，管轴线在水平面下050MM，小型池装有集油环。（8）采用机械刮泥时，集泥坑深度一般采用05M，底宽不小于04M，侧面倾角为4560。（9）池底坡度I，当人工排泥时池底坡度为001002，坡向集泥坑；机械刮泥时，采用平底，即I0。（10）隔油池水面以上的油层厚度不大于025M。（11）隔油池的除油效率一般在60以上，出水含油量为100200MG/L。若后续浮选法，出水含油量小于50MG/L。（12）为了安全，防火、防寒、防风沙，隔油池可设活动盖板。（13）在寒冷地区，集油管内应设有直径为25MM的加热管，隔油池内也可设蒸汽加热管。已知条件废水流量为Q25000M3/D，入水含油浓度为15MG/L，拟用平流式隔油池。333计算方法及过程按油滴的上浮速度计算1污水中油珠的设计上浮速度斯托克斯公式（36）018YGUPD式中U静水中相应于直径为D的油珠的上浮速度一般不大于3M/H，CM/S；水中悬浮杂质碰撞引起的阻力系数，当悬浮物浓度为C时，一般可取095；D油滴粒径可以上浮的油滴的最小粒径，CM；G重力加速度，G981CM/S2；水的绝对粘度，PAS；实际油珠非球形的形状修正系数，一般可取10；Y，0水和油珠的密度，G/CM3；假设要去除的油滴最小粒径为D0100M，假设温度为25，查出25是水的密度以及水的绝对粘度，得Y0998G/CM3，00098G/CM3S。又知25时油的密度为0920G/CM3；所以可以根据上式计算油珠的上浮速度为（37）2隔油池的表面面积池内水流的水平流速一般可以去池内水平流速15U，而且不宜大于09M/MIN15MM/S，在本次设计中取257MM/S；隔油池表面修正系数按照一般公式求出的隔油池表面面积一般往往偏小，这是因为实际的隔油池容积利用率不是100，而且又要受水流紊动的影响，因此要乘如一个大于1的系数。予以矫正。值与系数有关，可由表1查得。今6425，由表32取，U表32表面积修正系数与速度比/U的关系/U20151063174164144137128所以148所以，根据隔油池表面面积公式式中A隔油池表面面积，M2；Q设计中的含油废水流量，M3/H。求得，隔油池的表面面积为（38）3隔油池水流横断面面积根据公式A0，（39）式中A0隔油池水流横断面面积，M2。求得隔油池水流横断面面积为4隔油池有效水深本次设计采用机械清除浮油，设隔油池每格宽为B35M，格数为N2个，则根据公式H2A0/NB，式中H2隔油池有效水深，M；N隔油池分格数，个；B隔油池每格宽，M。求得隔油池有效水深为（310）5隔油池有效池长根据公式L（311）,HU2式中L隔油池的有效池长，M；上浮速度修正系数，一般取09；已知H217M，则求得隔油池的有效池长为L121M由另一种方法也可求得有效池长，则求得隔油池的有效池长为L216M平流式隔油池尺寸要求H2B0304，LB4今已知H217M，B35M，则H2B1735048符合要求但是由上面两种方法求得的有效池长分别为121M和216M，其中按照长宽比计，所以应取有效池长L216M。6隔油池总高度本设计中隔油池设有机械刮油，除渣机，所以池底坡度为I0，而且池底无积泥。根据公式HH1H2式中H隔油池总高度，M；H1隔油池超高，一般不小于04M，M。今取隔油池超高H105M，所以，求得隔油池的总高度为HH1H205M17M22M7出水含油浓度取平流式隔油池的一般除油效率为E60，所以根据公式式中C出水含油浓度，MG/L；C0入水含油浓度，MG/L；E隔油池除油效率，一般平流式取60。求得出水含油浓度为CC0E15MG/L609MG/L（312）8采用链带式刮油刮泥机32沉砂池的设计及计算321沉砂池的作用沉砂池的作用是从污水中分离出密度较大的无机颗粒，如砂子、煤渣等。沉砂池一般设在处理工艺的前段，以保护机件和管道，保证后续作业的正常运行。322沉砂池的设计本工艺采用曝气沉砂池沉砂池，曝气沉砂池的示意图如图32。I015空气管挡板曝气器沉砂池图32曝气沉砂池323曝气沉砂池的设计计算公式曝气沉砂池设计参数1最大旋流速度为025030MS，水平前进流速为006012MS。/2最大设计流量时的停留时间为12MIN。3有效水深23M，宽深比1015，长宽比5。4曝气装置用穿孔管，孔径2560MM，曝气量0102M3M3污水或/35M3M2H如果将停留时间延长至2030MIN，可使曝气沉砂池兼作预曝/气池。池子总有效容积V313MAX60QT式中QMAX最大设计流量，M3S；/T最大流量时的停留时间，MIN。水流断面积A314VAXQ式中V最大设计流量时的水平流速。池总宽度B3152HA式中设计有效水深。2H池长L316VLA每小时所需空气量Q317MAX360DQ式中D每立方米污水所需空气量。一般为0102M3M3。/324曝气沉砂池的设计计算最大设计流量的计算本厂工程的设计水量为25000M3/D。池设计最大水量QMAX028935M3/S。总有效容积的计算设计停留时间为T30MIN，V60QMAXT53M3。池断面面积最大设计流量时的设计水平前进流速V005M/S，579M2。（3VAMAX18）池宽和有效水深设计有效水深为H25M，池宽BA/H23M。取25M。池长LV/A915M,取95M。长宽比L/B95/25小于5，符合要求。所需曝气量为10417M3/HMAX360DQQ其中D取01M3/M3。33氧化沟设计计算331氧化沟作用氧化沟的作用是去除焦化废水中的、氨氮及有机物,去除率如表33。BODC表33氧化沟中焦化废水各组分去除率污染物BODCOD氨氮进水含量MG/L12030050出水含量MG/L2010015去除率66766770332设计参数1污泥产率系数Y052混合液悬浮固体浓度MLSS4000MG/L3混合液挥发性悬浮固体浓度MLVSS3000MG/L；F0754污泥龄30CD5内源代谢系数5K620度是脱水率DNQKG333主体构筑物计算1负荷计算负荷计算原水5BODCOD30/MGL预处理去除率67污水可生化性/4B2除BOD计算氧化沟出水20/ESGL3751209/4VTSMGL氧化沟好氧区容积，包括去除和消化反应所需体积5BOD31,VM3193104713013OEVDCYQSXK剩余污泥量,/KGM1125020530213172/OEDCSVXK320式中1X污泥中惰性物质（KG/L）为进水悬浮固体浓度（TSS）与挥发性悬浮固体浓度（VSS）之差MG/L。11207530/XTSVMGL随处理完水流出的污泥量MG/L。20/MGL去除1KG产生的干污泥量5BOD（321）5721029/5SOEXKGDBOQS334脱氮计算1氧化沟中剩余污泥中所含氮率为124每日产生的污泥量为322052102471/153OEVSDCYQSXKGDK用于生物合成的氮为,/ONKGD323024012478/VSN折合每单位体积进水用于生物合成氮量0583/2MGL2反硝化脱量，3NO,/R3240542076/RETK所需除氮量3253276915/1RNOQSKGD3所需氮化的量3H015NTK1进水出水生物合成的需氮量2346M/L335碱度平衡剩余碱度（或出水总碱度）进水碱度（以）01去除的量3753CAO5BD反硝化的量714氧化沟氧化总氮的量33NO26式中357反硝化产生碱3N3/MGN01去除产生碱度5BD5BOD714氧化消耗的碱度3NO3/MGNO剩余碱度（或出水总碱度）250714326576012156/MGL一般氧化沟系统中应保证剩余碱度3/MGLCAO336氧化沟总体积设反硝化时溶解氧浓度为DO03MG/L一般为05MG/L以下），采用15度时，反硝化速率08/DNRMGVSD3取GO则327152152090893364/3根据MLSS浓度和计算所得的反硝化速率，计算反硝化所需的氧化沟体积3283329156240NOVDSMXR所以，氧化沟总体积为31247632149氧化沟设计水力停留时间为HRT329104921065VHRTHQ校核污泥负荷330058/419SRSNKGBODMLSDXV符合要求，氧化沟污泥负荷一般为005015。5/KGSD337需氧量计算1设计需氧量AORAOR去除需氧量剩余污泥需氧量去除需氧量剩余污5BOD5BOD3NO泥中需氧量脱氮产氧量3313NA去除需氧量。51,/KGD1005201201249327/VAQSBX332B剩余污泥需氧量,用于合成那部分。5BOD2,/KGD3330205201214143698/EDCYQSXKKGDC去除需氧量每硝化需要消耗463NO3,/DKG3NO2KGO（334）N346250046TK1517/QKGD（）进水出水）D剩余污泥中需氧量34,/KGD3350405201262614139/EDCYSDKKG式中0124泥中含氮率。E脱氮产生量，每还原1产生2865,/DKGD3KGNO2KGO3365286QN250769/10RD总需氧量AOR5277756698517526911977712345D623615KG/D校核去除每KG的需氧量5BO337062312490EARQS符合要求，氧化沟规定此值应介于1625之间。2表态下需氧量SORKG/D3382014RSRAORSRC式中2597/8/KGLKGL20取；溶解氧浓度；0水质修正系数，取；9水质修正系数，。压力修正系数5531098103所在地区实际气压氧化沟采用三通道，计算溶解氧浓度C按外沟中沟内沟0212冲氧量按外沟中沟内沟652510则各沟供氧量为外沟道065AOR40535KG/D1AOR中沟道025AOR155904KG/D2内沟道010AOR62362KG/D3各沟道标准需氧量为外沟道1120250254053917485984RSAORSRC（）（）50969KG/D2124KG/H339中沟道340222051963/817/4RSAORSORKGDKHC内沟道3320257841/327/1RSKGDKHC总标准需氧量SOR6241332671SOR23/KGD/KH校核每千克标准需氧