焦化废水毕业设计方案文献综述.docx

1、文献综述第一章焦化废水简介焦化废水来源、特性及处理意义第二章1.1 焦化废水来源现代炼焦化学工业是烟煤为原料,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，如图 1.1。1.2 焦化废水特性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，如表 1.2。焦化废水成分多 ,组分复

2、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。1/14煤备煤

3、焦炉焦炭加工焦炭除尘污水除尘污水焦油废水分离煤气初冷剩余氨水煤气脱氮焦油加工煤气终冷终冷污水焦油分离水煤气脱苯蒸苯煤气脱硫粗苯加工粗苯分离水煤气管道水封水古马隆生产净煤气古马隆污水图 1.1 焦化生产工艺表 1.2 <焦化厂废水一般组成成分及含量）成分CODBOD 5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/l150-200200-100010-201000-25001.3处理焦化废水目的及意义当前，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

4、为0.24万 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2/14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。废水中污染物组成复杂，含有挥发酚、多环芳烃和氧硫氮等杂环化合物，属较难生化降解的高浓度有机工业废水。目前，焦化废水一般要经过预处理、二级处理和深度处理后才可能达标排放。焦化废水的预处理技术有：厌氧酸化法、气浮法、混凝沉淀法等；二级处理方法很多，有生物化学法、物理法、化学法、以及物理 -化学法等；焦化废水深度处理技术有化学氧化法、折点氯化法、絮凝

5、沉淀辅以加氯法、吸附过滤辅以离子交换法等。但目前最常用的方法是焦化废水经隔油池、二级气浮池除油后进行多段曝气生物处理，再经氧化塘或吸附法深度处理后外排。第三章焦化废水处理现状及处理方法2.1 焦化废水处理现状焦化废水是国内外工业废水处理领域的难题，目前，国内外对焦化废水中酚、氰等有毒物质的处理，生物活性污泥法是一个比较普遍有效方法。但对其中NH3-N、氟化物、 COD等去除效果较差，难以满足外排要求，因此，国内外对焦化废水处理工艺和净化技术改进进行很多研究，不同国家有自己特点，操作、运行、测试和监控等技术也更多地向节能、经济、高效和实用方向发展。焦化废水的最终排放，视本国国情、地质环境、环保法

6、规以及当地生态状况而定。总体而言，我国焦化废水的治理水平与国外基本相当，但仍存在一定差距。我国焦化废水处理自五十年代起的发展过程，是一个从无到有、逐步提高、逐步完善的过程。五十、六十年代处于低水平阶段，仅有几个大型焦化厂对酚水进行简易的机械处理。如鞍钢化工总厂、包钢焦化厂等，仅设有平流沉淀池或圆形带刮泥机的沉淀池去除浮油和重油，处理后将部分酚水送去作熄焦补充水。进入七十年代后，运用了国内外的生化技术，在首钢焦化厂兴建了生物脱酚装置，同时一批大、中、小型焦化厂都相继设立了生物脱酚装置，当时的重点是脱酚，处理方式和流程也比较简单。一九七八年改革开放到八十年代又为一个阶段。当时由于国家对环保工作的重

7、视，使焦化废水处理水平向前推进了一大步。以宝钢一、二期焦化废水处理技术的引进为起点，各院所加大了研究开发焦化废水的力度，开展了两段生化和投加生长3/14素的实验研究以及后混凝处理和污泥脱水的研究。在吸收宝钢焦化引进技术上的先进经验和开展实验研究的基础上，设计了一大批焦化废水处理装置。如处理水量为700m3 h的鞍钢化工总厂南部生物脱酚装置，获得了国家优秀设计奖，现已运行了十五年，处理效果一直比较稳定，除 CDO略高外，酚、氰、油等指标均达标排放。与以前设计不同的是，在设计中采用了压力浮选装置，以去除乳化油；增加了污泥脱水装置，对污泥进行脱水处理，脱水后的泥饼送煤场掺入炼焦煤中炼焦，减少了二次污

8、染；鼓风机改用离心风机，减轻了噪声。该套装置自运行以来积累了丰富的经验，培养锻炼了一批废水处理专业人才。在石家庄焦化厂废水处理设计中，曝气池充氧采用了微孔爆气器，与以前的穿孔管暖气相比，可节能 50，比普通曝气器节能 2030。同时又对部分老厂的废水处理推广采用了投加生长素的技术，如唐山市焦化厂、徐钢焦化厂都采用了该项技术，处理效果良好。八十年代末和九十年代初，针对国家对焦化废水排放标准的更严格要求，开展了焦化废水的脱氮和进一步降低 COD的实验研究，经过几年的艰苦努力，取得了丰硕的成果。在实验研究的基础上将宝钢焦化废水处理装置进行了改造，将其改为 A O 脱氮工艺，并获得改造装置的开工调试成

9、功，该装置达到了国际焦化行业的领先水平。在总结宝钢焦化废水生物脱氮经验的同时又建成了三个焦化废水生物脱氮装置，其中安钢焦化厂已达标验收，另两个在调试中。2.2焦化废水的处理方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。2.2.1化学处理法(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

10、的有机物氧化，最终转化为无害物质N2和CO2排放。<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，4/14NH 3-N物质， NH 3-CO2和H2O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及少许无机物灰分。焦化废水中含有大量在燃烧中有 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 NH 3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。(

11、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。<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，

12、有待于进一步研究开发廉价的处理装置。<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。(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。

13、(7>化学混凝和絮凝5/14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。2.2.2物理化学法(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>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

14、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。2.2.3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。2.2.4生物法<1）普通活性污泥法活性污泥法即将焦化废水与活性污泥混合一起进入曝气池，成为悬浮混合液，沿曝气池注入空气曝气，使污水与活性污泥充分接触，并供给混合液足够的溶解氧。这时污水中的有机物被活性污泥中的好氧微

15、生物分解，然后混合液进入二次沉淀池，活性污泥与水澄清分离，部分活性污泥再回流到曝气池中，继续进行净化过程，澄清水则溢流排放。由于在整个过程中活性污泥在不断增长，部分剩余污泥从系统中排出，以维持系统的稳定。(2>序批式活性污泥法 (SBR>SBR工艺是集生物降解和脱氮除磷集于一体的新技术，它结构形式简单，运行方式灵活多变，是一种间歇运行的废水处理工艺，SBR反应池生化反应能力强，处理效果好，用它来处理焦化废水NH 3-N 的去除率为 60%。缺点是传统6/14SBR法对焦化废水降解效率不够高。目前，SBR技术从生活污水到工业废水等各领域都得到了广泛应用。(3>膜生物反应器 (M

16、BR>MBR 是将膜技术应用于废水处理系统，提高了泥水分离效率，并且由于曝气池中活性污泥浓度的增大和污泥中特效菌(特别是优势菌群 >的出现，提高了生化反应速率。同时通过降低 F/M 减少剩余污泥产生量，从而基本解决了传统活性污泥法存在的系统在运行过程中产生大量的剩余污泥，易出现污泥膨胀，出水固体，出水水质不理想等突出的问题 16。与传统的生化水处理技术相比，MBR 具有以下主要特点：固液分离率高、出水水质好、处理效率高、占地空间小、运行管理简单、应用范围广。现在膜生物反应器的处理对象也由原来的城市生活污水，逐渐扩大到各种工业废水，发展前景广阔。(4>生物铁法生物铁法是在曝气池

17、中投加铁盐，以提高曝气池活性污泥浓度为主，充分发挥生物氧化和生物絮凝作用的强化生物处理方法17 。由于铁离子不仅是微生物生长必需的微量元素，而且对生物的黏液分泌也有刺激作用。铁盐在水中生成氢氧化物与活性污泥形成絮凝物共同作用，使吸附和絮凝作用更有效地进行，从而有利于有机物富集在菌胶团的周围，加速生物降解作用。该法大大提高了污泥浓度，由传统活性污泥法 2-4g/L 提高到 9-10g/L，降解酚、氰化物的能力也大大加强。当氰化物的浓度高达40mg/L条件下，仍可取得良好的处理效果。对COD的降解效果也较传统方法好。(5>炭-生物法目前，国内一些焦化厂生化处理装置由于超负荷运行或其他原因，处

18、理后的水质不能达标，炭 -生物法是在传统的生物法的基础上再加一段活性炭生物吸附、过滤处理。该工艺简便、操作方便、设备少、投资低 18 。由于活性炭不必频繁再生，故可减少处理费用对于已有生物处理装置处理后水质不符合排放标准的处理厂，采用炭-生物法进一步处理以提高废水净化程度也是一项有效的方法。(6>A-O 工艺A/O 活性污泥法是一种改进的活性污泥法工艺流程如图1.3。硝化液回流7/14进水出水缺氧池好氧池沉淀 池污泥回流图 1.3A/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

19、，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。(7>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

20、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

21、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。第二章焦化废水工艺设计1. 设计基础资料1.1 污水水量和水质处理水量： 5000m3 /d8/14处理水质资料表 2.1：污染物CODBOD 5酚氰化物SS氨氮硫化物含量 mg/l30001500500403005002001.2 出水要求行业标准 <GB13456-92）表 2.2：排放量 <m 3/t ）悬浮物挥发酚氰化物化学需氧量 (C油类氨氮分级pH值mg/缺水区丰水区mg/Lmg/Lmg/LO

22、DCI > mg/LLmg/L一级700.50.5100815二级3.04.06-91500.50.51501025三级4000.51.05003040此次设计厂址选择山西中阳，污水达二级排放标准。2. 厂址资料本次设计选择吕梁中阳县金罗镇土河村2.1地理位置中阳县位于山西省西部，吕梁山脉中段西麓，黄河支流三川河上游的南川河流域。东西 45公里，南北 47公里，国土总面积 1432.9平方公里 <215万亩）。东与汾阳、孝义两市交界，西与柳林、石楼两县接壤，南与交口县相连，北与离石市毗邻，340省道、 209国道和孝柳铁路横贯境内。2.2气候特征全境呈不规则菱形，地势由东南向西北倾

23、斜，最高海拔2100.7M，最低 846M，平均海拔 1473.4M。地貌东南部为土石森林区，西部为黄土丘陵区，沿川为河谷区。气候属暖温带亚干旱区大陆性季风气候，多年主导风向为东南风，最冷月平均为-5，最热月平均为 35，最大冻土深度为 0.2m，降水量多年平均为每年 700mm，蒸发量多年平均为每年 1400mm，地下水水位地面下 6m左右。2.3地形及水文中阳县地形东南高，西北低，绝大部分为山地，其次是丘陵。东南部山区，山9/14高林密，群峰叠翠，天顶山为最高峰，海拔2100M。西北部为黄土丘陵区，山峦起伏，沟壑纵横，地形极为破碎，平均海拔1300M。境内主要河流为南川河，发源于上顶山北麓

24、，由东南向西北于金罗镇出境注入三川河。此外有支流东川沟和暖泉河等。2.4厂区地形污水厂选址区域海拔标高64-66m之间，平均地面标高为 65m。平均地面坡度为 0.5-0.8 ,地势为西北高，东南低。3. 工艺流程的确定3.1 一般规定3.1.1 焦化废水治理应从优化焦化工艺入手，实现焦化废水的资源化、减量化。3.1.2焦化废水治理工艺的选择应遵循环境友好，技术先进，对所有污染物综合有效，能长期稳定达标运行，不产或少产废物，节约资源和能源，运行费用低及基建投资少的原则。3.1.3焦化废水宜采用 “物化 +生化 ”的联合处理工艺。常用的物化处理方法多数为化学产品回收工艺。常采用的生化处理主工艺为

25、“前置反硝化兼 <缺）氧 /好氧 <F/O亦称 A/O ）生物脱氮 ”处理工艺。3.1.4对于采用前置反硝化手段进行焦化废水生物脱氮处理的工艺，生化处理不宜采用溶剂脱酚工艺。3.1.5酚精制过程中产生的以多元酚为主的高浓度废水，以及规模较小或较少的酚精制废水，在技术经济合理的情况下，可采用焚烧的方法进行处理。3.1.6独立的焦油加工、苯精制等加工企业产生的焦化废水，宜优先选择送到就近的焦化企业进行处理。3.1.7 对于焦化工业较集中的工业园区，焦化废水宜采用集中联合处理。3.1.8处理合格后的焦化废水应优先选择直接回用或深度净化后回用，应逐渐推行处理后10/14焦化废水的零排放。3

26、.1.9 焦化废水物化处理和生化处理的核心设施，应配置成不少于两个独立的系列。3.1.10 主体工程分期建设的工程，焦化废水治理应与总体规划相匹配。3.1.11 焦化生产排水应采用雨、污分流制。3.1.12焦化废水处理可行性研究报告应至少给出两套处理方案，并通过充分的技术经济比较和论证后，选出最佳方案。3.2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

27、的污水是否回用等因素。处理规模和污水水质和水量变化规律：污水处理规模也是影响工艺选择的重要因素。某些处理工艺，如完全混合曝气池，塔式生物滤池和竖流沉淀池只适用水量不大的小型污水处理厂，因此处理方案也要处理规模调整。新工艺及类似污水工程资料：采用先进技术，应做到技术上先进可靠，经济上高效节能。对于采用新工艺，新技术的设计，应对其设计参数和技术经济指标作精心选择。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。3.3工艺比选由表二知焦化废水中氨氮、有机物、油类

28、、悬浮物等难降解物质含量较高 BOD 5/ CODCr=0.5可生化性好。为了更好的去除氨氮、难降解有机物，而且经上述比较知物理处理效果较差、化学处理费用较高、循环废水处理会有后续污染问题，本次采用生物处理工艺。生物处理工艺适合于中小型污水处理厂的脱氮除磷工艺比较多，常用的生物处理焦化工艺有： AO 工艺、 AAO 工艺、氧化沟工艺、 SBR工艺、生物滤池、生物转盘法、生物流化床等，其中生物滤池、生物转盘、生物流化床工艺会有填料耗损、经11/14济效应较差。为了选择出经济技术更合理的处理工艺，以下对上述适合于中小型污水处理厂的除磷脱氮工艺进行经济技术比较。如表2.3。经济指标技术指标运行情况方

29、案基建能耗占地BOD 5去除脱氮运行稳管理情况适应负率 %费用效率定性荷波动AAO>100>100>10090-95较好稳定一般一般AO约 100>100约10090-95较好稳定一般一般氧化沟<100>100>10090-95一般稳定简便适应SBR<100>100<10090-99一般一般简便适应通过以上比较，选定本污水的处理工艺为A0 工艺。因为本工艺流程较简单，脱氮效果较好，运行稳定，基建费用、占地较少，可以有很好的处理效率。由于AO 工艺去除氮难以达到排放标准且降解难降解物效率不高，可在前面加水解酸化池增加可生化性程度，使难降

30、解物质转化为易降解物，同时后面增加好氧池，增大氮的去除率。工艺流程主要有预处理段、生物处理段和深度处理段组成。预处理段由隔油池、气浮池、调节池、脱酚塔组成。生物处理段由水解酸化池、AO 池及二沉池组成 .在O池采用微孔曝气器。深度处理段由混合反应池及混凝沉淀池组成。处理工艺如图2.4。废水调节池提升泵脱酚塔隔油池污泥浓缩池均质池压滤机干化场剩余回流污泥外气浮池排污泥二沉池好氧池 2好氧池 1缺氧池水解酸化池硝化液回流混合反应池混凝沉淀池过滤排水图 2.4工艺流程12/143.3.1调节池的作用为了使管渠和构筑物正常工作，不受废水高峰流量或浓度变化的影响，需在废水处理设施之前设置调节池。对于工业

31、废水适当尺寸的调节池，对水质、水量的调节是厌氧反应稳定运行的保证。调节池的作用是均质和均量，对水量和水质的调节，调节污水 pH值、水温，有预曝气作用，还可用作事故排水。总容积按8-24h的设计流量计算。3.3.2脱酚塔的作用多年来，我国通常是采用溶剂萃取法或稀释法，使生化处理前的废水中的酚含量不超过 200-300mg/l。本次设计采用水蒸气直接蒸出废水中的挥发酚，然后用碱液吸收随水蒸气而带出的酚蒸气，成为酚钠盐溶液，再经中和与蒸馏，也可使废水中的酚得到回收和利用。含酚废水经回收处理后，水中酚仍有100mg/l以上。3.3.3隔油池的作用隔油池是利用油与水的比重差异，分离去除污水中颗粒较大的悬浮油的一种处理构筑物。煤的