焦化厂废水处理课设

目录TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"1．本次课程设计要达到的目的 2\o"CurrentDocument"2．本课程设计课题的内容和要求（包括原始数据、设计参数、设计要求等） 2\o"CurrentDocument"对本课程设计成果的要求（包括课程设计计算说明书，图纸，要求） 2\o"CurrentDocument"废水水质和工艺流程的选择 3\o"CurrentDocument"废水的来源 3方案的确定 3工艺流程 3\o"CurrentDocument"4.4工艺主体流程的说明 4\o"CurrentDocument"4.5主体构筑物的说明 4\o"CurrentDocument"4.6设计工艺的出水水质 6\o"CurrentDocument"5•主体工艺（AO工艺）的设计计算 7A/0工艺设计规定 7A/O工艺设计计算 7BOD污泥负荷 7污泥指数 8\o"CurrentDocument"回流污泥浓度 8污泥回流比 8曝气池内混合液污泥浓度 8内回流比 8生化反应池的有效容积 8按推流式设计，确定反应池的主要尺寸 8污水停留时间 9廊道的布设 9缺氧池设备选择 105.2.12每日产生的剩余污泥干量W（kg/d）及其容积量q（m3/d） 10污泥龄 11曝气系统需氧量 11曝气管道需氧量的计算 11各个污水管道的计算 13\o"CurrentDocument"空气管计算 14出水堰的设计 15\o"CurrentDocument"实际工艺尺寸汇总 15反应池尺寸 15廊道尺寸 156.3空气管的设计 156.4厌氧池孔洞的设计 16\o"CurrentDocument"工艺的平面布置及A/O工艺流程图 16\o"CurrentDocument"分析与探讨 169．小结与感悟 16\o"CurrentDocument"10.主要参考文献 171．本次课程设计要达到的目的通过本课程设计进一步巩固本课程所学习的核心内容，掌握设计的内容以及相关参数的选择与计算，并使所学习知识系统化，培养学生运用所学习知识进行水处理工艺的设计。本次课程设计，是让学生针对给定的处理工艺，选择相应的参数计算，绘制工艺图，使学生具有初步的水处理单元的设计能力。2．本课程设计课题的内容和要求（包括原始数据、设计参数、设计要求等）查阅相关资料，由给定的进、出水的水质参数，确定废水处理的工艺路线。该工艺处理方案须能保证出水水质达到要求，同时又经济可行。根据设计手册，计算出工艺流程中一套主要处理设施的尺寸及相关数据。根据设计计算数据，绘制出设备详图。同时需绘制出废水处理的工艺流程图。编写设计说明书：设计说明书包括封面、目录、正文（包括工艺原理、结构、工艺特点、该工艺的实际应用、设计计算、设备详图、设计总结等内容）、参考文献等。要求文字通顺、内容正确完整，装订成册，杜绝图表的抄袭。2.6图纸要求：用A3纸张打印。对本课程设计成果的要求（包括课程设计计算说明书，图纸，要求）一般由设计说明书、数据计算、图纸、课程设计报告组成。课程设计说明书要求用A4纸编写，课程设计说明书的封面要统一打印，课程设计说明书装订顺序如下：（1） 课程设计说明书（论文）封面（2） 目录（3） 正文（4） 参考资料废水水质和工艺流程的选择4.1废水的来源本次设计处理的是某焦化厂废水，焦化废水是炼焦、煤气在高温干馏、净化及副产品回收过程中，产生含有挥发酚、多环芳烃及氧、硫、氮等杂环化合物的工业废水，是一种高COD、高酚值、高氨氮且很难处理的一种工业有机废水。焦化废水是含有大量难降解有机污染物的工业废水，其成分复杂，含有大量的酚、氰、苯、氨氮等有毒有害物质，超标排放的焦化废水对环境造成严重的污染。焦化废水具有水质水量变化大、成分复杂，有机物特别是难降解有机物含量高、氨氮浓度高等特点4.2方案的确定原水水质：废水流量Q二100m3/h， COD=1200mg/L， SS=400mg/L，NH-N二200mg/L，油类浓度100mg/L，酚类浓度125mg/L3处理后水质要求：处理后废水排放达到GB8978-1996二级标准，即COD=120mg/L，SS=150mg/L，NH-N二50mg/L，油类浓度10mg/L，酚类浓度0.5mg/L3方案的选择：由于焦化废水中含氮以及COD和酚类浓度较高，污水厂所处理的废水水量较大,所以对污水必须进行较好的预处理，活性污泥法中的A/O工艺处理效果较好，所以废水处理由2部分组成：预处理和生化处理。预处理包括隔油池、气浮池和凋节池生化处理包括缺氧反应池、好氧池和二沉池。工艺流程外运或焚烧图一、焦化废水处理工艺流程图4.4工艺主体流程的说明焦化污水首先经格栅,去除水中粗大颗粒物和悬浮物后,由于废水处理量较大且水质水量有些波动，在格栅后设置调节池，调节需要处理废水的pH和水量。接着进入隔油池，去除废水中大量的油类物质。再进入气浮池，进一步去除废水中油类物质，降低水中悬浮物且能去除一部分的COD，降低后续生物处理构筑物的有机负荷。而后再经过一次除氧设施后进入缺氧池，转化和降解了大多含氮杂环化合物，为后续的处理提供易于氧化分解的有机底物，即提高了焦化废水的可生化性。同时还接受好氧池回流的硝化液，更加提高了氮的去除率。接着进入好氧池，主要去除有机碳以及发生硝化反应。经过充分缺氧和好氧处理后，出水进入二沉池进行活性污泥、水分离，二沉池出水达标排放。二沉池剩余污泥一部分回流至缺氧池之前与废水一起进入后续生物处理工艺，使得后续处理工艺保持一定的微生物浓度，一部分进行浓缩后到脱水机房脱水，形成干泥饼外运填埋。4.5主体构筑物的说明4.5.1格栅焦化废水中会含有一些从工艺过程中带来的纤维、碎片、煤渣等物质，因此需要格栅阻隔这些漂浮物与悬浮物，防止堵塞和缠绕水泵机组、曝气器、管道阀门、进出水口等设备，减少后续处理产生的浮渣，保证污水处理设施的正常运行。格栅按照栅条净间隙，可分为粗格栅（50〜100mm）、中格栅（10〜40mm）、细格栅（10〜40mm）,按栅条形状，分为平面格栅和曲面格栅。这里根据焦化废水的特征，选择平面格栅，间隙选择20mm。调节池焦化厂在焦油分离、苯的精制中，产生废水的水质水量往往很不稳定。此外，由于管理水平低、设备陈旧等原因，焦化厂的生产车间（尤其是蒸氨车间）经常会出现事故性的污水排放，即会在短时间内排放极高浓度的废水，这会对生化系统产生灾难性的危害，为此，调节池的容量一般按8〜24h设计。隔油池焦化污水中含有大量的焦油，这些油类物质会阻碍可溶性有机物进入微生物细胞壁内，而且能封住菌胶团，有时污泥颗粒会因夹带油的颗粒而上浮到水面，严重影响生化效果。隔油池一般有平流式和斜板式两种，这里选用平流式隔油池。隔油池除油效率为70％〜80％。气浮池焦化废水中SS指标较高，气浮法是一种有效的固—液和液—液分离方法，因此在此设置气浮池，采用加压溶气气浮法，使空气在加压条件下溶于水，然后将压力将至常压而使过饱和溶解的空气以细微气泡形式释放出来。微小气泡与水中悬浮颗粒黏附，形成表观密度小于水的漂浮絮体，絮体上浮至水面，形成浮渣而被刮除从而实现固液分离。气浮池去除悬浮物效率和除油效率均为80%，去除COD效率为10〜35%。除氧装置从气浮池中流出的废水含有大量的溶解氧，因此在进入后续的缺氧生物反应池前必须设置一除氧装置用来确保缺氧反应池中不会受氧的干扰。A/0生物处理池高浓度焦化废水经一级处理后，其COD值，酚，氨氮的含量仍然比较高，还有其它的有机、无机污染物，需经处理后才能排放。考虑到处理成本的因素，通常采用生物处理法。而A/O工艺是由缺氧区和好养区组成的同时去除污水中有机污染物的处理系统，实践证明A/O是目前处理焦化废水非常有效的生物处理方法。在缺氧段，废水中的甲酚、苯酚、二甲酚等酚类化合物，及以喹啉、吲哚为代表的含氮杂环化合物大部分得到了转化和降解，为后续的处理提供易于氧化分解的有机底物，即提高了焦化废水的可生化性。如果在缺氧池内，采用投加填料的生物膜法，再辅以轻度搅拌，可提高微生物浓度及活性。设计时应控制水力停留时间使反应不要进入产甲烷阶段。因为后续处理工艺对可降解的物质的需求量很大，而甲烷化会消耗大量的易降解物质。应根据不同水质和工艺确定达到可生化性和经济性最佳结合的停留时间而在好氧段，微生物的生物化学反应过程主要都在此段内完成。在好阶段，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，当废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NH-N转化为NO--N,然后再由硝化菌进一步转化为32NO--N。3设计时为了满足生化要求，可通过设置微孔曝气管或者微孔曝气器来增加废水中的溶解氧，为微生物提供氧和对混合液进行搅拌，由于曝气的吹脱作用，NH3—N及易挥发的有机物也会被部分去除。在A/O处理工艺中，NH-N的去除率为70%〜80%,COD的去除率为87.5%〜398%，酚的去除率为99.5%〜99.8%，去除悬浮物的效率为90%~95%。4.5.7二沉池主要用来分离好氧池出来的泥水混合物，分离出来的活性污泥作为回流污泥返回好氧池，剩余部分作为生化过程中产生的剩余污泥送至污泥处理系统。4.6设计工艺的出水水质4.6.1出水油类的浓度：隔油池除油效率为70%〜80%，选择去除效率为75%，则油类浓度变为100mg/Lx(1-75%)=25mg/L，气浮池除油效率为80%，则出水油类浓度为25mg/Lx(1-80%)=5mg/L〈10mg/L，达到出水指标。4.6.2出水悬浮物的浓度：气浮池去除悬浮物效率为80%，则悬浮物浓度，即SS为400mg/Lx(1-80%)=80mg/L,A/O处理工艺去除悬浮物的效率为90%〜95%,选择90%，则出水悬浮物浓度变为80mg/Lx(1-90%)=8mg/L<150mg/L,达到出水要求。4.6.3出水COD浓度：气浮池去除COD效率为10~35%，其中电解气浮法的去除效率达到60%。这里选择电解气浮法，则COD变为1200mg/Lx(1-60%)=480mg/L，在A/O处理工艺中COD的去除率为87.5%〜98%,选择90%,则出水COD为480mg/Lx(1-90%)=48mg/L〈120mg/L，达到出水指标。出水NH-N的浓度：3在A/O处理工艺中NH-N的去除率为70%〜80%，选择去除效率为78%，3则出水NH-N为200mg/Lx(1-78%)=44mg/L〈50mg/L，达到出水指标。3出水酚的浓度：在A/O处理工艺中酚的去除率为99.5%〜99.8%，选择去除效率为99.7%，则出水酚的浓度为125mg/Lx(1-99.7%)=0.375mg/L〈0.5mg/L，达到出水指标。5•主体工艺(A/O工艺)的设计计算A/O工艺设计规定污泥负荷率N/kgBOD/(kgMLSS-d)在0-0.18之间；S5污泥龄：9 >10d；c(st)5.1.3混合液回流比R:300-400%；N5.1.4污泥回流比R：50-100%；5.1.5水力停留时间tt缺氧：t好氧=1：(3~4)一般t好氧>6h,t缺氧<2h温度/0C: 20-30；A/O工艺设计计算5.2.1BOD污泥负荷N二0.17kgBOD/(kgMLSS-d)[N<0.18kgBOD/(kgMLSS-d)有利于消化反应S 5 S 5进行]

5.2.2污泥指数SVI=150（SVI在100〜200之间，取SVI=150）回流污泥浓度Xr=SVIXr(r=1}Xr=150〜6600mg/l(E〜1.2，取“污泥回流比R=100%(污泥回流比R：50-100%,取R=100%)5.2.5曝气池内混合液污泥浓度1+RJ1+RJXXr=3300mg/l5.2.6内回流比在A/O处理工艺中NH-N的去除率为70%〜80%，选择去除效率为78%,3即耳二0.78,内回流比为TNR二』n—二°'78二3.55（混合液回流比R 300-400%，符合要求）n1-耳1-0,78 NNT5.2.7生化反应池的有效容积24QL 24X100X360-0.17x3300V=o-0.17x3300NXS式中：L—生物反应池进水BOD5浓度，O5厶°二0.75COD二0.75x480二360mg/L(BOD5=(0.7〜0.8)COD,取0.75)N—BOD污泥负荷，kgBOD/（kgMLSS-d）

S5X—污泥浓度，kg/m35.2.8按推流式设计，确定反应池的主要尺寸取有效水深比，一般为3.5~6m，这里取牛=3.5m则反应池总高度H=3.5+1.0=4.5m,取超高为1m反应池总表面积：Szong1540.113.5=Szong1540.113.5=440.03m2C.每组反应池的表面积：分成两组，每组表面积S—zong= =220.02m2n2其中，n为分组数Sd.确定反应池池宽(b),使b/H]=l〜2,算出单组曝气池长度L=—,使得11b220.024.5=48.9m，设反应池宽b=4.5m，则b/H1=4.5/3.5=1.29，在规定范围内，220.024.5=48.9m，L=489=10.9>10，也符合要求。b4.55.2.9污水停留时间t=工=1540.11 =7.7hKQ2x1.0x100其中，K为污水的总变化系数，通常取1.0〜1.5,这里取1.0由于t缺氧：t好氧=1：(3~4)，一般t好氧＞6h,t缺氧＜2h所以取缺氧段时间为1.8h，则好氧段时间为5.9h。基本符合设计要求则缺氧段的有效容积为：V=QxtxK=100m3/hx1.8hx1.0=180m31缺氧段的表面积积为—= = =51.43m21H3.51缺氧段的宽度为4.5m，则长度为5143=11.43〜12m4.5好氧段的有效容积为：V=QxtxK=100m3/hx5.9hx1.0=590m32好氧段的表面积积为—=—=590=168.57m21H3.51好氧段的宽度为4.5m，则长度为168.57=37.46〜38m4.55.2.10廊道的布设在缺氧段由于有搅拌机，使得污泥一直处于搅拌状态，且搅拌机对廊道的布设有一定的阻碍作用，因此在厌氧段不设置廊道，采用混合式的进出水，而在好氧段采用推流式，设置廊道来延长污水在反应池中的停留时间，从而更好的进行反应。假设廊道的长度为10m，廊道的宽度比反应池的宽度小， 设为4m，廊道高度38>H，取4.0m。廊道的个数为38=3.8沁4个。1105.2.11缺氧池设备选择缺氧池内设4台潜水搅拌机，所需功率按5W/m3污水计算。每个缺氧池有效容积V二180m3单混合全池污水所需功率N出=180x5=900W单5.2.12每日产生的剩余污泥干量W(kg/d)及其容积量q(m3/d)每日产生的剩余污泥干量W(kg/d)W=aLQ-bVX+SQx竺(kg/d)r Vr100式中：a—污泥产率系数，一般取0.5~0.7，这里取0.6b—污泥自身氧化速率，d-1，一般为0.05L—生物反应池去除浓度，即去除BOD5的浓度，在A/O处理工艺中rCOD的去除率为87.5%〜98%，选择90%,则去除BOD5的量为0.75x480x90%=324mg/LS—生化反应池去除的浓度,即去除SS的浓度，A/O处理工艺去除悬r浮物的效率为90%~95%,选择90%，则去除SS的量为80x90%=72mg/LX—挥发性悬浮固体浓度，X:X=1:0.8,上式中X=3300mg/l，所以VVX=2640mg/lVW=0.6x324x100x24x10-3-0.05x1540.11x2640x10-3+72x100x24x10-3x竺100=349.665kg/db.湿污泥量Q(m3/d)SQS(m3/d)QS(1-P)x1000其中，P为污泥含水率，一般均为99.2%

QS349.665QS349.665=(1-0.992)x1000=43708(m3/d)5.2.13污泥龄t(d)二VX^二1540.111264°x10-3二11.63>10d(符合要求)sW349.6655.2.14曝气系统需氧量O二a'QL+bN-b'N-c'X2rrDW式中：a'—活性污泥微生物氧化分解有机物过程的需氧量，即活性污泥微生物每代谢1kgBOD：所需要的氧量，kgO/kg，通常取值为152b'—活性污泥微生物内源代谢的自身氧化过程的需氧量，即每1kg活性污泥每天自身氧化所需要的氧量，kgO/(kg-d)，通常取值为4.62c'—值为1.42Q—废水设计流量，m3/dL—生物反应池去除BOD的浓度，kg/m3r5N—氨氮去除量，kg/m3rN—硝态氮去除量，kg/m3DX—剩余活性污泥量，kg/dWO二1x100x24xx324x10-3+4.6x200x0.78x10-3-1.42x349.665二281.8kgO/d225.2.15曝气管道需氧量的计算采用鼓风曝气装置，为使曝气运行中具有灵活性，在进水方式上设计成既可集中从池首进水，按传统活性污泥法运行，又可沿配水槽多点分散进水，按阶段曝气法进行，还可沿配水槽集中从池中部某点进水，按生物吸附再生法运行。这里选择沿配水槽多点分散进水，阶段曝气。有效水深3.5m,设曝气扩散器安装距池底0.2m,扩散器上净水压为3.3m。最高水温30oC

溶解氧饱和度CS查表得：水温20°C时，C=9.17mg/LS(20)水温30C时，C=7.63mg/LS(30)扩散器出口绝对压力PbPb=P+9.8X103H式中：P—标准大气压，P=1.013x105PaH—曝气器安置深度，H=4.3mP=1.013X105+9.8X103X4.3d=1.434X105Pa空气离开曝气池面时，氧的百分比Otx100%21(1-Ex100%A—79+21(1-E)A式中：E—氧转移率，%，对膜片式微孔曝气器，E=15%~20%,选AAE=18%A21x21x(1—18%)79+21(1-18%)x100%=17.9%曝气池混合液平均饱和浓度Cs(T)按最不利温度考虑T=30CC'=C(d+t)S(30) S(30)2.026x105 42=7.63x=7.63x(1.434x1052.026x10517.9F)=8.65mg/Le.20C条件下，脱氧清水充氧量OsOCO=__L 2S[20)sa0•p•C '-Cx1.024(t-20)xFS(30)式中：a—废水液相传质系数K的修正系数，0.4〜0.8,取a=0.8La卩一废水C的修正系数，0=0.70〜0.98取卩=0.9sP—压力修正系数，通常p=lC—氧实际浓度，C=2mg/LF—曝气扩散设备堵塞系数，F二0.65~0.9，取F=0.8O_ 281.8x翠7 S0.8xlc.9x1x8.65-2.0〕x1.024(30-20)x0.8_550.58kg/d_22.94kg/hf.曝气装置供气量GsSGOG_s—s 0.28EA22.94m3/h0.28x0.18g.每m3污水的供气量455.2 二_4.55m3/m3污水1005.2.16各个污水管道的计算a.进出水管道的计算两组反应池合建，进水与回流污泥进入进水竖管，经混合后经进水潜孔进入缺氧池。出水管流量与进水管相同，管径也相同。单组反应池进水管设计流量：Q'_Q_100m3/h_0.028m3/s管道流速v>0.6m/s，设v_0.6m/s管道过水断面A_弓_罟_0.047m2管道直径d_ _：4x0.047_0.24m兀V3.14污水管道最小管径为300mm，这里进出水管道选用最小管径DN300mm回流污泥管道计算

单组反应池活性污泥管设计流量：Q''二Q二100m3/h二0.028m3/s管道流速v>0.6m/s，设v二0.6m/s管道过水断面A岭二晋=0.047m2■4x0.047■4x0.0473.14=0.24m污水管道最小管径为300mm，这里进水管道选用最小管径DN300mm回流混合液管道计算单组反应池回流混合液管设计流量Q'''二RQ二355%x100m3/h二355m3/h二0.099m3/sN管道流速v>0.6m/s，设v二0.8m/s管道过水断面A=聖=0099=0.124v0.8=0.397m'4A '4x=0.397m管道直径d=L 丁取回流混合液管径为400mm，即DN400mmQ'''校核管道流速U= =0.79m/s，符合要求。A5.2.17空气管计算空气管道的布置如附图所示，好氧段共有四个廊道，有三个隔墙，在相间的两个隔墙上布设一根空气干管，所以有两根干管。在干管上设六对配气管，全曝气池共设24条配气竖管。a.每根配气管的供气量G455.2s= =18.97m3/h24 24空气扩散器总数曝气的平面面积即好氧段的面积168.57m2，取180m2微孔曝气器服务面积为°3〜0・75m2，这里取0・6m2曝气器总数：18006曝气器总数：18006=300个每根配气管上安设的曝气器数目300=300=12.5沁13个每个曝气器的配气量G300G3004552=1.52m3/h300膜片式微孔曝气器范围1m3/h~3m3/h，在此范围内，符合要求。5.2.18出水堰的设计出水堰采用矩形堰，污水的流量不大，只有100m3/h，设计矩形堰的集水槽长3m，宽2m，高2.5m。6.实际工艺尺寸汇总6.1反应池尺寸池长的计算：设墙体厚度为0.5m，缺氧池设计池长为13m，好氧池设计池长为38m，好氧厌氧隔墙厚度为0.5m，好氧区设有四个廊道，有三个隔墙，每座隔墙厚度均为0.5m，贝V反应池池长为13+38+0.5x2+0.5+0.5x3二54m池宽的计算：设墙体厚度为0.5m，缺氧池设计池宽为4.5m，好氧池设计池宽也为4.5m，共有两个反应池，设两反应池之间廊道厚度为1.5m，则反应池池宽为(4.5+0.5x2)x2+1.5=12.5m6.3．3池高反应池有效水深为3.5m，反应池设计高度为4.5m，墙体厚度为0.5m，则反应池池高为4.5+0.5二5.0m廊道尺寸廊道共有四个，根据好氧池的长度，得出前三道廊道长度均为10m，最后一道廊道长度为8m，宽度为4m，高度为4m空气管的设计空气干管架设在廊道间隔墙上面，假设空气干管的直径为0.8m，支管的直径设为0.2m厌氧池孔洞的设计孔洞设为圆孔，直径设为1.0m7.工艺的平面布置及A/O工艺流程图平面布置及A/0工艺流程图见附图8.分析与探讨进水温度过高的话，会不利于后续生化处理中微生物的正常代谢，且太高的水温会降低水