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1、焦化废水处理工艺设计书 某焦化废水治理工艺设计 作者姓名：XXX 专业名称：环境工程 指导教师：XXX 讲师 摘要 焦化废水中含有大量的氨氮以及多种有毒的有机化合物，如多环芳烃等成分复杂的化合物。从组成成分上讲，焦化废水必然会造成环境废染、影响人体健康。处理焦化废水的方法有许多，生物法以其在经济上可行性较好的特点而得到广泛应用。 本文为某焦化废水处理工艺设计，规模为300立方米/日。废水处理流程为：进厂废水从泵房到隔油池，然后流入气浮池，气浮池出水进入调节池，调节池出水进入A/O反应池，再进入二次沉淀池，二次沉淀池出水进入混凝沉淀池，最后出水。污泥处理的流程为：从二沉池以及混凝沉淀池排出的剩余
2、污泥进入污泥浓缩池，再进入污泥脱水间，最后外运处置。 废水处理后的出水优于国家综合废水排放标准(GB8978-1996)一级标准。 选择A/O工艺处理焦化废水，在脱氮方面的效率要明显高于SBR法以及CASS氧化沟等方法。 关键词：A/O工艺；焦化废水；脱氮 Abstract Coke-plant wastewater generated from coal-cooking processes contains high levels of NH3-N. Apart from NH3-N coke-plsnt wastewater contains various groups of toxic
3、 organic compounds such as polynuclear aromatic hydrocarbons (PAHs) and heterocyclic compounds. From a compositional point of view, colk-plant wastewater therefore presents adverse environmental and helth effects. Several methods (physic-chemical and biological methods) have been employed in the rem
4、oval of NH3-N and COD from coke-plant wastewater. The biological methods are most often employed because of their economica advantages over physical-chemical methods. This article is a design of one project for the treatment of coke-plant wastewater. The construction of this project is 300 m3per day
5、.The process is that:the wastwater runs from pump house to grease trap,enters the flotation tank, enters regulation pool, then enters A/O reactor tank, enters the secondary sedimentation tank, then enters the coagulation and sedimentation tank, at last lets out. The process of the sludge is that: th
6、e surplus sludge from the sedimentation tank enters sludge thickener, then enters dehydration house, then it is dehydrated, at last it is carried out of the plant. The outlet water of the plant meets the level one of the National Discharge Standard of Steel industry standards for water pollutants (G
7、B8978-1996). Selecting the Anoxic-Oxic system for the treatment of coke-plant wastewater is more efficient than the craft of SBR and the craft of CASS etc. It can take large quantity of the nitrogen from coke-plant wastewater. Key words：The Anoxic-Oxic; Coke plant wastewater; Taking off the nitrogen
8、 目录 摘要. ABSTRACT . 目录. I 前言. 0 1 焦化废水概述 (1) 1.1焦化废水概况 (1) 1.1.1 焦化废水来源与组成 (1) 1.1.2 焦化废水的特点及危害 (3) 1.2国内外焦化废水处理技术 (4) 1.2.1 物理化学法 (5) 1.2.2 生化处理法 (5) 1.2.3 化学处理法 (6) 2 水质分析和处理工艺选择 (8) 2.1建厂当地自然条件 (8) 2.1.1来源组成 (8) 2.1.2水质特征 (9) 2.1.3 排放量 (9) 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
9、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) 混合反应池 (27) 3.10混凝沉淀池 (28) 3.11污泥浓缩池 (29) 3.12回流水井 (30) 4 设备选型 (31) 4.1格栅设计选型 (31) 4.2风机选型 (31) 4.4废水污泥泵选型 (31) 4.5加药装置选型
10、 (32) 4.5.1 加药装置选型 (32) 4.6污泥脱水机选型 (33) 4.7搅拌机选型 (33) 4.8刮泥机及撇油机选型 (33) 5 废水处理厂总体布置 (33) 5.1废水处理厂平面布置 (33) 5.1.1 废水处理厂平面布置原则 (33) 5.1.2 废水处理厂平面布置 (36) 5.2废水处理厂高程布置 (36) 5.2.1 废水处理厂高程布置方法 (36) 5.2.2 本废水处理厂高程计算 (38) 6 劳动定员及附属构筑物 (39) 6.1劳动定员 (39) 6.2附属构筑物 (39) 6.3附属化验设备 (40) 7 投资及运营费用分析 (41) 7.1土建投资估算
11、 (41) 7.2设备投资估算 (42) 7.3运行费用估算 (44) 结论 (46) 致谢 (47) 参考文献 (48) 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4106km3，仅占地球上总水量的0.3%。因此，解决水废染、合理地
12、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
13、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。 1 焦化废水概述 1.1 焦化废水概况 1.1.1 焦化废水来源与组成 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
14、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
15、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： 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、
16、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。 1.1.2 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
17、、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0.30.4，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
18、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 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3060mg/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-N50mg/L的水，可使人体内正常的血红蛋白氧化成高铁
19、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
20、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。 1.2 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。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
21、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。 1.2.1 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
22、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COD158mg/L，NH3-N15mg/L12。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 Fenton13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。 1.2.2 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