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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 焦化厂污水处理站工艺设计摘要：本设计是 20000立方 M/ 天焦化污水处理厂的设计；焦化废水是该厂污水的主要来源,焦化废水主要污染物有：COD,BOD,氰化氢,氨,悬浮固体,苯酚和苯的化合 物；焦化废水的特点是多成分的,组分复杂的,浓度高的,毒性大的,难降解的,所以本设计采纳了良好去除有机化合物、氨氮等的方法, 如氧化沟法；污水处理厂的处理工艺为： 污水粗格栅进水泵房细格栅平流式沉砂池奥贝尔氧化沟二沉池消毒池出水；焦化废水中各污染物处理后达到“ 污水综合排放标准” standard. Keywords：Coking wastewater ；
2、Oxidation ditch1 / 45 ； Process Design 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 45 页精选学习资料 - - - - - - - - - 目录1 绪论 5 1.1 选题背景 5 1.2 处理焦化废水目的及意义 5 1.3 焦化废水的处理方法 5 1.3.1 物化法 6 1.3.2 生化法 7 2 设计说明 10 2.1 设计资料 10 2.1.1 工艺参数 10 2.1.2 详细工作内容 10 2.2 污水处理工艺流程的设计 10 2.2.1 工艺设计原就 10 2.2.2 工艺流程的设计 11 2.3 氧化沟工艺简介 11 2.3.1 氧
3、化沟基本特点 11 2.3.2 Orbal 氧化沟 12 2.3.3 Orbal 氧化沟工艺原理 13 2.4 污水排放 14 3 设计运算 15 3.1 格栅的设计及运算 15 3.1.1 格删的作用 15 3.1.2 格栅的运算公式 15 3.1.3 格栅的运算示意图 16 3.1.4 污染物在栅格中的去除 17 3.1.5 粗格栅的运算 17 3.1.6 细格栅的设计运算 18 3.2 沉砂池的设计及运算 18 2 / 45 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 45 页精选学习资料 - - - - - - - - - 3.2.1 沉砂池的作用 18 3.2.2 沉砂池
4、的设计 18 3.2.3 平流式沉砂池的设计运算公 19 3.2.4 平流式沉砂池的设计运算 20 3.3 氧化沟设计运算 20 3.3.1 氧化沟作用 20 3.3.2 设计参数 21 3.3.3 主体构筑物运算 21 3.3.4 脱氮运算 22 3.3.5 碱度平稳 22 3.3.6 氧化沟总体积 23 3.3.7 需氧量运算 24 3.3.8 氧化沟的容积运算 26 3.3.9 曝气设备运算 27 3.3.10 进出水管及调剂堰运算 28 3.4 沉淀池的设计及运算 30 3.4.1 沉淀池的作用 30 3.4.2 沉淀池的设计 30 3.4.3 向心辐流式沉淀池的运算公式 30 3.4
5、.4 沉淀池的设计参数的运算 32 3.4.5 排泥设计运算 33 3.5 消毒设施 34 3.5.1 消毒设施的设计 34 3.5.2 消毒池的作用 34 3.5.3 设计资料 35 3.5.4 二氧化氯的消毒氧化作用 35 3.5.5 二氧化氯的投加 35 3.5.6 二氧化氯的投加量 35 3.5.7 消毒池的设计 35 3.6 污泥处理系统的设计与运算 35 3.6.1 二沉池污泥回流系统的设计与运算 36 3 / 45 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 45 页精选学习资料 - - - - - - - - - 3.6.2 浓缩池的设计运算公式 36 3.6.3
6、浓缩池设计运算 37 3.6.4 贮泥池 38 4 污水总泵站的设计 39 4.1 概述 39 4.1.1 污水泵房的设计规定 39 4.1.2 设计数据 39 4.1.3 泵房形式 39 4.1.4 工艺布置 39 4.2 污水泵站设计运算 39 4.2.1 水泵挑选 40 4.2.2 泵站基础设计 40 4.3 集水井设计运算 40 4.4 机器间设计运算 41 4.5 集水池 41 5 总结 42 参考文献 43 4 / 45 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 45 页精选学习资料 - - - - - - - - - 第一张 绪论1.1 选题背景焦化废水是煤制焦炭,
7、煤气净化和回收过程中产生的高浓度有机焦化废水产品；焦化废水包括 焦炉煤气初冷、煤气 最终冷却 和焦化生产过程中的生产用水以及蒸汽冷凝废水 ,煤气洗涤水 ,煤气发生站的 水精苯分别水, 焦炉水封水及其它地方产生污水；主要焦化废水污染物有：化学需氧量,生化需氧量,氰化物,氨氮,悬浮物,苯酚和苯系化合物,其中焦化废水污染物含量及排放标准如表 1.1 所示；表 1.1 焦化废水各组分基本含量及排放标准污 染 BOD COD 挥发酚 氰化物 氨氮 悬浮物物含量1100 3100 950 150 45 226 mg/L 级 标20 100 0.5 0.5 15 70 准从表 1.1 可见,焦化废水成分多并
8、且比较复杂,浓度高,有毒性,生物降解困难；废水由几十种无机和有机化合物组成,大量的盐,硫,硫化物,氰化物等构成了无机物的主要成分；除了酚化合物,由苯基,吡啶,吲哚并喹啉构成了有机污染物；其中污染物高色度,是比较难降解的高浓度有机废水；焦化废水中高浓度的 COD,NH3-N 和挥发酚等污染物对人体,水产和农作物造成极大危害；1.2 处理焦化废水目的及意义目前,世界正面临着水资源短缺,水质严峻恶化的问题,水体污染已成为当今世界面临的一个重要环境问题；我国人均水资源需有量为 2400立方 M,是世界人均需有量的1/4 ,属于 12个贫水国家之一,所以新的污染掌握以及污染治理条件的加强,是改善我国的水
9、质不断恶化的根本；对于焦化废水的处理始终是国内外废水处理领域面临的一个重大问题,几十年来仍没有突破性的进展；废水中含有复杂的污染物,如挥发性酚,多环芳香烃和硫、氮杂环化合物,是比较难降解的高浓度有机废水；目前,可以达标排放的焦化废水需要经过预处理和二级深度处理；焦化废水预处理技术：厌氧酸化,浮选,混凝沉淀法；二级处理方法,物化法、生化法、物化- 生化法 ；深度焦化废水处理技术包括 絮凝沉淀辅以加氯法、化学氧化法、吸附过滤辅以离子交换法、折点氯化法等；但目前通过隔油池焦化废水进行多级曝气生物处理、二级气浮脱油,再经氧化塘或深度处理5 / 45 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,
10、共 45 页精选学习资料 - - - - - - - - - 外排是最常用的方法；1.3 焦化废水的处理方法目前,焦化废水的处理主要有物化法、生化法、物化 方法进行对比分析；1.3.1 物化法 1）化学沉淀法- 生化法等,以下将对几种化学沉淀法是一种将离子变成不溶性的、难解离的化合物进而去除的复杂过程；化学 沉淀主要是对重金属离子,两性元素,碱土金属和某些非金属元素的处理；通过添加 沉淀剂进行处理,但这样简洁引入新的污染成分,并且在大多数情形下对有机污染物 起不到作用,所以通常作为帮助治理方法；2）Fenton 试剂法芬顿试剂是由 H2O2和 Fe 2+的混合得到的一种强氧化剂,由于过氧化氢与
11、 Fe 2+作用能产 生强氧化性的OH自由基,其混合液能将焦化废水中多种有机物氧化,当对生物难降 解或一般化学难以氧化的有机废水处理时,具有快速反应、压力和温度等反应条件缓 和且无二次污染等优点；3）吸附法吸附法废水处理就是利用多孔性吸附剂来吸附废水中的一种或几种溶质,达到废 水净化目的；常用吸附剂有矿渣、磺化煤、活性炭、硅藻土、一些特殊金属等；该方 法的优点是工艺流程短,操作简洁,适合处理较小排放量的废水；其缺点是吸附剂的 吸附效率低,需大量吸附剂,药品更换频繁,用量大,处理后产生大量废渣；4）蒸氨法蒸氨法就是将来源于熄焦水和剩余氨水的焦化废水中的氨氮通过蒸汽加热焦化废 水,使废水中氨氮挥发
12、后在将其收集,就大大降低水中氨的浓度；该法优点是能够回 收部分氨气,其缺点是能耗高,蒸汽用量大,蒸氨后剩余氨水仍高达 300mg/L,需要 采纳生化处理才能达到排放指标；5）混凝沉淀法混凝法是向水体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,产生 的水合配离子和胶体与其带相反的离子结合中和废水中某些物质表面所带的电荷,产 生絮状沉淀再将其去除的一种方法；混凝法的关键在于混凝剂种类及用量,目前国内一般采纳硫酸铁聚合剂 PFS,助凝剂为聚丙烯酰胺处理中复合混凝剂得到广泛的讨论的应用,例如：复合PAM；最近几年,在焦化废水的 Al 盐, Fe 盐,磷酸盐等被越来越多的污水处理厂应用,并达到良
13、好的成效,其方法的优点是成效明显,成本低,6 / 45 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 45 页精选学习资料 - - - - - - - - - 应用较多的方法,缺点是对于焦化废水不能完全处理；6）萃取法 萃取法是采纳液膜使废水中酚类物质或者有机物质分别,将废水体系分别到液膜 中,从而使废水中污染成分得以浓缩；该方法的优点是除酚成效良好,有创新性,缺 点是没能达到工业化；7）粉煤灰处理焦化废水粉煤灰的主要成分是SiO2,Al 2SO3,NaA1Si04等,其成分具有吸附、脱色成效,所以将粉煤灰作为吸附剂对焦化废水进行深度处理；该方法的优点是脱色成效好,COD、挥发酚去除
14、率高,可做深度处理；8）焚烧法焚烧法焦化废水处理是通过高温焚烧使焦化废水变成CO 2 和水蒸气,及少许无机物灰分；该方法的优点是COD去除率高达99.5%,并有助于完全排除焦化废水中大多数难降解的物质；该方法的缺点是设备昂贵及运行成本高,焚烧过程需要喷洒燃油,随着油价上涨,国家对焚烧法治理焦化废水不是很提倡；9）膜分别法 膜分别法是利用特殊的半渗透膜分别水中离子和分子的技术,主要包括反渗透 RO、纳滤 NF、超滤 UF、微滤 MF等；液膜法除酚技术的优点：它是一项快速、高效、节能的新型分别技术,在国内进展较快；该方法的缺点是膜组件更换频繁,处 理成本较高,膜分别法焦化废水处理由于焦化废水粘度高
15、,而导致清液通量小,不适 合大批量处理；10）催化铁内电解方法 该方法主要对焦化废水中存在的难降解物质、生化反应抑制物质以及染料和化工 废水中产生显色反应的物质,在单质铁催化仍原作用下,使其转化为无色、可生化降 解的物质,产生的新生态铁离子在此过程中混凝去除部分污染物；该方法仍可以去除 水中的磷酸根,重金属、解决了其他方法不能解决的许多难题；该方法的优点是运行 成本低,治理便利, pH 适用范畴宽, COD的去除率高,反应速率快,作用有机污染 物质范畴广；11）催化湿式氧化法 催化湿式氧化技术是在高温、高压,催化作用状况下,废水中的氨氮和有机污染物通过空气将其氧化最终转化成无害物质 N2 和
16、CO2 排放；该技术特殊适用于农药、橡胶、合成纤维、染料及难于生物降解的高浓度废水；7 / 45 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 45 页精选学习资料 - - - - - - - - - 1.3.2 生化法 1）一般活性污泥法 一般活性污泥法是在曝气池将焦化废水与活性污泥混合,成为絮状悬浮液,沿曝 气池注入空气曝气,在污水与活性污泥接触充分之后,向再混合液供应足够的溶解 氧；这时活性污泥中的好氧微生物将污水中的有机物分解,然后混合液流入二次沉淀 池,等到活性污泥与水分别,上层为清水,下层为污泥时,部分污泥再回到曝气池中,连续进行下一次净化,上层清水排放收集；由于活性污泥
17、在整个过程中不断增 长,所以要准时排泥来爱护沉淀池系统的稳固；2）序批式活性污泥法 SBR SBR 工艺是集生物降解和脱氮除磷新技术之一,它具有结构简洁,操作敏捷的特点,是污水处理过程中的间歇性处理,SBR工艺的优点是有较强的生化反应才能,良好的处理成效,焦化废水NH3-N 去除率可以达到为60；缺点是SBR降解焦化废水效率低；目前, SBR技术广泛应用在生活领域和工业废水处理领域；3）膜生物反应器 MBR MBR膜技术被用在废水处理系统,大大提高了泥浆的分别效率,并且由于活性污 泥浓度在曝气池中的增大和污泥中优势菌群等的显现,从而使生化反应速率大幅度提高；在 降低 F / M剩余污泥的产生的
18、同时,基本上解决了剩余污泥在运行过程中大量产生,污泥易膨胀,水固体的显现,水质不抱负等突出的问题；和传统的生化水处理 技术比较, MBR具有固液分别率高、占地空间小、出水水质好、运行简洁、处理效率 高、广泛应用的优点；现在膜生物反应器的应用也从城市生活污水扩大到各种工业废 水领域,有宽阔的进展前景；4）生物铁法 生物铁法是为了提高曝气池活性污泥浓度,在曝气池中投加铁盐,使生物氧化和 生物絮凝作用的得到强化的处理方法；微生物生长需要铁,而且生物的黏液分泌也需 要铁的刺激；铁盐水解生成氢氧化物与活性污泥形成絮凝物,加强吸附和絮凝作用,从而有利于有机物富集在菌胶团的四周,加速生物降解作用；该方法的优
19、点是使污泥浓度变大,从传统活性污泥法2-4g/L 提高到 9-10g/L ,也加强了降解酚、氰化物的能力；可以在氰化物浓度高达40mg/L 条件下,处理成效仍旧良好；对COD的降解成效也很好；5）炭- 生物法炭- 生物法是对一些焦化厂生化处理装置可能由于超负荷运行等缘由不能达标的水 8 / 45 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页,共 45 页精选学习资料 - - - - - - - - - 质通过一段活性炭生物吸附、过滤操作做进一步处理；该方法的优点是操作便利、设备简洁、工艺简便、成本低,而且活性炭不必频繁再生,进而削减了再生处理费用,炭- 生物法也有效地提高废水净化程度；6
20、）A-O 与 A-A-O 工艺 A-O 缺氧 - 好氧 与 A-A-O 厌氧 - 缺氧 - 好氧 工艺及其变型脱氮工艺是国内主要 的采纳手段,对于焦化废水的脱氮可以达到一个有效地处理成效；A-A-O 在 NH3-N 去除和反硝化方面都有强于 A-O工艺,特殊是 A-O工艺反硝化的两倍；但 A-A-O 工艺复 杂,爱护费用相比之下较高；7）三相气提升循环流化床处理焦化废水三相气提升循环流化床反应器AZLR对于焦化废水处理成效要比活性污泥法好；该方法的优点是能够承担酚、氰等各种污染物,而且去除成效好,可大大降低曝气能 耗；9 / 45 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页,共 45
21、页精选学习资料 - - - - - - - - - 其次章 设计说明2.1 设计资料2.1.1 工艺参数1）工程规模：焦化洗涤废水流量为 20000m 3/d ；2）水源资料：污染BOD 表 2.1 焦化废水各组分基本含量氨氮悬浮物COD 挥发酚氰化物物含量1100 3100 950 150 45 226 mg/L 3）出水要求：出水水质要求达到污水综合排放标准设计；即： 合理挑选污水处理工艺流程；2 完成主要污水处理构筑物设计；3 绘制工艺流程图；4 主要设备运算及选型；5 数据整理与论文写作；2.2 污水处理工艺流程的设计1 污水处理程度要求；2 处理污水规模和水2.2.1 工艺设计原就确
22、定污水处理工艺有以下几点：10 / 45 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页,共 45 页精选学习资料 - - - - - - - - - 质变化规律； 3 新工艺及类似污水工程资料；4 最终污泥处理工艺的确定；污水处理的程度：确定污水处理程度主要依据水环境质量要求,自静才能,收纳 水的功能,污染状况和处理后的污水回用等因素；处理污水规模和水质变化规律：污水处理规模也影响其工艺的挑选；塔式生物滤 池、完全混合曝气池和竖流沉淀池等这些处理工艺只适用水量小的小型污水处理,因 此处理方案要依据处理规模进行调整；新工艺及类似污水工程资料：先进技术,不仅应做到先进牢靠,而且经济上高效
23、节能；对于新工艺,新技术的设计,应细心挑选设计参数和技术经济指标；最终污泥处理工艺的确定：污泥处理工艺的确定取决于污泥的性质与出路,是污 水处理系统方案中的一部分；污水处理排出的剩余污泥性质影响着污泥处理工艺的选 用；2.2.2 工艺流程的设计 本设计为焦化厂污水处理设计,其设计的影响因素有焦化废水本身的特点及流量大 小；依据本设计所给水质指标与国家一级排放标准,确定采纳具有高效去除有机物、氨氮等的氧化沟法；工艺流程为：图2.1 焦化废水工艺设计流程图 2.3 氧化沟工艺简介 2.3.1 氧化沟基本特点氧化沟工艺是 20世纪 50岁月由荷兰的帕斯维尔博士讨论设计开发的；该工艺为一11 / 45
24、 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页,共 45 页精选学习资料 - - - - - - - - - 种活性污泥法的变形工艺,属于延时曝气的活性污法；沟污水处理厂在荷兰投产使用,此时服务人口仅为1954年帕斯维尔将第一座氧化 360人,随着工业技术和水处理工艺的进展与成熟,氧化沟工艺已经得到很大进展；它将曝气、沉淀和污泥稳固等处理过程集于一体,间歇运行,BOD 5QU去除率达到百分之九十七；氧化沟工艺大多数采纳封闭的环状沟,污水和活性污泥在沟内进行多次的循环后排出系统；依据池型构造和运 行方式打算了氧化沟具有推流式和完全混合式的双重流态特点；氧化沟的水力停留时 间长,有机负荷低
25、,考虑硝化的前提下,污泥负荷一般小于 0.10kgBOD/kgMLSSd并 且具有高污泥龄 SRT： 1530d,在要求完全硝化的情形下,一般污泥龄大于 20d；氧化沟主体分为沟体、曝气设备、进出水装置、导流和混合设备,沟体的平面外形一般呈环形,也可以是长方形、圆形、L 形或其他外形,沟端面外形一般为矩形和梯形；氧化沟的表曝设备有：转刷、转碟和表曝机等,曝气设备同时仍应具有满意充 氧、混合、推动混合液循环流淌以及防止活性污泥沉淀等功能；为了防止污泥沉积,必需保证沟内足够的流速一般平均流速大于0.3m/s ）；通过曝气设备的运行台数、转动速度和调剂浸水深度来掌握氧化沟的供氧量；由于氧化沟具有处理
26、流程简洁,操 作治理便利；出水水质好,工艺牢靠性强；建设投资小,运行费用低等特点,氧化沟 污水处理技术在我国水处理方面已经被广泛应用；2.3.2 Orbal 氧化沟Orbal 氧化沟一般由三个同心沟道组成,沟道之间用隔墙分开,隔墙下部设有必要大小的通水窗口；其特点是：污水和回流污泥先后进入外、中、内三个沟道,各沟道均有单个反应器,加强了推流才能,出水从内沟道到中心岛内的堰门排出,进入二沉池； Orbal 氧化沟的外、中、内沟的溶解氧一般掌握在00.5mg/L、0.5 1.5mg/L以及 1.5 2.5mg/L ,一般供气量之比为 65：25： 10,一般体积比为 50：33：17；Orbal
27、氧化沟中的曝气设备由水平轴的竖直转碟构成,碟片需要达到正确的充氧和推流作用；为防止污泥沉淀转碟后设有导流板；氧化沟中外沟容积大,发生高度的生化反应时,溶解氧掌握在0.5mg/L 以下,这样在亏氧情形下提高了氧利用率和充氧效率； Orbal 氧化沟污水从外沟进入,与回流污泥混合,使回流污泥中的硝态氮与原水 中的有机碳源充分反应,在外沟亏氧下进行反硝化,节约硝化和碳化的曝气量,同时在反硝化过程中不必外加碳源；中沟作为摇摆沟道,提高系统稳固性,内沟保持较高 的溶解氧,以确保碳化和硝化反应完全；12 / 45 名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页,共 45 页精选学习资料 - - -
28、- - - - - - 氧化沟中心岛二沉池出水转碟进水回流污泥氧化沟剩余污泥图 2.2 Orbal2.3.3 Orbal 氧化沟工艺原理氧化沟中溶解氧的分布呈0mg L lmg L 2mg L ,外沟内溶解氧浓度始终接近于零,所以 0rbal 氧化沟的脱氮和硝化反应始终处于正确状态；1）Orbal 氧化沟的脱氮除磷第一沟中远离转碟的沟道之间混合液的溶解氧始终处于接近0mg L 的状态,所以说第一沟溶解氧为“富氧区；0” ,并非整个沟道都在缺氧状态下,如靠近转碟的沟段就是脱氮细菌有利于在缺氧条件下生长繁衍,这些细菌将有机碳作为能量代谢来源,代谢产生的物质与硝酸盐结合反应；由于第一沟中的碳源很丰富,所以不必外加有机 碳源来满意脱氮细菌代谢过程的需要；氨氮在靠近转碟的沟段的富氧区被硝化细菌氧 化为硝酸盐氮,混合液在第一沟中进行数十次乃至数百次的循环反应,所以数十次乃 至数百次的硝化一脱氮反应在第一沟中进行,同时其次沟对第一沟起着帮助作用,缓 冲第一沟的处理成效；污水在经过第一沟、其次沟的氧化反应后,去除了大部分的有 机物和氨氮；第三沟在水排放过程中起着充氧作用和通过内循环将部分混合液回流到 第一沟中,使其次沟及第三沟形成的硝酸盐氮转到第一沟进行反硝化；经过一系列的 处理后,脱氮效率可高达 90；2）同时硝化反硝化机理 第一