1、. ;. 化工工藝學化工工藝學 課程設(shè)計課程設(shè)計 240240 萬噸年焦炭焦化廠生物脫萬噸年焦炭焦化廠生物脫 酚工段設(shè)計酚工段設(shè)計 專業(yè)：化學工程與工藝 班級：化工 12-3 班 姓名：陳濤 學號：2012020860 . ;. 目錄目錄 前言 .1 1 焦化廢水概述 .2 1.1 焦化廢水概況 .2 1.1.1 焦化廢水來源與組成 .2 1.1.2 焦化廢水的特點及危害 .4 1.2 國內(nèi)外焦化廢水處理技術(shù) .5 1.2.1 物理化學法 .6 1.2.2 生化處理法 .7 1.2.3 化學處理法 .8 2 水質(zhì)分析和處理工藝選擇 .8 2.1.1 來源組成 .8 2.1.2 水質(zhì)特征 .9

2、2.1.3 排放量 .10 2.2 排放標準 .10 2.3.1 焦化廢水水質(zhì) .10 2.4 處理工藝的選擇 .10 2.4.1 處理工藝流程選擇應考慮的因素 .10 2.4.2 工藝對比 .11 2.4.3 工藝選擇 .14 2.4.4 A/O 工藝原理 .14 2.5 各段工藝去除率 .15 3 主體構(gòu)筑物設(shè)計 .17 3.1 格柵 .17 3.2 集水池 .19 3.3 隔油池 .20 3.4 調(diào)節(jié)池 .21 3.5 事故池 .22 3.6 缺氧池 .22 3.8 二沉池 .25 3.9 混合反應池 .27 3.10 混凝沉淀池 .28 3.11 污泥濃縮池 .29 . ;. 3.12

3、 回流水井 .30 4 設(shè)備選型 .30 4.1 格柵設(shè)計選型 .30 4.2 風機選型 .30 4.4 廢水污泥泵選型 .31 4.5 加藥裝置選型 .32 4.5.1 加藥裝置選型 .32 4.6 污泥脫水機選型 .32 4.7 攪拌機選型 .32 4.8 刮泥機及撇油機選型 .33 結(jié)論.33 參考文獻 .34 . ;. 前言前言 水是地球的重要組成部分，也是生物機體不可缺少的組分， 人類的生存和發(fā)展離不開水資源。地球上約有 97.3%的水是海水， 它覆蓋了地球表面的 70%以上，但由于海水是含有大量礦物鹽 類的“咸水”，不宜被人類直接使用。這樣，人類生命和生產(chǎn)活動 能直接利用且易于取得

4、的淡水資源就十分有限，不足總水量的 3%， 且其中約 3/4 以冰川、冰帽等固態(tài)的形式存在于南北極地，人類 很難使用。與人類關(guān)系最密切、又較易開發(fā)利用的淡水儲量約為 4106km3，僅占地球上總水量的 0.3%。因此，解決水廢染、合 理地利用水資源是世界各國經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的當務之急。 焦化廢水是一種高含氮、毒性強的有機工業(yè)廢水之一。如果 直接排入水體其廢染程度大，毒害性強1。因此，對焦化廠廢水 的處理無論在環(huán)境還是資源方面顯得尤為重要。 鑒于可持續(xù)發(fā)展和環(huán)境質(zhì)量的要求，現(xiàn)決定對某煤焦化有限 責任公司產(chǎn)生的焦化廢水進行處理工藝設(shè)計。廢水產(chǎn)生量為 300t/d，廢水主要由含高濃度氮焦化廢水和生活廢

5、水組成，且都 含較高 COD、SS 和石油類物質(zhì)。本文根據(jù)該焦化廢水濃度高， 毒性大的水質(zhì)特點，設(shè)計“A/O”工藝對其進行處理。廢水中的 SS、石油類物質(zhì)、COD 等濃度大大降低，使得出水水質(zhì)達到 廢水綜合排放標準（GB8978-1996） 中的一級排放要求。本 文對各處理單元構(gòu)筑物進行了設(shè)計計算，繪制各處理單元構(gòu)筑物 圖示，以及廢水處理站的平面布置圖和高程布置圖，同時對該廢 水處理站進行了投資經(jīng)濟概算，驗證廢水不僅得到有效處理，且 經(jīng)濟可行，符合可持續(xù)發(fā)展要求。 . ;. 1 焦化廢水概述 1.11.1 焦化廢水概況焦化廢水概況 1.1.11.1.1 焦化焦化廢水廢水來源與組成來源與組成 焦

6、化廠是鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)的重要組成部分，焦炭是鋼鐵冶煉的 重要原材料，煉焦回收的化工產(chǎn)品供給許多行業(yè)的生產(chǎn)。隨著社 會、經(jīng)濟的發(fā)展，焦化行業(yè)已發(fā)揮著越來越重要的作用。目前， 國內(nèi)生產(chǎn)焦化產(chǎn)品的廠家達數(shù)百家。焦化廠生產(chǎn)的主要任務是進 行煤的高溫干餾煉焦，以及回收處理在煉焦過程中所產(chǎn)生的副 產(chǎn)品。整個生產(chǎn)過程分為選煤、煉焦及化工三部分。焦化廢水則 產(chǎn)生于煉焦、制氣過程及化工產(chǎn)品回收過程，水質(zhì)復雜，產(chǎn)生量 較大。其主要來源有2：(1) 剩余氨水。由煉焦的水分及煉焦過 程中產(chǎn)生的化合物組成。通常情況下，其數(shù)量占全部廢水的一半 以上，是氨氮廢染物的主要來源；(2)化工產(chǎn)品工藝排水。包括 化工產(chǎn)品回收和精制過程

7、中各有關(guān)工段的分離水及各種貯槽定期 排水和事故排水；(3) 粗苯終冷水及煤氣脫硫和煤氣終冷循環(huán)的 排廢水。其中含有一定數(shù)量的酚、氰、苯、硫化物及吡啶堿等。 (4)焦油車間廢水：焦油車間根據(jù)有機物的沸點不同，用蒸餾法 初步分離各種產(chǎn)品，再經(jīng)酸堿洗滌分離出粗苯、吡啶等產(chǎn)品。廢 水主要是間斷地排出高濃度含油、含酸的廢水。這部分廢水一般 經(jīng)溶劑脫酚通過蒸氨塔后才能進入生物處理裝置；(5)古馬隆廢 水：從酚、油、重苯中提取古馬隆，要經(jīng)過蒸餾、堿洗、酸洗、 中和及水洗，排除含酚、吡啶、油等廢染物的廢水。焦化廢水產(chǎn) 生的一般工藝流程如圖 1.1 所示3： . ;. 圖 1.1 焦化生產(chǎn)工藝流程 焦化廢水因受

8、原煤性質(zhì)、焦化產(chǎn)品回收工序及方法等多種因 素的影響，含有多種廢染物。焦化廢水是一種含高氨氮、高有機 物、成分復雜的、難處理的有機工業(yè)廢水。焦化廢水中的許多高 毒性難降解有機物，對生態(tài)環(huán)境危害極大，如占總有機物的一半 以上酚類化合物，可使蛋白質(zhì)凝固，對人類、水產(chǎn)及農(nóng)作物都有 極大危害4。經(jīng)常接觸煤焦油、瀝青和某些石油化工溶劑的人， 皮膚癌、唇癌以及肺癌的患病率相當高，因為吲哚、萘、吡啶堿、 煤備煤焦爐煤炭加工焦炭 除塵廢水除塵廢水 煤氣初冷焦油氨水分離 剩余氨水 焦油加工 焦油精制分離水 煤氣脫氨 煤氣終冷 煤氣脫苯 終冷廢水 蒸苯 粗苯分離水 粗苯加工 精苯分離水 古馬隆生產(chǎn) 古馬隆廢水 凈煤

9、氣 煤氣管道水封水 . ;. 啡蒽、苯并芘等多種多環(huán)和雜環(huán)芳香族化合物(PAHs)中有不少 是致癌和致突變物質(zhì)。氨氮是水體富營養(yǎng)化的主要廢染物，近年 來，國家不僅對COD的排放做了嚴格的規(guī)定，對氨氮的危害也 越來越重視，并對氨氮的排放也做了嚴格的規(guī)定。 1.1.21.1.2 焦化廢水的特點及危害焦化廢水的特點及危害 1 、水質(zhì)特點 (1)成分復雜 焦化廢水組成十分復雜，濃度高、毒性大。核磁共振色譜 分析顯示：焦化廢水中含有數(shù)十種無機和上百種有機化合物5。 無機廢染物主要是大量的氨鹽、硫氰化物、硫化物及氰化物 等。 有機廢染物除酚類化合物以外，還包括脂肪族化合物、雜環(huán) 類化合物和多環(huán)芳香族化合物

10、等。其中酚類化合物為主，占總有 機廢染物的 80左右，主要成分有苯酚、鄰甲酚、對甲酚、鄰 對甲酚、二甲酚、鄰苯二甲酚及其同系物等；雜環(huán)類化合物包括 二氮雜苯、氮雜聯(lián)苯、氮雜苊、氮雜蒽、吡啶、喹啉、咔唑及吲 哚等；多環(huán)類化合物包括萘、蒽、菲及 -苯并芘等6。 (2)水質(zhì)變化幅度大 焦化廢水中氨氮變化系數(shù)可達 2.7，COD 變化系數(shù)可達 2.3，酚和氰化物濃度變化系數(shù)達 3.3 和 3.4。 (3)含有大量的難降解物，可生化性較差 焦化廢水中有機物(以 COD 計)含量高，且由于廢水中所含 有機物多為芳香族化合物和稠環(huán)化合物及吲哚、吡啶、喹啉等雜 環(huán)化合物，其 BOD5/COD 值低，一般為 0

11、.30.4，有機物穩(wěn)定， 微生物難以利用，廢水的可生化性差。 (4)廢水毒性大 其中含有的氰化物、芳烴、稠環(huán)及雜環(huán)化合物都是有毒物質(zhì)， 有的甚至是致癌物質(zhì)，毒性極強。 2、危害 (1)對人的危害 . ;. 焦化廢水中含有的酚類化合物是原型質(zhì)毒物，可以通過皮膚、 黏膜的接觸和經(jīng)口服而侵入人體體內(nèi)。高濃度的酚可以引起劇烈 腹痛、嘔吐和腹瀉、血便等癥狀，重者甚至死亡。低濃度的酚可 引起積累性中毒，有頭痛、頭暈等不良反應。廢水中的氰化物毒 性很大。當 pH 值在 8.5 以下時，氰化物的安全濃度為 5mg/L。 人食用的平均致死量氰氫酸為 3060mg/L，氰化鈉為 0.1g，氰化 鉀為 0.12g。

12、另外廢水中含有大量的氨氮，可能轉(zhuǎn)化為 NO2或 NO3。人體若飲用了 NH4-N 10mg/L 或 NO3-N50mg/L 的 水，可使人體內(nèi)正常的血紅蛋白氧化成高鐵血紅蛋白，失去輸氧 能力，出現(xiàn)缺氧癥狀。若亞硝酸鹽長時間作用于人體，可引起細 胞癌變。 (2)對水體和水生生物的危害 大量的有機廢染物進入水體，會消耗水體當中大量的溶解氧， 水體發(fā)臭，水質(zhì)惡化。同時由于有毒物質(zhì)的進入使得水中水生生 物的生存受到影響，魚類和貝類等的大量減產(chǎn)與死亡，并能通過 食物鏈傳遞給人類造成食物中毒等。此外，含氮化合物還能導致 水體的富營養(yǎng)化，尤其對湖泊等封閉水域的危害更大。 (3)對農(nóng)業(yè)的危害 采用未經(jīng)處理的焦

13、化廢水直接灌溉農(nóng)田，將使農(nóng)作物減產(chǎn)和 枯死，特別是在播種期和幼苗發(fā)育期，幼苗因抵抗力弱，含酚的 廢水使其腐爛；焦化廢水中的油類物質(zhì)能堵塞土壤孔隙，含鹽量 高而使土壤鹽堿化；農(nóng)業(yè)灌溉用水中 TN 含量如超過 1mg/L，作 物吸收過剩的氮能產(chǎn)生貪青倒伏現(xiàn)象7。 1.21.2 國內(nèi)外焦化廢水處理技術(shù)國內(nèi)外焦化廢水處理技術(shù) 目前，國內(nèi) 80的焦化廠普遍采用的是以傳統(tǒng)生物脫氮處 理為核心的工藝流程。分為預處理、生化處理以及深度處理。預 處理主要采用物理化學方法，如除油、蒸氨、萃取脫酚等；生化 處理工藝主要為 A/O、A2/O 等工藝；深度處理主要工藝有活性 炭吸附法、活性炭-生物膜法及氧化塘法。在歐洲

14、，焦化廢水處 理普遍的工藝為先去除懸浮物和油類廢染物質(zhì)，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鹽。 . ;. 在某些情況下還對廢水做排放前的最后深度處理。在美國，煉焦 廠的廢水處理工藝為：脫焦油蒸氨工藝活性污泥法及污泥脫 水系統(tǒng)。綜合看起來，國外的焦化廢水的治理方法與我國基本一 致8,9。 1.2.11.2.1 物理化學法物理化學法 1、吸附法 吸附法是利用多孔性吸附劑吸附廢水中的一種或幾種溶質(zhì)， 使廢水得到凈化?；钚蕴渴亲畛Ｓ玫囊环N吸附劑，活性炭吸附法 適用于廢水的深度處理。劉俊峰等采用高溫爐渣過濾，再用南開 牌 H2103 大孔樹脂吸附處理含酚 520mg/L

15、、COD3200mg/L 的焦 化廢水，處理后出水達到國家排放標準10。黃念東等研究了細 粒焦渣對焦化廢水的凈化作用，溫度 25的條件下，酚的去除 率為 98%11。 2、混凝和絮凝沉淀法 混凝法是向廢水中加入混凝劑并使之水解產(chǎn)生水合配離子及 氫氧化物膠體，中和廢水中某些物質(zhì)表面所帶的電荷，使這些帶 電物質(zhì)發(fā)生凝集，是用來處理廢水中自然沉淀法難以沉淀去除的 細小懸浮物及膠體微粒，以降低廢水的濁度和色度，但對可溶性 有機物無效，常用于焦化廢水的深度處理。 該法處理費用低， 既可以間歇使用也可以連續(xù)使用。上海焦化總廠選用厭氧- 好氧 生物脫氮結(jié)合聚鐵絮凝機械加速澄清法對焦化廢水進行綜合治理， 使出

16、水中COD158mg/L，NH3-N15mg/L12。近年來，新型復合 混凝劑在焦化廢水處理中的應用得到廣泛的研究。 3、Fenton試劑法 Fenton13試劑是由H2O2和Fe2+混合得到的一種強氧化劑，由 于其能產(chǎn)生氧化能力很強的OH自由基，在處理難生物降解或一 般化學氧化難以奏效的有機廢水時，具有反應迅速，溫度和壓力 等反應條件緩和且無二次廢染等優(yōu)點。因此，近30年來越來越受 到國內(nèi)外環(huán)保工作者的廣泛重視。 . ;. 1.2.21.2.2 生化處理法生化處理法 生化處理法是一種利用微生物氧化分解廢水中有機物的方法， 常作為焦化廢水處理系統(tǒng)中的二級處理。 1、A/O與A2/O法 目前國內(nèi)

17、主要采用 A/O 與 A2/O 工藝及其變異型脫氮工藝進 行焦化廢水的脫氮處理，脫氮效果較好。Zhang Min14,15,16等對 A-A-O 工藝與 A-O 工藝進行了比較，實驗表明：A-A-O 工藝在 NH3-N 去除和反硝化方面均優(yōu)于 A-O 工藝，特別是反硝化率方 面 A-A-O 工藝是 A-O 工藝的兩倍。目前寶鋼一、二期焦化廢水 就是對原 A-O 工藝優(yōu)化后，采用了 A-A-O17工藝。目前系統(tǒng)運 行穩(wěn)定，但由于條件控制復雜，投資費用高，為保證處理效果， 運行中污泥及廢水回流量較大，增加了動力消耗，且內(nèi)循環(huán)液帶 入大量溶解氧，使反硝化池內(nèi)難于保持理想的缺氧狀態(tài)，影響反 硝化過程降

18、低了脫氮效率。 2、SBR 法 SBR 池兼均化、沉淀、生物降解及終沉等功能于一體。國 內(nèi)外對 SBR 法研究的結(jié)果表明此法工藝簡單、運行費用低、運 行管理簡單，同時不必設(shè)調(diào)節(jié)池，多數(shù)情況下可省去初沉池。 SBR 反應池生化反應能力強，處理效果好，能有效地防止污泥 膨脹，耐沖擊負荷能力強，工作穩(wěn)定性強。用它來處理焦化廢水， NH3-N 的去除率達 60%，傳統(tǒng) SBR 法對焦化廢水降解效率不高 18,19。 3、氧化溝技術(shù) 隨著氧化溝技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了一系列脫氮技術(shù)與氧化溝技 術(shù)相結(jié)合的廢水處理工藝流程。按照運行方式，氧化溝可以分為 連續(xù)工作式、交替工作式和半交替工作式。連續(xù)工作式氧化溝， 如

19、帕斯韋爾氧化溝、卡魯塞爾氧化溝。奧貝爾氧化溝在我國應用 比較多，這些氧化溝通過設(shè)置適當?shù)娜毖醵?、好氧段都能取得較 好的脫氮效果。 . ;. 1.2.31.2.3 化學處理法化學處理法 1、催化濕式氧化技術(shù) 催化溫式氧化技術(shù)是在高溫、高壓條件下，在催化劑作用下， 用空氣中的氧將溶于水或在水中懸浮的有機物氧化，最終轉(zhuǎn)化為 無害物質(zhì) N2和 CO2排放。該技術(shù)的研究始于 20 世紀 70 年代， 是在 Zim-merman 的濕式氧化技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。濕式催 化氧化法具有適用范圍廣、氧化速度快、處理效率高、二次廢染 低、可回收能量和有用物料等優(yōu)點。但是，由于其催化劑價格昂 貴，且在高溫高壓條件

20、下運行，對工藝設(shè)備要求嚴格，國內(nèi)很少 將該法用于廢水處理20 。 2、臭氧氧化法 臭氧是一種強氧化劑，能與廢水中大多數(shù)有機物，微生物迅 速反應，同時還可起到脫色、除臭、殺菌的作用。該法不會造成 二次廢染，操作管理簡單方便。但是，這種方法也存在投資高、 電耗大、處理成本高的缺點。同時若操作不當，臭氧會對周圍生 物造成危害。因此，目前臭氧氧化法還主要應用于廢水的深度處 理。在美國已開始應用臭氧氧化法處理焦化廢水。 2 2 水質(zhì)分析和處理工藝選擇水質(zhì)分析和處理工藝選擇 2.2 廢水來源及特征 2.1.1 來源組成 焦化廢水是焦化廠在焦炭煉制、煤氣凈化及化工產(chǎn)品回收過 程中產(chǎn)生的大量毒性極高的廢水，其

21、主要來源有：煤挾帶水， . ;. 反應生成水和焦化產(chǎn)品蒸餾、洗滌加入的蒸汽和新鮮水，在與煤 氣和產(chǎn)品接觸后冷凝或分離出來的廢水，包括集氣管分離液和初 冷液組成的剩余氨水，氨水工藝中洗氨的富氨水。這兩部分廢水 經(jīng)蒸氨（回收）后排出。硫氨工藝中的終冷洗苯水。苯、焦 油、古馬隆等化工產(chǎn)品加工的分離水。上述廢水量約為 0.25- 0.30m3/t 焦。但實際上要大的多，各部分水量見表 2.1： 表 2.1 焦化廢水的來源 排水地點排放方式水量(m3/t 焦) 硫氨工藝連續(xù)0.22-0.35蒸氨水 氨水工藝連續(xù)0.35-0.83 硫氨終冷水連續(xù)0.40-0.60 苯加工連續(xù)0.01-0.042 焦油加工

22、連續(xù)0.007-0.02 煤氣水封水連續(xù)0.006-0.017 2.1.2 水質(zhì)特征 煤中碳、氫、氧、氮、硫等元素，在干餾過程中轉(zhuǎn)變成各 種氧、氮、硫的有機和無機化合物，使煤氣中的水分及蒸汽的冷 凝液中含有多種有毒有害的廢染物。由于煤中含氮物多，煤氣中 含氮 6-12g/km3，經(jīng)脫苯，洗氨后為 0.05-0.08 g/km3,所以廢水中 含很高的氮和酚類化合物以及大量有機氮、CN-、SCN-及硫化物 等等。 焦化廢水中所含廢染物分為無機物和有機物兩大類。無機 物一般以銨鹽存在，包括(NH4)2CO3、NH4HCO3、(NH4) 2S、NH4HS、NH4CN、NH2(COO)NH4、(NH4)

23、 2xSx、NH4CI、(NH4)2SO4、NH4SCN、(NH4)2S2O3、NH4Fe(CN)3 等。焦化廢水中的有機物包括低沸點的苯類和難揮發(fā)的中、堿性 及酸性組分。其中酚類化合物有：苯酚、鄰甲酚、間甲酚、對甲 酚、二甲酚、鄰苯二酚、間苯二酚及其同系物等，雜環(huán)類化合物 包括二氮雜苯、氮雜聯(lián)苯、氮雜苊、氮雜菲、氮雜蒽、吡啶、喹 . ;. 啉、咪唑、吲哚等; 多環(huán)類化合物包括苯、蒽、菲、苊、苯并芘 等。 2.1.3 排放量 排放量：140m3 /h 2.2 排放標準 處理要求：據(jù)廠方要求，出水應達到綜合廢水排放標準 (GB8978-1996)一級標準。 （CODCr100mg/L；BOD51

24、00mg/L，NH3- N15mg/L；SS70mg/L；油類10mg/L） 2.3 廢水水質(zhì) 2.3.1 焦化廢水水質(zhì)見表 2.2，2.3,2.4 所示。 表 2.2 焦化廢水水質(zhì) CODCrBOD5NH3-NSS油類 2000mg/L800mg/L150mg/L210mg/L300mg/L 表 2.3 生活廢水水質(zhì) CODCrBOD5NH3-NSS油類 400mg/L200mg/L40mg/L220mg/L100mg/L 表 2.4 混合后的水質(zhì) CODCrBOD5NH3-NSS油類 1733mg/L733mg/L132mg/L212mg/L267mg/L 由上表可知設(shè)計參數(shù)：CODCr1

25、733mg/L；BOD5733mg/L；NH3- N132mg/L；SS212mg/L；油類267mg/L；水量12.5m3/h，其中廢水 6.25m3/h，在生化階段加入6.25m3/h的自來水作為稀釋水。 . ;. 2.4 處理工藝的選擇 2.4.1 處理工藝流程選擇應考慮的因素 廢水處理廠的工藝流程系指在保證處理水達到所要求的處 理程度的前提下，所采用的廢水處理技術(shù)各單元的有機組合。 在選定處理工藝流程的同時，還需要考慮各處理單元構(gòu)筑 物的形式，兩者互為制約，互為影響。廢水處理工藝流程的選定， 主要以下列各項因素作為依據(jù)。 1、廢水的處理程度 2、工程造價與運行費用 3、當?shù)氐母黜棗l件

26、由于該焦化廢水含氮量比較高，故脫氮是必須考慮的一項 主要任務，在去除有機物等廢染物的同時必須考慮對氮的去除。 故選取二級強化處理。可供選取的工藝：A/O工藝，A2/O工藝， SBR及其改良工藝，氧化溝工藝。 2.4.2 工藝對比 焦化廢水含高濃度的氮，因此所選工藝要具有良好的脫氮功 能，以下是對具有脫氮的工藝的特點的比較： 1、A2/O工藝 厭氧 缺氧 好氧 二沉池 內(nèi)回流 廢泥回流 圖 2.1 2/工藝 . ;. A2/O 工藝的特點： 1)厭氧、缺氧、好氧三種不同的環(huán)境條件和不同種類的微生物 菌群的有機配合，能同時具有去除有機物、脫氮除磷功能； 2)在同時脫氮除磷去除有機物的工藝中，該工藝

27、流程最為簡單， 總的水力停留時間也少于同類其它工藝。 3)在厭氧-缺氧-好氧交替運行下，絲狀菌不會大量繁殖，SVI 一般小于 100，不會發(fā)生污泥膨脹。 4)污泥中含磷量高，一般為 2.5%以上。 2、A/O工藝 工藝流程圖見圖2.2所示。 充該工藝具有以下特點： 1)反硝化產(chǎn)生堿度補硝化反應之需，約可補償硝化反應中所 消耗堿度的 50%左右； 2)利用原廢水中的有機物，無需外加碳源； 3)利用硝酸鹽作為電子受體處理進水中有機物，這不僅可以 節(jié)省后續(xù)曝氣量，而且反硝化菌對碳源的利用更廣泛，甚至包括 難降解有機物； 4)前置缺氧池可以有效控制系統(tǒng)的污泥膨脹 圖2.2 A/O生物脫氮工藝 3、氧化

28、溝工藝 反硝化反應器 （缺氧） （缺氧 硝化反應器 （好氧） 沉淀池 進水 硝化液回流 回流廢泥 剩余廢泥 N2 . ;. 氧化溝具有以下特點： (1)工藝流程簡單，運行管理方便。氧化溝工藝不需要初沉 池和污泥消化池。有些類型氧化溝還可以和二沉池合建，省去污 泥回流系統(tǒng)。 (2)運行穩(wěn)定，處理效果好。氧化溝的 BOD 平均處理水平可 達到 95%左右。 (3)能承受水量、水質(zhì)的沖擊負荷，對濃度較高的工業(yè)廢水 有較強的適應能力。但是氧化溝水力停留時間長、泥齡長和循環(huán) 稀釋水量大。 (4)污泥量少、性質(zhì)穩(wěn)定。由于氧化溝泥齡長。一般為 2030d，污泥在溝內(nèi)已好氧穩(wěn)定，所以污泥產(chǎn)量少從而管理簡 單，

29、運行費用低。 (5)可以脫氮。可以通過氧化溝中曝氣機的開關(guān)，創(chuàng)造好氧、 缺氧環(huán)境達到脫氮目的，脫氮效率可達 80%。但要達到較高的 效果則需要采取另外措施。 (6)基建投資省、運行費用低。和傳統(tǒng)活性污泥法工藝相比， 在去除 BOD、去除 BOD 和 NH3-N 及去除 BOD 和脫氮三種情況 下，基建費用和運行費用都有較大降低。 4、SBR 工藝 SBR 工藝具有以下特點： (1)SBR 工藝流程簡單、管理方便、造價低。SBR 工藝只有 一個反應器，不需要二沉池，不需要污泥回流設(shè)備，一般情況下 也不需要調(diào)節(jié)池，因此要比傳統(tǒng)活性污泥工藝節(jié)省基建投資 30%以 上，而且布置緊湊，節(jié)省用地。由于科技

30、進步，目前自動控制已 相當成熟、配套。這就使得運行管理變得十分方便、靈活，很適 合小城市采用。 (2)處理效果好。SBR 工藝反應過程是不連續(xù)的，是典型的 非穩(wěn)態(tài)過程，但在曝氣階段其底物和微生物濃度變化是連續(xù)的 (盡管是處于完全混合狀態(tài)中)，隨時間的延續(xù)而逐漸降低。反應 器內(nèi)活性污泥處于一種交替的吸附、吸收及生物降解和活化的變 化過程之中，因此處理效果好。 . ;. (3)有較好的除磷脫氮效果。SBR 工藝可以很容易地交替實 現(xiàn)好氧、缺氧、厭氧的環(huán)境，并可以通過改變曝氣量、反應時間 等方面來創(chuàng)造條件提高除磷脫氮效率。 (4)污泥沉降性能好。SBR 工藝具有的特殊運行環(huán)境抑制了 污泥中絲狀菌的生

31、長，減少了污泥膨脹的可能。同時由于 SBR 工藝的沉淀階段是在靜止的狀態(tài)下進行的，因此沉淀效果更好。 (5)SBR 工藝獨特的運行工況決定了它能很好的適應進水水 量、水質(zhì)波動。 2.4.3 工藝選擇 通過以上比較，選定本廢水的處理工藝為 A/O 工藝。因為此 工藝流程簡單，基建費用及運行費用較低，而且脫氮效果較好， 反硝化菌還可以去除一些難降解有機物。該工藝又稱為前置缺氧 好氧生物脫氮工藝。反硝化產(chǎn)生堿度補充硝化反應之需，約可 補償硝化反應中所消耗堿度的 50%左右；利用原廢水中的有機 物，無需外加碳源；利用硝酸鹽作為電子受體處理進水中有機物， 這不僅可以節(jié)省后續(xù)曝氣量，而且反硝化菌對碳源的利

32、用更廣泛， 甚至包括難降解有機物；前置缺氧池可以有效控制系統(tǒng)的污泥膨 脹。 2.4.4 A/O 工藝原理 A/O工藝由兩部分組成：缺氧反應池和好氧反應池。廢水首 先進入缺氧池，在缺氧池內(nèi)反硝化細菌利用原水中的酚等有機物 作為電子受體將回流的硝化液液中的NO2和NO3還原成氣態(tài)氮 化合物N2、N2O。反硝化出水流經(jīng)過好氧池曝氣后，殘留的有機 物被氧化，含氮化合物被硝化，硝態(tài)氮隨硝化液回流至缺氧池進 行反硝化。本工藝在生化池中設(shè)置填料，形成缺氧好氧生物膜處 理系統(tǒng)，從而本處理系統(tǒng)的處理效果會大大改善，由于系統(tǒng)的穩(wěn) 定性會增強，故運行過程中的管理也會變得更為便捷。污泥回流 的目的在于維持反應池中的污

33、泥濃度，防止污泥流失?；旌弦夯?. ;. 流的目的為反硝化提供電子受體(NO2和NO3)，同時達到 去除硝態(tài)氮的目的。 2.4.5A/O工藝流程見圖2.3所示。 圖 2.3 設(shè)計工藝示意圖 配水 進水 格柵隔油池浮選池調(diào)節(jié)池 缺氧池好氧池 硝化液回流 廢泥回流 二沉池 排泥 廢泥濃縮池 脫水 泥餅外運 排泥 混凝反應池 加混凝劑 混凝沉淀池 出水 . ;. 2.5 各段工藝去除率 2.5.2、本工藝設(shè)計各單元去除率見表 2.5。 表 2.5 各單元進出水濃度、去除率 水質(zhì)指標 CODCr (mg/l) 氨氮(mg/L)SS油類(mg/l) 進水1733132212267 出水162913220

34、153 隔油池 去除率6%05%80% 進水162913220153 出水1531.3132190.910.6氣浮池 去除率6%05%80% 進水1531.3132190.910.6 出水756.66695.410 調(diào)節(jié)池 去除率50%50%50%10% 進水756.66695.410 出水378.319.885.910 缺氧生化反應 池 去除率50%70%10%10% 進水378.319.885.910 出水94.59.9 77.310 好氧生化反應 池 去除率75%50%10%- 進水94.59.977.3- 二沉池 出水858.915.510 . ;. 去除率10%10% 80%- 進水

35、858.915.5- 出水76.58.013.910 混凝沉淀池 去除率 10%10%10%- 焦化廠排出的富含大量氨氮的焦化廢水經(jīng)過本工程選用的 A/O 工藝， 脫氮效果很好，預計可達到國家出水應達到綜合廢水排放標準 (GB8978-1996)一級標準 (CODCr100mg/L，NH3-N15mg/L，SS70 mg/L,油 類10 mg/L)。 3 3 主體構(gòu)筑物設(shè)計主體構(gòu)筑物設(shè)計 3.1 格柵 格柵主要是截留廢水中的較大顆粒和懸浮物，以確保后續(xù)處 理的順利進行。該焦化廢水的 SS 含量不是很高，格柵攔截的廢 染物不多。格柵的水力計算示意圖如：圖 3-1 . ;. 圖 3-1 格柵水力計

36、算示意圖 設(shè)計參數(shù)： 設(shè)計流量（最大流量） =140m3/h，則=0.038 m3/s； max Q max q 柵條寬度 S-0.015m； 柵條間隙 b-0.01m； 過柵流速 v-0.6m/s 柵前渠道流速 v-0.55m/s； 柵前渠道水深 h-0.3m 格柵傾角-60 阻力系數(shù)-2.42 重力加速度 g-9.81m/s2 系數(shù) k-3 進水渠道寬度 B1-0.5m 進水渠道與格柵夾角-20 1 （1） 、格柵間隙數(shù)量計算公式： vhb q n sin max =0.038 60sin 0.010.30.6=1.5 由于水量太小，導致計算出格柵間隙數(shù)太少，此處認為設(shè) 置格柵間隙數(shù)為 n

37、=20，則： 有效柵寬 B=S(n+1)+bn=0.5m 設(shè)格柵池寬度為 B=0.6m； 格柵池高度為 H1=0.6m； . ;. （2） 、格柵水頭損失： sin 2 2 0 02 g v h hkh 式中：h2 -過柵水頭損失，m h0 -計算水頭損失，m 得 h0=0.04m，h2 60sin 81 . 9 2 6 . 0 42 . 2 2 =30.125m。04 . 0 （3） 、柵渠寬度： L1= 1 1 2 tg BB L1=0.14, 202 5 . 06 . 0 tg 則 L2=0.5L1=0.07m。 柵渠總長度 L=L1+L2+0.5+1.0+=0.14+0.07+0.5+

38、1.0+0.21=2m。 tg H1 工藝尺寸：LBH=2m0.6m0.6m 3.2集水池 集水池的示意圖如圖 3-2 . ;. 圖 3-2 集水井示意圖 集水池蓄積流入廢水處理廠的廢水，廢水從這里提升，然后 進入下一階段的處理。集水井尺寸為 BLH=3.5m6m3.5m， 鋼砼結(jié)構(gòu)。 3.3 隔油池 隔油池設(shè)在集水井之后，用以除去廢水中的油類，采用平流 式隔油池。平流式隔油池的特點是構(gòu)造簡單、便于運行管理、油 水分離效果穩(wěn)定。廢水從池子的一端流入，以較低的流速流經(jīng)池 子，流動過程中，密度小于水的油粒浮出水面，密度大于水的重 油雜質(zhì)沉于池底。為了及時排油及排除底泥，在池底設(shè)置刮油刮 泥機，泥斗

39、設(shè)置重油泵，重油及污泥被收集在泥斗中，由重油泵 提升排出。隔油池上端設(shè)置撇油機以除去漂浮的輕油。 1、設(shè)計參數(shù)： 采用 1 格平流式除油池 . ;. 長寬比：35 長深比：510 設(shè)計水量：總量 Q=12.5m3/h 停留時間：t=24h 取 t=2h 水平流速：v=12mm/s 取 v=1mm/s 有效水深：H1=12m 取H1=1m 2、設(shè)計計算： 每格容積 V1=Q1t =12.52 =25m3 表面積： S=V1/H1 =25/1.5=16.67m2 池長： L=vt3.6 =123.6 =7.2m 取 L=8m 池寬： B=S/L = 16.67/8=2.08m 取 B=2.1m 校

40、核： L/B=7.2/2.1=3.43 符合要求； L/H=7.2/1 =7.2 符合要求。 泥斗尺寸及其容積： 泥斗傾角采用 50，斗底尺寸為 0.5 m0.5 m，上口為 3.5m3.5m，則泥斗高度： h=(3.5-0.5)tan50/2=1.8m 泥斗容積： V=h(A12+A22+A1A2)/3 =1.8(3.52+0.52+3.50.5)/3=8.55 m3 超高：h=0.4m 隔油池總高： H=H1+h+h =1.5+0.4+1.8=3.7m . ;. 3.4 調(diào)節(jié)池 調(diào)節(jié)池圖示意圖如圖 3-3 圖 3-3 調(diào)節(jié)池示意圖 1一般說明 調(diào)節(jié)池設(shè)事故溢流管，池底設(shè)泄空管。 2參數(shù)選取

41、 池形 方形； 停留時間 HRT=4h。 3工藝尺寸 有效容積 V有效=QHRT=1404/24=50 m3 凈尺寸 L BH=5m5m3m 4工藝設(shè)備 1 次提升泵 2 臺（1 用 1 備） ，選用耐腐蝕泵。 3.5 事故池 事故池目的在于發(fā)生事故時，廢水可暫時流入事故池。設(shè)置 1 個事故池，設(shè)置事故池池容與調(diào)節(jié)池相等，每個池子尺寸為： 長 5m，寬 5m，深 3m。 . ;. 3.6 缺氧池 缺氧池 2 座，每座分為 3 廊道。硝化液回流至缺氧池進行硝 化反應，回流量為 37.5m3/h(回流比 1:3) 停留時間 18h 池容： V=HRTQ=1812.5=225m3 每座池容： V1=

42、V/2=225/2=112.5m3 池長：L=8m 有效水深： H1=h2+h3+h4 =1.25+3.0+1.5 =5.75m 式中： h2懸浮污泥層高度 1.25m(從池底向上至填料下部) h3填料層高度 3.0m h4出水區(qū)高度 1.5m 超高：h5=0.5m 總高： H=H1+h1+h5 =6.5m 池寬： B=V1/(LH1)=112.5/(85.75)=2.45m 缺氧池實際結(jié)構(gòu)總體尺寸：長寬高為 8m3m6m 3.7 好氧池 由于好氧池硝化反應過程中產(chǎn)生酸，需向好氧池定量投加一 定的堿，這里選用 Na2CO3，投加量為 1g/L(按生化廢水量計)。 設(shè)計參數(shù)： 設(shè)計流量-140m

43、3/h max Q 進水有機濃度-161.92mg（BOD）/L 0 L 出水有機濃度-40.48mg（BOD）/L 1 L 設(shè)計容積負荷-0.8kg/m3dM MLSS-3g/L； . ;. f=MLVSS/MLSS-0.5 污泥濃度 Xr-1g/L 污泥含水率-99% （1） 、接觸氧化池容積計算公式： M LLQ V )( 10max =140（0.161920.04048）0.8=45.54m3 池體長為 L=10m，寬為 B=5m，分為 2 格。每格長 L=10m，寬 B=2.5m。 （2） 、剩余活性污泥量計算公式： fVbXLaQY vr / )( max 式中：-進出水 BOD

44、5 差值，Kg/m3 r L -接觸池容積，m3；V -接觸池中 MLVSS 濃度，Kg/m3； v X a-0.56； b-0.10。 計算=27.2kg/d，Y 污泥濃度：Xr=1g/L 剩余污泥量體積為： W=27.2m3/d。 （3） 、曝氣量計算： vr VXbSQaO max2 式中： -混合液需氧量，kg/d 2 O -活性污泥微生物對有機廢染物氧化分解過程的需氧率， a 即活性污泥微生物每代謝 1kgBOD 所需氧量，以 kg 計，取 0.5; Q-廢水流量，300m3/d Sr-經(jīng)活性污泥微生物代謝活動被降解的有機廢染物量， . ;. 以 BOD 計，Sr=（161.9240

45、.48）10-3； -活性污泥微生物通過內(nèi)源代謝的自身氧化過程的需氧 b 率，即每 kg 活性污泥每天自身氧化所需氧量，以 kg 計，取 0.15； V-曝氣池容積，池每日總處理容積 45.54m3； -單位曝氣池容積內(nèi)的揮發(fā)性懸浮固體（MLVSS）量， v X 取 2kg/m3。 則： O2=0.5140（161.9240.48）10-3 +0.1545.542 =31.88kg/d =1.33kg/h 空氣量： O2/21%=6.33kg/h 空氣密度：1.205kg/m3 所需空氣體積流量： 6.33/1.205=5.25m3/h=0.09m3/min 出氣口量：0.09m3/min （

46、4） 、曝氣系統(tǒng)： A、羅茨風機 2 臺(3L13XD) B、池底曝氣系統(tǒng), 與供氣系統(tǒng)配套 C、OMS-EURO-1000 型曝氣管 工藝尺寸：10m4.5m6.5m(含超高 h1=0.5m) 池體采用鋼混結(jié)構(gòu)，池壁為鋼筋混凝土，混凝土厚度 250mm, I、II 級鋼筋現(xiàn)澆，C30 混凝土，池壁采用 C25 防水混 凝土，抗?jié)B標號 S6。羅茨風機 2 臺(3L13XD)、采用 OMS- EURO-1000 型曝氣管進行曝氣。 加藥量：G=12.5124365/1000=109.5t/a 每天加藥量 G0=300kg 即 Na2CO3溶液體積 V=1m3(溶液按 30%配制) . ;. 3.

47、8 二沉池 設(shè)計參數(shù)： 設(shè)計流量-0.038m3/s max q 表面水力負荷 q-0.7m3/m2h 污泥指數(shù) SVI-150mL/g 濃縮時間 t-2h 曝氣池中 MLSS-3g/L 水力停留時間 t-3h 最大流量時水平流速 v-1m/s （1） 、二沉池池底污泥濃度： 3 1000 t SVI TSBS = 33 /6 . 92 150 1000 mKg 回流污泥濃度 3 /7 . 67 . 0mKgTSTS BSRS 回流比：6.7QR=3(Qmax+QR),故 R=QR/Qmax=80% （2） 、二沉池表面積計算公式： q q A 3600 max =0.0383600/0.7=

48、15.4m2。 （3） 、有效水深： tqh 2 =0.73=2.1m； （4） 、沉淀區(qū)有效容積： V=A 2 h . ;. =15.42.1=32.3m3； （5） 、沉淀池長度： L=3.6vt =3.613=10.8m。 （6） 、沉淀區(qū)的總寬度： B=A/L =15.4/10.8=1.4m （7） 、二沉池產(chǎn)生的污泥： T p ccQ VW )100(1000 100)( 0 10max 式中：c0,c1-沉淀池進水和出水的懸浮物固體濃度，mg/L； -污泥容重，Kg/m3，含水率在 95%以上時，可取 1000Kg/m3； P0-污泥含水率，%； T-兩次排泥的時間間隔，一般取 2

49、h。 Vw=140(77.3-15.5) 10010001000(100-99) 2=1.8kg 污泥體積為：V=1.8/1000=0.0018m3 則污泥斗的總體積為：27.2+0.0062，取 27.3m3。 設(shè)置 1 個污泥斗，, （8） 、沉淀池總高度： H=h1+h2+h3+h4=h1+h2+h3+h4+h4 式中：h1-沉淀池超高，0.3m； h2-沉淀區(qū)的有效水深，m； h3-緩沖高度，m，0.3m； h4-污泥區(qū)高度，m； h4-貯泥斗高度，0.5m； h4-梯形部分高度，0.2m。 H=0.3+2.1+0.3+0.5+0.2=3.4m . ;. 工藝尺寸：10.8m1.4m3

50、.4m 該池采用鋼混結(jié)構(gòu)，池壁為鋼筋混凝土，混凝土厚度 250mm,I、II 級鋼筋現(xiàn)澆，C30 混凝土，池壁采用 C25 防水混凝 土，抗?jié)B標號 S6。設(shè)計污泥回流率為 80%，污泥產(chǎn)量為 27.3m3/d(含水率 99%)。污泥泵 4 臺。 3.9 混合反應池 在混合反應池中進行混凝加藥，這里投加的藥劑為 PAM 和 聚合硫酸鐵?；旌暇鶆蚝筮M入混凝沉淀池進行混凝沉淀，混合反 混合反應池池底設(shè)置 ZJ-470 型折板漿式攪拌機一臺，對廢水進 行攪拌混勻。 設(shè)計流量：Q=12.5m3/h(生化流量)； 反應時間：t=15min； 池容： V=Qt/S=12.515/60=3.13m3 池長定為

51、 2m，寬定為 1.5m，有效工作水深為 1.5m 時符合 要求。 藥劑投加量：投加聚丙烯酰胺(PAM)： G=12.5124365/(10001000)=0.11t/a(投加濃度按 1mg/L 計)。 每天投加量：G0=0.3kg 聚合硫酸鐵(PFS)：G=12.580024365/(10001000)=87.6t/a（ 投加量按 800mg/L 計） 每天投加量 G0=240kg 3.10 混凝沉淀池 混凝沉淀池用以對二沉池出水進行進一步的處理，使出水進 一步得到凈化?；炷恋沓夭捎秘Q流式沉淀池，中間進水周邊出 水堰出水，設(shè)一座沉淀池?；炷恋沓乇砻尕摵?1.0m3/m2h，停 留時間 1

52、h。 . ;. 設(shè)計流量：Q=12.5m3/h 表面負荷：q=0.81.5m3/m2h，取 q=1.0 m3/m2h 沉淀池面積： S= Q/q =12.5/1.0=12.5m2 沉淀池直徑： D= /4S = 14 . 3 / 5 . 124 =3.99m 一座混凝沉淀池，取直徑 D=4m 停留時間設(shè)為：t=1h 有效水深： h1=Qt/S=12.51/12.5=1m 緩沖層高：h2=0.5m 超高：h3=0.4m 泥斗尺寸：采用泥斗傾角 50，底為 d=1.0m 泥斗高： h4=(D1.0)tan50/2=1.8m 混凝沉淀池總高： H=h1+h2+h3+h4=1.0+0.5+0.4+1.

53、8=3.7m 3.11 污泥濃縮池 濃縮池將對混凝沉淀池污泥以及二沉池剩余污泥進行進一步 的濃縮。采用豎流式濃縮池，上清液回流至調(diào)節(jié)池。 污泥量：混凝污泥按生化水量的 3%計算為 0.375m3/h 混凝污泥含水率：p1=99% 污泥量：Q=0.375m3/h=9m3/d 污泥總量：Q總=9+27.3=36.3 m3/d 設(shè)計參數(shù)：污泥池固體通量 M=30kg/m2d 濃縮時間 T=8h . ;. 污泥固體濃度 C=35g/L，取 5 出泥濃度 p2=97% 濃縮池面積： S=QC/M=36.35/30=6.05m2 濃縮池直徑： D= /4S =2.8m 取 D=3m 工作部分高度： h1=TQ/24S=836.3/(246.05)=2m 超高：h2=0.3m 緩沖層高：h3=0.3m 圓截錐部分尺寸：設(shè)圓截錐下底直徑為 1m 則其高度為： h4=(Rr)tan50=(1.50.5)tan50=1.2m 污泥濃縮池總高： H=h1h2h3h4=2+0.3+0.3+1.2=3.8m 濃縮后污泥量計算： 濃縮池后剩余污泥流量： Q1= Q總(1p1)/(1p2) = 36