【正文】 太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計某焦化廠廢水處理AA/OO工藝設(shè)計畢業(yè)設(shè)計1 前言 特性及處理意義 1 焦化廢水來源 1 焦化廢水特性 2 處理焦化廢水目的及意義 2 焦化廢水處理現(xiàn)狀及處理方法 3 焦化廢水處理現(xiàn)狀 3 焦化廢水的處理方法 42 焦化廢水工藝設(shè)計 8 設(shè)計基礎(chǔ)資料 8 污水水量和水質(zhì) 8 出水要求 8 廠址資料 9 9 9 9 9 工藝流程的確定 9 一般規(guī)定 9 工藝設(shè)計原則 10 113 構(gòu)筑物設(shè)計計算 13 13 13 13 13 14 14 15 15 15 15 16 16 18 18 19 19 21 22 22 22 23 AOO池 27 27 27 28 32 32 33 33 36 36 37 37 37 38 39 40 40 40 41 41 41 41 42 42 42 42 424 平面布置 44 44 445 高程布置及計算 45 45 46參考文獻(xiàn)： 47致謝 49附錄 50III 1 前言 焦化廢水來源、特性及處理意義 焦化廢水來源現(xiàn)代煉焦化學(xué)工業(yè)是煙煤為原料,在隔絕空氣條件下,加熱到9601000℃，得到煉鋼所需的焦炭。焦化廠除生產(chǎn)焦炭和煤氣外，還回收苯、氨、酚等化工產(chǎn)品。焦化廢水是煤制焦炭、煤氣凈化及焦化產(chǎn)品回收過程中產(chǎn)生的高濃度有機(jī)廢水[1]。焦化廢水主要包括[2]煤氣的初冷階段煤氣冷凝水、煤氣終冷水、煤氣洗滌水和煤氣發(fā)生站的煤氣洗滌水、精苯分離水、氣柜廢水、焦?fàn)t水封水及其它場合產(chǎn)生的污水。煤 備煤 焦?fàn)t 焦炭加工 焦炭 除塵污水 除塵污水 焦油廢水分離 煤氣初冷 剩余氨水 煤氣脫氮 焦油加工 煤氣終冷 終冷污水焦油分離水 煤氣脫苯 蒸苯 煤氣脫硫 粗苯加工 粗苯分離水 煤氣管道水封水 古馬隆生產(chǎn) 凈煤氣 古馬隆污水 焦化生產(chǎn)工藝 焦化廢水特性焦化廢水主要污染物質(zhì)有：COD、BOD、氰化物、氨氮、懸浮物、苯酚及苯系化合物等。焦化廢水成分多,組分復(fù)雜、濃度高、毒性大、難降解[3]。廢水中含有數(shù)十種無機(jī)和有機(jī)化合物,其中無機(jī)化合物主要是大量銨鹽、硫、硫化物、氰化物等；有機(jī)化合物除酚外，還有聯(lián)苯、吡啶、吲哚和喹啉等有機(jī)污染物。污染物色度高，屬較難生化降解的高濃度有機(jī)工業(yè)廢水。焦化廢水中COD、NH3N和揮發(fā)酚等污染物濃度高，這些污染物會對人類、水產(chǎn)及農(nóng)作物都有極大危害。焦化廢水中的氨氮是一種不穩(wěn)定的物質(zhì)，在微生物作用下反應(yīng)生成NONONO3是一種致癌物質(zhì)，并引起胎兒畸形，NO3會破壞血液結(jié)合氧的能力，若飲用NO3含量超過10mg/L的水會引起高鐵血紅蛋白癥，甚至發(fā)生窒息現(xiàn)象。大量的氨氮排入水體會造成水體富營養(yǎng)化。成分CODBOD5氨氮pH含量mg/l25004500120020004001000成分酚油分氰化物色度含量mg/l1502002001000102010002500 焦化廠廢水一般組成成分及含量 處理焦化廢水目的及意義當(dāng)前，全球都面臨著水資源短缺、水質(zhì)惡化的嚴(yán)峻形勢，水污染問題成為當(dāng)今世界面臨的重要環(huán)境問題之一。，只有世界上人均占有量的1/4，屬世界十二個貧水國家之一，所以加強(qiáng)對新污染源的控制，改善老污染源處理?xiàng)l件，才能從根本上改變我國水質(zhì)惡化的現(xiàn)狀。焦化廢水的處理一直是國內(nèi)外污水處理領(lǐng)域的一大難題，幾十年來尚未出現(xiàn)突破性的研究成果。廢水中污染物組成復(fù)雜，含有揮發(fā)酚、多環(huán)芳烴和氧硫氮等雜環(huán)化合物，屬較難生化降解的高濃度有機(jī)工業(yè)廢水。目前，焦化廢水一般要經(jīng)過預(yù)處理、二級處理和深度處理后才可能達(dá)標(biāo)排放。焦化廢水的預(yù)處理技術(shù)有：厭氧酸化法、氣浮法、混凝沉淀法等；二級處理方法很多，有生物化學(xué)法、物理法、化學(xué)法、以及物理化學(xué)法等；焦化廢水深度處理技術(shù)[4]有化學(xué)氧化法、折點(diǎn)氯化法、絮凝沉淀輔以加氯法、吸附過濾輔以離子交換法等。但目前最常用的方法是焦化廢水[5]經(jīng)隔油池、二級氣浮池除油后進(jìn)行多段曝氣生物處理，再經(jīng)氧化塘或吸附法深度處理后外排。 焦化廢水處理現(xiàn)狀及處理方法 焦化廢水處理現(xiàn)狀焦化廢水是國內(nèi)外工業(yè)廢水處理領(lǐng)域的難題，目前，國內(nèi)外對焦化廢水中酚、氰等有毒物質(zhì)的處理，生物活性污泥法是一個比較普遍有效方法。但對其中NH3N、氟化物、COD等去除效果較差，難以滿足外排要求，因此，國內(nèi)外對焦化廢水處理工藝和凈化技術(shù)改進(jìn)進(jìn)行很多研究，不同國家有自己特點(diǎn)，操作、運(yùn)行、測試和監(jiān)控等技術(shù)也更多地向節(jié)能、經(jīng)濟(jì)、高效和實(shí)用方向發(fā)展。焦化廢水的最終排放，視本國國情、地質(zhì)環(huán)境、環(huán)保法規(guī)以及當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)狀況而定。總體而言，我國焦化廢水的治理水平與國外基本相當(dāng)，但仍存在一定差距。我國焦化廢水處理自五十年代起的發(fā)展過程，是一個從無到有、逐步提高、逐步完善的過程[6]。 二十世紀(jì)五十、六十年代處于低水平階段，僅有幾個大型焦化廠對酚水進(jìn)行簡易的機(jī)械處理。如鞍鋼化工總廠、包鋼焦化廠等，僅設(shè)有平流沉淀池或圓形帶刮泥機(jī)的沉淀池去除浮油和重油，處理后將部分酚水送去作熄焦補(bǔ)充水。進(jìn)入七十年代后，運(yùn)用了國內(nèi)外的生化技術(shù)，在首鋼焦化廠興建了生物脫酚裝置，同時一批大、中、小型焦化廠都相繼設(shè)立了生物脫酚裝置，當(dāng)時的重點(diǎn)是脫酚，處理方式和流程也比較簡單。一九七八年改革開放到八十年代又為一個階段。當(dāng)時由于國家對環(huán)保工作的重視，使焦化廢水處理水平向前推進(jìn)了一大步。以寶鋼一、二期焦化廢水處理技術(shù)的引進(jìn)為起點(diǎn)，各院所加大了研究開發(fā)焦化廢水的力度，開展了兩段生化和投加生長素的試驗(yàn)研究以及混凝后處理和污泥脫水的研究。 在吸收寶鋼焦化引進(jìn)技術(shù)上的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)和開展試驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上，設(shè)計了一大批焦化廢水處理裝置。如處理水量為700 m3/h的鞍鋼化工總廠南部生物脫酚裝置，獲得了國家優(yōu)秀設(shè)計獎，現(xiàn)已運(yùn)行了十五年，處理效果一直比較穩(wěn)定，除COD略高外，酚、氰、油等指標(biāo)均達(dá)標(biāo)排放。與以前設(shè)計不同的是，在設(shè)計中采用了壓力浮選裝置，以去除乳化油；增加了污泥脫水裝置，對污泥進(jìn)行脫水處理，脫水后的泥餅送煤場摻入煉焦煤中煉焦，減少了二次污染；鼓風(fēng)機(jī)改用離心風(fēng)機(jī)，減輕了噪聲。該套裝置自運(yùn)行以來積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，培養(yǎng)鍛煉了一批廢水處理專業(yè)人才。在石家莊焦化廠廢水處理設(shè)計中，曝氣池充氧采用了微孔曝氣器，與以前的穿孔管暖氣相比，可節(jié)能50％，比普通曝氣器節(jié)能20－30％。同時又對部分老廠的廢水處理推廣采用了投加生長素的技術(shù)，如唐山市焦化廠、徐鋼焦化廠都采用了該項(xiàng)技術(shù)，處理效果良好。二十世紀(jì)八十年代末和九十年代初，針對國家對焦化廢水排放標(biāo)準(zhǔn)的更嚴(yán)格要求，開展了焦化廢水的脫氮和進(jìn)一步降低COD的試驗(yàn)研究，經(jīng)過幾年的艱苦努力，取得了豐碩的成果。在試驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上將寶鋼焦化廢水處理裝置進(jìn)行了改造[7]，將其改為A/O脫氮工藝，并獲得改造裝置的開工調(diào)試[7]成功，該裝置達(dá)到了國際焦化行業(yè)的領(lǐng)先水平。在總結(jié)寶鋼焦化廢水生物脫氮經(jīng)驗(yàn)的同時又建成了三個焦化廢水生物脫氮裝置，其中安鋼焦化廠已達(dá)標(biāo)驗(yàn)收，另兩個在調(diào)試中。 焦化廢水的處理方法目前焦化廢水一般按常規(guī)方法先進(jìn)行預(yù)處理，然后進(jìn)行生物脫酚二次處理。但是，焦化廢水經(jīng)上述處理后，外排廢水中氰化物、COD及氨氮等指標(biāo)仍然很難達(dá)標(biāo)。針對這種狀況，近年來國內(nèi)外學(xué)者開展了大量的研究工作，找到了許多比較有效的焦化廢水治理技術(shù)。這些方法大致分為生物法、化學(xué)法、物化法和循環(huán)利用等4類。（1）化學(xué)處理法①催化濕式氧化技術(shù)催化濕式氧化技術(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(jī)物氧化，最終轉(zhuǎn)化為無害物質(zhì)N2和CO2排放。②焚燒法焚燒法治理廢水始于20世紀(jì)50年代。該法是將廢水呈霧狀噴入高溫燃燒爐中，使水霧完全汽化，讓廢水中的有機(jī)物在爐內(nèi)氧化，分解成為完全燃燒產(chǎn)物CO2和H2O及少許無機(jī)物灰分。焦化廢水中含有大量NH3N物質(zhì)，NH3在燃燒中有NO生成，NO的生成會不會造成二次污染是采用焚燒法處理焦化廢水的一個敏感問題。研究發(fā)現(xiàn)NH3在非催化氧化條件下主要生成物是N2，不會產(chǎn)生高濃度NO造成二次污染。從而說明，焚燒處理工藝對于處理焦化廠高濃度廢水是一種切實(shí)可行的處理方法。然而，盡管焚燒法處理效率高，不造成二次污染。③臭氧氧化法臭氧是一種強(qiáng)氧化劑，能與廢水中大多數(shù)有機(jī)物，微生物迅速反應(yīng)，可除去廢水中的酚、氰等污染物，并降低其COD、BOD值，同時還可起到脫色、除臭、殺菌的作用。④等離子體處理技術(shù)等離子體處理技術(shù)是利用高壓毫微秒脈沖放電[8]所產(chǎn)生的高能電子(5~20eV)、紫外線等多效應(yīng)綜合作用，降解廢水中的有機(jī)物質(zhì)。等離子體處理技術(shù)是一種高效、低能耗、使用范圍廣、處理量大的新型環(huán)保技術(shù)，目前還處于研究階段。有研究表明，經(jīng)等離子體處理的焦化廢水，有機(jī)物大分子被破壞成小分子，可生物降解性大大提高，再經(jīng)活性污泥法處理，出水的酚、氰、COD指標(biāo)均有大幅下降，具有發(fā)展前景。但處理裝置費(fèi)用較高，有待于進(jìn)一步研究開發(fā)廉價的處理裝置。⑤光催化氧化法目前，這種方法還僅停留在理論研究階段。這種水處理方法能有效地去除廢水中的污染物且能耗低，有著很大的發(fā)展?jié)摿?。但是有時也會產(chǎn)生一些有害的光化學(xué)產(chǎn)物，造成二次污染。由于光催化降解是基于體系對光能的吸收，因此，要求體系具有很好的透光性。所以，該方法適用于低濃度、透光性好的體系，可用于焦化廢水的深度處理[9]。⑥電化學(xué)處理技術(shù)電化學(xué)處理技術(shù)的基本原理是使污染物在電極上發(fā)生直接電化學(xué)反應(yīng)或利用電極表面產(chǎn)生的強(qiáng)氧化性活性物質(zhì)使污染物發(fā)生氧化還原轉(zhuǎn)變。目前的研究表明，電化學(xué)氧化能力強(qiáng)、工藝簡單、不產(chǎn)生二次污染，是一種前景比較廣闊的廢水處理技術(shù)。⑦化學(xué)混凝和絮凝化學(xué)混凝和絮凝是用來處理廢水中自然沉淀法難以沉淀去除的細(xì)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(jī)物無效，常用于焦化廢水的深度處理。該法處理費(fèi)用低，既可以間歇使用也可以連續(xù)使用。（2）物理化學(xué)法①吸附法 吸附法就是采用吸附劑除去污染物的方法?；钚蕴烤哂辛己玫奈叫阅芎头€(wěn)定的化學(xué)性質(zhì)，是最常用的一種吸附劑?；钚蕴课椒ㄟm用于廢水的深度處理。但是，由于活性炭再生系統(tǒng)操作難度大，裝置運(yùn)行費(fèi)用高，在焦化廢水處理中未得到推廣使用。②利用煙道氣處理焦化廢水由冶金工業(yè)部建筑研究總院和北京國維達(dá)環(huán)保公司合作研制開發(fā)的“煙道氣處理焦化剩余剩余氨水或全部焦化廢水的方法已獲得國家專利。該技術(shù)將焦化剩余氨水去除焦油和SS后，輸入煙道廢氣中進(jìn)行充分的物理化學(xué)反應(yīng)，煙道氣的熱量使剩余氨水中的水分全部汽化，氨氣與煙道氣中的SO2反應(yīng)生成硫胺。（3）廢水循環(huán)利用將高濃度的焦化廢水脫酚，凈化除去固體沉淀和輕質(zhì)焦油后，送往焦?fàn)t熄焦，實(shí)現(xiàn)酚水閉路循環(huán)。從而減少了排污，降低了運(yùn)行等費(fèi)用，但是此時的污染物轉(zhuǎn)移問題也值得考慮。（4）生物法①普通活性污泥法活性污泥法即將焦化廢水與活性污泥混合一起進(jìn)入曝氣池，成為懸浮混合液，沿曝氣池注入空氣曝氣，使污水與活性污泥充分接觸，并供給混合液足夠的溶解氧。這時污水中的有機(jī)物被活性污泥中的好氧微生物分解，然后混合液進(jìn)入二次沉淀池，活性污泥與水澄清分離，部分活性污泥再回流到曝氣池中，繼續(xù)進(jìn)行凈化過程，澄清水則溢流排放。由于在整個過程中活性污泥在不斷增長，部分剩余污泥從系統(tǒng)中排出，以維持系統(tǒng)的穩(wěn)定。②序批式活性污泥法(SBR)SBR工藝是集生物降解和脫氮除磷集于一體的新技術(shù)，它結(jié)構(gòu)形式簡單，運(yùn)行方式靈活多變，是一種間歇運(yùn)行的廢水處理工藝，SBR反應(yīng)池生化反應(yīng)能力強(qiáng)，處理效果好，用它來處理焦化廢水NH3N的去除率為60%。缺點(diǎn)是傳統(tǒng) SBR法對焦化廢水降解效率不夠高。目前，SBR技術(shù)從生活污水到工業(yè)廢水等各領(lǐng)域都得到了廣泛應(yīng)用。③膜生物反應(yīng)器(MBR)MBR是將膜技術(shù)應(yīng)用于廢水處理系統(tǒng)，提高了泥水分離效率，并且由于曝氣池中活性污泥濃度的增大和污泥中特效菌(特別是優(yōu)勢菌群)的出現(xiàn)，提高了生化反應(yīng)速率。同時通過降低F/M減少剩余污泥產(chǎn)生量，從而基本解決了傳統(tǒng)活性污泥法存在的系統(tǒng)在運(yùn)行過程中產(chǎn)生大量的剩余污泥，易出現(xiàn)污泥膨脹，出水固體，出水水質(zhì)不理想等突出的問題。與傳統(tǒng)的生化水處理技術(shù)相比，MBR具有以下主要特點(diǎn)：固液分離率高、出水水質(zhì)好、處理效率高、占地空間小、運(yùn)行管理簡單、應(yīng)用范圍廣?，F(xiàn)在膜生物反應(yīng)器的處理對象也由原來的城市生活污水，逐漸擴(kuò)大到各種工業(yè)廢水，發(fā)展前景廣闊。④生物鐵法生物鐵法是在曝氣池中投加鐵鹽，以提高曝氣池活性污泥濃度為主，充分發(fā)揮生物氧化和生物絮凝作用的強(qiáng)化生物處理方法。由于鐵離子不僅是微生物生長必需的微量元素，而且對生物的黏液分泌也有刺激作用。鐵鹽在水中生成氫氧化物與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進(jìn)行，從而有利于有機(jī)物富集在菌膠團(tuán)的周圍，加速生物降解作用。該法大大提高了污泥濃度，由傳統(tǒng)活性污泥法24g/L提高到910g/L，降解酚、氰化物的能力也大大加強(qiáng)。當(dāng)氰化物的濃度高達(dá)40mg/L條件下，仍可取得良好的處理效果。對COD的降解效果也較傳統(tǒng)方法好。⑤炭生物法目前，國內(nèi)一些焦化廠生化處理裝置由于超負(fù)荷運(yùn)行或其他原因，處理后的水質(zhì)不能達(dá)標(biāo)，炭生物法是在傳統(tǒng)的生物法的基礎(chǔ)上再加一段活性炭生物吸附、過濾處理。該工藝簡便、操作方便、設(shè)備少、投資低。由于活性炭不必頻繁再生，故可減少處理費(fèi)用對于已有生物處理裝置處理后水質(zhì)不