【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ...................................................................................................... 43 主要構(gòu)筑物水面標(biāo)高 ................................................................................................................ 43 參考文獻(xiàn) .............................................................................................................................................. 44 謝 辭 ................................................................................................................................................. 45 合肥學(xué)院 2020 級(jí) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 第一章 設(shè)計(jì)任務(wù)及資料 日處理 3萬(wàn)噸氮肥廠廢水處理工藝設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)目的 （ 1）掌握工業(yè)污廢水處理工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)的步驟和方法，學(xué)會(huì)收集設(shè)計(jì)相關(guān)資料，并知道如何從多種工藝計(jì)方案中選最合適的方案。 （ 2）掌握污水處理工藝設(shè)計(jì)的基本技能，例如，資料查閱、工藝比較選擇、 參數(shù)確定、設(shè)計(jì)計(jì)算與設(shè)備選型。 （ 3）掌握工藝流程圖、平面布置圖、高程圖及主要構(gòu)筑物 圖紙的繪制； 掌握設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)的基本寫(xiě)作規(guī)范。 設(shè)計(jì)意義 我國(guó)是人口和農(nóng)業(yè)大國(guó)， 化肥在經(jīng)濟(jì)發(fā)展 和農(nóng)業(yè)增產(chǎn) 中處于 非常 重要的地位。 而我國(guó)一些氮肥廠高氨氮廢水處理效率低 ,高氨氮廢水大量進(jìn)入水體，將會(huì)導(dǎo)致水體污染，造成水體污染，致使水體營(yíng)養(yǎng)化，危害水生生物。而且 通水管道中 微生物大量繁殖而形成生物垢 ，影響熱交換率 [1]。因此結(jié)合氮肥廠廢水的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)高效率、低能耗的氮肥廠工業(yè)廢水處理工藝方案，對(duì)保護(hù)水資源、維護(hù)生產(chǎn)設(shè)備和提升健 康品質(zhì)等方面都有重要意義。 設(shè)計(jì)基本要求 （ 1） 設(shè)計(jì)方案應(yīng)符合實(shí)用的要求，必須確保污水處理后能夠達(dá)標(biāo)排放。結(jié)合考慮經(jīng)濟(jì)技術(shù)因素及現(xiàn)實(shí)條件，以及當(dāng)?shù)氐木唧w情況。 （ 2） 設(shè)計(jì)中各個(gè)構(gòu)筑物的參數(shù)應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)規(guī)范選取，保留一定的安全系數(shù)。 （ 3） 設(shè)計(jì)工藝必須考慮經(jīng)濟(jì)條件，力求處理效率和運(yùn)營(yíng)花費(fèi)達(dá)到最佳平衡。 （ 4） 應(yīng)當(dāng)力求技術(shù)合理，盡可能選擇工藝成熟，管理方便，運(yùn)營(yíng)簡(jiǎn)單，自動(dòng)化程度高的工藝，減少人員投入。 （ 5） 條件允許時(shí)，廠界布局盡量合理、美觀，同時(shí)注意注意綠化，增加觀賞性。 合肥學(xué)院 2020 級(jí) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 廢水水量 根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)廢水水量 可按 30000 m3/d 計(jì)算。 廢水進(jìn)、出水質(zhì) 根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)廢水水質(zhì)按下表水質(zhì)設(shè)計(jì) ，出水水質(zhì)需要滿足 《合成氨工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（ GB13458－ 2020）中的間接排放標(biāo)準(zhǔn)。 表 1 廢水 進(jìn)、出水水質(zhì) 項(xiàng)目 進(jìn)水水質(zhì) 出水水質(zhì) COD（ mg/l） 800 100 BOD5（ mg/l） 250 50 SS（ mg/l） 300 60 NH4N（ mg/l） 1000 50 pH 8～ 9 6～ 9 （ 1）《中華人民共和國(guó) 環(huán)境保護(hù)法 》； （ 2020 修訂版） （ 2）設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)提供 廢水量及水質(zhì)數(shù)據(jù)； （ 3）《中華人民共和國(guó)水污染防治法》； （ 2020 修訂版） （ 4）《國(guó)務(wù)院關(guān)于編制全國(guó)主體功能區(qū)規(guī)劃的意見(jiàn)》， （ 5）環(huán)保部門(mén)對(duì)污染治理的指示與要求； （ 6）《合成氨工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（ GB13458－ 2020）； （ 7）《室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范》 ?GBJ1487?有關(guān)規(guī)定； （ 8） 氮肥廠所處位置的具體情況（包括位置、氣候、水源等） （ 9）環(huán)境工程手冊(cè) （ 1）污水處理工藝方案的確定 及各處理單元的選擇，包括工藝流程、各單元構(gòu)筑物的工藝設(shè)計(jì)和計(jì)算、設(shè)備選型 。 合肥學(xué)院 2020 級(jí) 畢業(yè)設(shè)計(jì) （ 2）污泥處理方法 的比較選擇及 其 工藝 的 設(shè)計(jì)計(jì)算。 （ 3）污水處理區(qū)的平面布置，包括污水處理站的主要處理單元，生產(chǎn)構(gòu)筑物及附屬建筑 （ 4）處理工藝方案的主要工藝流程圖，包括各處理單元的主要構(gòu)筑物。 （ 5）污水處理站各處理單元水 頭 損失及高程計(jì)算，高程圖的繪制，主要處理構(gòu)筑物的三視圖。 第二章 設(shè)計(jì)方案的比較和確定 （ 1）確保出水水質(zhì)達(dá)到排放要求，技術(shù)可靠、處理效果穩(wěn)定、先進(jìn)適用； （ 2） 各處理單元設(shè)備 布置緊湊， 盡可能節(jié)省土地 ，堅(jiān)持實(shí)用美觀 并重 的 布局 原則； （ 3） 選擇工藝 時(shí)，應(yīng)該考慮 實(shí)用的處理工藝 ，運(yùn)行 管理簡(jiǎn)單、運(yùn)轉(zhuǎn)靈活占地少、成本少； （ 4）最大程度的 優(yōu)化設(shè)計(jì) 以減少 工程投資及運(yùn) 營(yíng) 費(fèi)用 。 （ 1）技 術(shù)因素； 處理規(guī)模；進(jìn)水特性，重點(diǎn)考慮有機(jī)負(fù)荷；出水水質(zhì)要求。 （ 2）技術(shù)經(jīng)濟(jì)因素：占地面積，地價(jià)；基建投資；運(yùn)行成本；自動(dòng)化成本；自動(dòng)化水平，運(yùn)行管理能力。 當(dāng)前主要處理方法的比較 物化法 目前，國(guó)內(nèi)處理氨氮廢水的物理化學(xué)方法有許多，工藝相對(duì)成熟的主要有空氣吹脫法、蒸汽汽提法、折點(diǎn)加氯法、離子交換法、化學(xué)沉淀法等，這些處理 方法各有特點(diǎn)，針對(duì)不同的水質(zhì)條件，選擇不同的處理方法 [2]。 （ 1）空氣吹脫 法 空氣吹脫法 目前較為成熟，首先向吹脫塔中送入空氣，空氣在吹脫塔下方進(jìn)入，液體在合肥學(xué)院 2020 級(jí) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 上部進(jìn)入，淋灑在吹脫塔的填料上。廢水與空氣充分接觸，因兩者氨氮分壓的差異，一部分氨氮從廢水中轉(zhuǎn)移到氣體中，隨空氣一起排出，可通過(guò)分離器分離后資源化利用。 廢水 pH 值對(duì)吹脫率有較大的影響。吹脫過(guò)程中， NH4+轉(zhuǎn)化為 NH3， 其反應(yīng)原理如下 4 3 2 ? N H O H N H H O??? ? ? 廢水酸堿度、溫度、氣水比等都可以影響到吹脫效果。通常情況下，當(dāng) pH 值提高至 11左右，水溫保持大約 20℃，水力負(fù)荷為 ~ 5 / ()m m h，氣水比為 332500 ~ 5000 /mm時(shí)，氨氮去除率在 85%左右 [3]。 溫度對(duì)吹脫的效率有較大的影響，不宜在長(zhǎng)時(shí)間低溫地區(qū)采用。但是空氣吹脫法工藝較成熟，流程簡(jiǎn)單，增加回收裝置后吹脫后的氨氮可以資源化利用，以提高經(jīng)濟(jì)效益，故空氣吹脫法在高氨氮廢水處理工藝中應(yīng)用較廣。 (2) 蒸汽汽提 法 蒸汽汽提法是通過(guò)蒸汽把污水中游離態(tài)氨轉(zhuǎn)化成氨氣逸出水面，機(jī)理類似于吹脫法一，在較高 ph 情 況下，使廢水接觸到蒸汽，將氨氮從廢水中帶出。氣體中氨的分壓和污水中氨濃度的平衡分壓之間的差值是其傳質(zhì)過(guò)程的主要推動(dòng)力。增加氣液接觸時(shí)間和接觸面積有利于傳質(zhì)過(guò)程。將蒸汽作為氣相進(jìn)入吹脫塔，氨從廢水中進(jìn)入蒸汽，隨后在塔頂部蒸餾成液氨，或者濃氨氣回收，或是用酸吸收。 蒸汽汽提法效率高，條件易于控制，適宜連續(xù)排放的高濃度氨氮廢水。對(duì)于濃度在1000～ 30000 mg?L1，甚至更高濃度的氨氮廢水，采用該法可以經(jīng)一次處理后，氨氮濃度達(dá)到 15 mg?L1（國(guó)家一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)）以下 [4]。 蒸汽汽提法使用蒸汽作為介質(zhì)， 成本較高，因此蒸汽使用量是該技術(shù)關(guān)鍵經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。傳統(tǒng)蒸汽汽提法蒸汽量消耗較大，因此采用該法脫氨花費(fèi)較多。隨著近來(lái)技術(shù)的進(jìn)步，蒸汽用量已經(jīng)大幅下降，故新型蒸汽汽提脫氨法也有不少的應(yīng)用。 (3) 折點(diǎn)氯氣 法 折點(diǎn)加氯法：將氯氣通入廢水中，當(dāng)濃度達(dá)到一定值時(shí)，廢水中的游離氯含量最低，氨的濃度變?yōu)榱?，?dāng)加入量大于該點(diǎn)時(shí)，廢水中游離氯含量就會(huì)增多。蓋點(diǎn)即是所謂的折點(diǎn)。此法的機(jī)理為，氯氣與氨在水互相接觸反應(yīng)生成無(wú)害的氮?dú)?，逸出水面? 折點(diǎn)加氯法 ， 氯氣使用量 和水中 氨氮的含量 密切相關(guān)。二這之間有一個(gè)最佳的比例，當(dāng)達(dá)到最佳比 例時(shí)，氨氮吹脫率達(dá)到最高。 為了確保完全反應(yīng)，一般情況下氧化氨氮，合肥學(xué)院 2020 級(jí) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 需加過(guò)量的氯氣。氯氣濃度足夠高時(shí)，脫氮率可以超過(guò) 90%[5]。 折點(diǎn)加氯法處理效果相對(duì)穩(wěn)定，有較高的處理效率， 條件適宜， 可以達(dá)到 90%， 而且溫度對(duì)處理效果影響不大。但是此法也有其局限性，運(yùn)營(yíng)管理過(guò)程中如果處理不當(dāng) ，其副產(chǎn)物 將 可能 對(duì)環(huán)境產(chǎn)生 二次污染 ，且此法處理水量有限，氨氮濃度也不能過(guò)大，因此， 折點(diǎn)氯氣 法 在實(shí)際污水處理中應(yīng)用較少 。 生化法 生化法在廢水處理中有廣泛的應(yīng)用，利用微生物硝化作用和反硝化作用，先把氨氮轉(zhuǎn)化為硝酸鹽亞硝酸鹽， 然后轉(zhuǎn)化為氮?dú)?，?shí)現(xiàn)水體中氨氮含量的降低。生化法的優(yōu)點(diǎn)有，脫除氨氮效率較高，無(wú)二次污染，耗能普遍低于物理化學(xué)法 [6]。但由于微生物所能承受的廢水中的氨氮濃度較低，通常生物法處理氨氮濃度不宜大于 1200mg L?? 。 當(dāng)廢水中的氨氮濃度大于 200mg/l 時(shí)則通常要使用物理化學(xué)法和生化法相結(jié)合的工藝，即先用物理化學(xué)方法先出去一部分氨氮以降低氨氮濃度，然后采用生化法使得氨氮濃度進(jìn)一步降低以排放標(biāo)準(zhǔn)。 當(dāng)廢水中的氨氮濃度大于 1000mg/l 時(shí)，國(guó)內(nèi)外的生產(chǎn)實(shí)踐中比較普遍的做法是：先 將濃度較高的氨氮廢水通過(guò)蒸氨的或吹脫使其氨氮降到 300 mg?L1 左右，然后用 A0法或化學(xué)沉淀法等進(jìn)行后續(xù)再處理。 氮肥廠生產(chǎn)工藝中的造氣和脫硫的過(guò)程是其廢水中氨氮的主要來(lái)源，廢水中含量較高。通常情況下，采用物化法和生物法相結(jié)合的工藝具有較好的處理效果。氨氮質(zhì)量濃度大于 200mg/L 時(shí) ,會(huì)對(duì)后續(xù)生化處理的微生物造成較大影響，高濃度氨氮應(yīng)該先經(jīng)過(guò)物理化學(xué)方法處理，氨氮含量下降后，再利用生物法進(jìn)一步降低其氨氮含量 [7]。綜合考慮上述各種處理方法，結(jié)合進(jìn)出水水質(zhì)狀況及經(jīng)濟(jì)實(shí)際，本設(shè)計(jì)采用吹脫 法 +AO法處理氮肥廠 高濃度氨氮廢水， 它主要優(yōu)點(diǎn)是 技術(shù)比較成熟， 處理后能達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，并能回收利用 氨氮 ，因而應(yīng)用較廣 。 空氣吹脫法 +AO 法 （ 1）原理 ： 即 把氣 體通入水中，氣液充分接觸 后 ， 由于氣體分壓的差異，氨氮會(huì)從液相轉(zhuǎn)移到液相 ，從而 降低廢水中氨氮的濃度 。 水中 氨離子和游離氨保持平衡的狀態(tài)。其平衡關(guān)系式如下： 4 3 2N H O H N H H O? ?????? ??　 （ 1） pH 值 會(huì)對(duì) 式（ 1） 產(chǎn)生 影響， pH 值 增加， 平衡向右移動(dòng)，游離氨的 含量增加 ， pH 值減小時(shí)，平衡左移。當(dāng) pH 值為 11 左右時(shí)，游離氨 含量可達(dá)到 占 90％ [8]。 合肥學(xué)院 2020 級(jí) 畢業(yè)設(shè)計(jì) （ 2）廢水的 堿化 ， 廢水吹脫 必須在 堿 性條件下進(jìn)行。 水中離子態(tài)的氮如 NH4+等會(huì)隨著廢水堿性的逐漸增加，而更有利于被吹脫出。根據(jù)實(shí)驗(yàn)得知 :當(dāng) pH 為 11時(shí)，氨氮分離率能達(dá)到 90%以上，原水質(zhì) pH 為 8～ 9，所以要在調(diào)節(jié)池加入 NaOH溶液調(diào)節(jié)污水的pH 達(dá)到 11。 （ 3） 吹脫 PH變化 表 21 為 pH、氨氮濃度、曝氣方式和氨氮去除率的關(guān)系 表 2 pH、氨氮濃度、曝氣方式和氨氮去除率的關(guān)系 [9] pH 3 5 7 9 11 13 氨氮分離率（ % ） 4 0 . 5 5 1 . 1 8 0 . 8 9 5 . 2 9 6 . 8 9 6 . 9 吹脫后廢水 pH 2 . 6 3 . 8 6 . 2 7 . 1 7 . 8 7 . 9 備注 采用 H 2 SO 4 或 N aOH 調(diào)節(jié)廢水的 pH AO 法工藝 AO 工藝法在污廢水生 物處理中有廣泛的應(yīng)用， A(厭氧段 )，可以脫氮除磷； O(好氧段 )，用來(lái)降低廢水中有機(jī)物的含量。 AO 法去除氨氮原理：廢水中氨氮，在好氧的條件下（ O段），經(jīng)過(guò)硝化細(xì)菌、亞硝化細(xì)菌的硝化作用轉(zhuǎn)化為硝態(tài)氮， AO 池中硝態(tài)氮回流至 A 段時(shí)，缺氧條件下，經(jīng)過(guò)兼性厭氧的反硝化菌的作用，硝態(tài)氮被還原為氮?dú)膺M(jìn)入空氣，從而達(dá)到降低廢水中氮含量的自的 [11]。 硝化反應(yīng)： 4 2 3 22 2 ?N H O N O H H O? ????＋ ＋ 反硝化反應(yīng)： 3 3 2 2 26 5 5 7 6 3N O C H O H C O H O O H N? ? ? ? ? ? ?＋ （ 有 機(jī) 物 ） ＋ 廢水處理工 藝流程 氮肥廠廢水首先經(jīng)過(guò)格柵，部分的漂浮物和不溶物被阻攔。因此格柵的主要作用是防止對(duì)后續(xù)的水泵等造成堵塞，確保 水泵的正常工作 以及后續(xù)工藝的正常進(jìn)行 。隨后廢水進(jìn)入初沉池，密度大的顆粒物在初沉池中沉淀，初步沉淀后廢水進(jìn)入調(diào)節(jié)池，向調(diào)節(jié)池中投加堿劑調(diào)節(jié) pH，將 pH調(diào)節(jié)為 11左右。在吹脫塔內(nèi)用空氣將氨氮吹脫出來(lái) ,再用吸收裝置進(jìn)行吸收（在本設(shè)計(jì)中未將吸收裝置設(shè)計(jì)納入其中），達(dá)到資源化利用。 合肥學(xué)院 2020 級(jí) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 吹脫完之后的廢水經(jīng) AO 池、二沉池，再排入城鎮(zhèn)污水管道。 污泥處理：經(jīng)板框壓濾機(jī)脫水，采用連續(xù)排泥。 圖 1 處理工藝流程圖 其他工程方案 初沉池 初沉池的作用是用來(lái)去除廢水中的密度較大的物