【正文】 .................................................. 34 曝氣設(shè)備計(jì)算 ...................................................... 35 進(jìn)出水管及調(diào)節(jié)堰計(jì)算 .............................................. 36 沉淀池的設(shè)計(jì)及計(jì)算 .................................................. 37 沉淀池的作用 ...................................................... 37 沉淀池的設(shè)計(jì) ...................................................... 38 向心輻流式沉淀池的計(jì)算公式 ........................................ 38 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第頁 共 III 頁 沉淀池的設(shè)計(jì)參數(shù)的計(jì)算 ............................................ 40 排泥設(shè)計(jì)計(jì)算 ...................................................... 42 污泥處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算 ............................................. 43 二沉池污泥回流系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算 .................................... 43 濃縮池的設(shè)計(jì)計(jì)算公式 .............................................. 43 濃縮池設(shè)計(jì)計(jì)算 ................................................... 44 貯泥池 ............................................................ 45 4 結(jié)語 ................................................................... 46 參考文獻(xiàn) ................................................................. 47 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第頁 共 50 頁 1 緒論 焦化一般指有機(jī)物質(zhì)碳化變焦的過程。在石油加工中，焦化是渣油焦炭化的簡稱，是指重質(zhì)油 (如重油，減壓渣油，裂化渣油甚至土瀝青等 )在 500℃ 左右的高溫條件下進(jìn)行深度的裂解和縮合反應(yīng)，產(chǎn)生氣體、汽油、柴油、蠟油和石油焦的過程。在設(shè)備發(fā)生故障或檢修時(shí)要有足夠的廢水事故處理備用儲(chǔ)槽，做到不達(dá)標(biāo)廢水不外排。 選題背景 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。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。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。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(huì)對(duì)人類、水產(chǎn)及農(nóng)作物都有極大危害。我國人均水資源占有量僅為 萬 m3，只有世界上 人均占有量的 1/4，屬世界十二個(gè)貧水國家之一，所以加強(qiáng)對(duì)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。其成分復(fù)雜、濃度高、毒性大。主要來源于剩余氨水、粗苯分離水、終冷富余水、焦油分離水四部分。 焦化廢水是在煤制焦、煤氣凈化及焦化產(chǎn)品回收等過程中產(chǎn)生的 [3] ，其成分復(fù)雜、有機(jī)物含量高且難降解，大多以芳香族及雜環(huán)化合物的形式存在 [4]，致使 COD、氨氮、酚和氰的濃度較高，是一種可生化性差、處理難度大的工業(yè)廢水。在《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（ GB897996）中規(guī)定，對(duì)新建廠，要求外排污水中的氨氮質(zhì)量濃度小于 15mg/ Bop 一類污染物，要求裝置出口小于 30mg/L。因此，開發(fā)經(jīng)濟(jì)有效的焦化污水凈化技術(shù)是當(dāng)務(wù)之急。有煉焦配合煤水分及煉焦生成的化合水，以及焦?fàn)t上升管，集氣管噴射的蒸汽和冷凝工段清掃管道的蒸汽所組成。 (2)煤氣凈化過程中煤氣終冷器和粗苯分離槽排水，及各種儲(chǔ)槽定期排出和由于事故排出的酚水。 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第頁 共 50 頁 (3)煤焦油的分餾、苯的精制及其它工藝過程的排水。為保證煤氣終冷溫度和減輕脫苯蒸餾設(shè)備的腐蝕，終冷循環(huán)水必須部分更換，而排出的一定酚、氰污水 [5]。 NO2是一種致癌物質(zhì)，并可 引起胎兒畸形； NO3 會(huì)破壞血液結(jié)合氧的能力。 酚類化合物屬于原型質(zhì)毒物，對(duì)一切生物都有毒害作用，可以使細(xì)胞失去活力，使蛋白質(zhì)凝固，引起組織損傷、壞死，直至全身中毒；多環(huán)芳烴不但難以生物降解，通常還是致癌物質(zhì)，因此焦化廢水的大量排放，不但對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重污染，同時(shí)也直接威脅到人類健康。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)。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。目前，活性污泥法是一種應(yīng)用最廣泛的焦化廢水好氧生物處理技術(shù)。非溶解性有本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第頁 共 50 頁 機(jī)物先被轉(zhuǎn)化為溶解性有機(jī)物，然后被代謝和利用 [7]。 但是采用該技術(shù)，出水中的 CODCr、 BOD NH3N 等污染物指標(biāo)均難于達(dá)標(biāo)，特別是對(duì) NH3N 污染物，幾乎沒有降解作用。這些技術(shù)的發(fā)展使得大多數(shù)有機(jī)物質(zhì)實(shí)現(xiàn)了生物降解處理，出水水質(zhì)得到了很大改善，使得生物處理技術(shù)成為一項(xiàng)很有發(fā)展前景的廢水處理技術(shù)。上海寶鋼焦化廠將原有的 A/O 生物脫氮工藝改為 A/O2工藝，污水處理效果優(yōu)于 A/O 工藝 [8]，運(yùn)行成本有所降低，效果明顯。但是生物降解法的稀釋水用量大，處理設(shè)施規(guī)模大，停留時(shí)間長，投資費(fèi)用較高，對(duì)廢水的水質(zhì)條件要求嚴(yán)格，廢水的 pH 值、溫度、營養(yǎng)、有毒物質(zhì)濃度、進(jìn)水有機(jī)物濃度、溶解氧量等多種因素都會(huì)影響到細(xì)菌的生長和出水水質(zhì)，這也就對(duì)操作管理提出了較高要求。該技術(shù)的研究始于 20 世紀(jì) 70 年代，是在 Zimmerman 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、二次污染低、可回收能量和有用物料等優(yōu)點(diǎn)。 焚燒法 焚燒法治理廢水始于 20世紀(jì) 50年代。 焦化廢水中含有大量 NH3－ N 物質(zhì)， NH3在燃燒中有 NO 生成， NO 的生成會(huì)不會(huì)造成二次污染是采用焚燒法處理焦化廢水的一個(gè)敏感問題。從而說明，焚燒處理工藝對(duì)于處理焦化廠高濃度廢水是一種切實(shí)可行的處理方法。 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(shí)還可起到脫色、除臭、殺菌的作用。但是，這種方法也存在投資高、電耗大、處理成本高的缺點(diǎn)。因此，目前臭氧氧化法還主要應(yīng)用于廢水的深度處理。 光催化氧化法 光催化氧化法是由光能引起電子和空隙之間的反應(yīng)，產(chǎn)生具有較強(qiáng)反應(yīng)活性的電子（空穴對(duì)），這些電子（空穴對(duì)）遷移到顆粒表面 ,便可以參與和加速氧化還原反應(yīng)的進(jìn)行。高華等 [14]在焦化廢水中加入催化劑粉末，在紫外光照射下鼓入空氣，能將焦化廢水中的所有有機(jī)毒物和顏色有效去除。 目前，這種方法還僅停留在理論研究階段。但是有時(shí)也會(huì)產(chǎn)生一些有害的光化學(xué)產(chǎn)物，造成二次污染。所以，該方法適用于低濁度、透光性好的體系，可用于焦化廢水的深度處理。目前的研究表明，電化學(xué)氧化法氧化能力強(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)。結(jié)果表明：電解2 h 后， COD 值從 2143 mg/L 降到 226 mg/L，同時(shí) 760 mg/L 的 NH3N 也被去除。梁鎮(zhèn)海等 [16]采用 Ti/SnO2+Sb2O3+MnO2/PbO2處理焦化廢水，使酚的去除率達(dá)到 ％，其電催化性能比 Pb 電極優(yōu)良，比 Pb電極可節(jié)省電能 33％。該法處理費(fèi)用低，既可以間歇使用也可以連續(xù)使用 。目前一般采用聚合硫酸鐵作混凝劑，對(duì) CODCr 的去除效果較好，但對(duì)色度、 F的去除效果較差。實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)：混凝劑最佳有效投加量為 300 mg/L，最佳混凝 pH 范圍為 ~；混凝劑對(duì)焦化廢水中的CODCr、 F、色度及總 CN 都有很高的去除率，去除效果受水質(zhì)波動(dòng)的影響較小，混凝 pH 對(duì)各指標(biāo)的去除效果有較大的影響。馬應(yīng)歌等 [19]在相同條件下用 3 種常用的聚硅酸鹽類絮凝劑 (PASS， PZSS， PFSC)和高鐵酸鈉 (Na2FeO4)處理焦化廢水，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，高鐵酸鈉具有優(yōu)異的脫色功能，優(yōu)良的 COD 去除、濁度脫除性能，形成的絮凝體顆粒小、數(shù)量少、沉降速度快、且不形成二次污染?；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。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。 山西焦化集團(tuán)有限公司利用鍋爐粉煤灰處理來自生化的焦化廢水。處理后的出水，除氨氮外，其它污染 物指標(biāo)均達(dá)到國家一級(jí)焦化新廠標(biāo)準(zhǔn)，和 A/O 法相近，但投資費(fèi)用本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第頁 共 50 頁 僅為 A/O 法的一半 [20]。但是，同時(shí)存在處理后的出水氨氮未能達(dá)標(biāo)和廢渣難處理的缺點(diǎn)。黃念東等 [22]研究了細(xì)粒焦渣對(duì)焦化廢水的凈化作用。 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緯達(dá)環(huán)保公司合作研制開發(fā)的“煙道氣處理焦化剩余氨水或全部焦化廢水的方法”已獲得國家專利。 這項(xiàng)專利技術(shù)已在江 蘇淮鋼集團(tuán)焦化剩余氨水處理工程中獲得成功應(yīng)用。 該方法以廢治廢，投資省，占地少，運(yùn)行費(fèi)用低，處理效果好，環(huán)境效益十分顯著，是一項(xiàng)十分值得推廣的方法。 幾種處理方法的比較 序批式活性污泥法 (SBR) SBR 是序批式活性污泥法的簡稱，它是從加入及排放反應(yīng)器發(fā)展而來的， SBR 的核心是 SBR 反應(yīng)池， 該池集均化、初沉、生物降解、二沉等功能于一體。但對(duì)每一個(gè) SBR 池是間歇進(jìn)水的；二是每個(gè) SBR 的運(yùn)行操作分階段、按時(shí)間次序進(jìn)行。所不同的是，所有后續(xù)階段使用到一個(gè)單一的槽。 工藝特點(diǎn)：從目前的污水好氧生物處理的研究、應(yīng)用及發(fā)展趨勢來看， SBR稱得上簡易、快速、低耗的污水處理工藝。 A/O 法 A/O 工藝，即缺氧 — 好氧污水處理工藝，該工藝具有適應(yīng)能力強(qiáng)，耐沖擊負(fù)荷，高容積負(fù)荷，不產(chǎn)生污泥膨脹，排泥量少，脫氮效果較好等特點(diǎn)，特別適合于中小型污水處理站選用。該工藝的顯著特點(diǎn)是將脫氮池設(shè)置在除碳過程的前部，即：先將污水引入 缺氧池，回流污泥中的反硝化菌利用原污水中的有機(jī)物作為碳源，將回流混合液中的大量硝態(tài)氮 (NO— xN)還原成 N：，從而達(dá)到脫氮的目的；污水接著進(jìn)入好氧池，大部分有機(jī)物在此得到消化降解，好氧池后設(shè)置二沉池，部分沉淀污泥回流至缺氧池，以提供充足的微生物，同時(shí)將好氧池內(nèi)混合液回流至缺氧池，以保證缺氧池有足夠的硝酸鹽。實(shí)踐證明。本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第頁 共 50 頁 A/O 工藝 的推廣、應(yīng)用，對(duì)防治水污染具有重要的意義。/0 法 A2/O 是 Anaerobic－ Anoxic－ Oxic 的英文縮寫，它是厭氧－缺氧－好氧生物脫氮除磷工藝的簡稱， A2/O 工藝是在一個(gè)處理系統(tǒng)中同時(shí)具有厭氧區(qū)、缺氧區(qū)、好氧區(qū)，能夠同時(shí)做到脫氮、除磷和有機(jī)物的降解，其基本工藝流程如圖 所示： 由圖 可知，污水首先進(jìn)入?yún)捬鯀^(qū)，兼性厭氧發(fā)酵細(xì)菌將污水中可生物降解的有機(jī)物轉(zhuǎn)化為 VFA（揮發(fā)性脂肪酸類）這類低分子發(fā)酵中間產(chǎn)物。隨后污水進(jìn)入缺氧區(qū)，反硝化菌就利用好氧區(qū)回流混合液帶來的硝酸鹽，以及污水中可生物降解有機(jī)物作碳源進(jìn)行反硝化，達(dá)到同時(shí)降低 BOD5與脫氮的目的。同時(shí)過量的攝取周圍環(huán)境中溶解磷，并以聚磷的形式在體內(nèi)儲(chǔ)積起來，使出水中溶解磷濃度達(dá)到最低。非除磷的好養(yǎng)性異養(yǎng)菌雖然也能存在，但他在厭氧區(qū)中受到嚴(yán)重的壓抑，在好氧區(qū)又得不到充足的營養(yǎng)，因此在與其他生理類群的微生物競爭 中處于相對(duì)劣勢。從以上分析可以看出 A178。 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第頁 共 50 頁 2 設(shè)計(jì)說明 設(shè)計(jì)資料 工藝參數(shù) (1)工程規(guī)模：焦化廢水流量為 25000m3/d。 如表 : 表 污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn) 污染物 BOD COD 揮發(fā)酚 氰化物 氨氮 懸浮物 Ⅰ 級(jí)標(biāo)準(zhǔn) mg/L 20 100 15 70 工藝設(shè)計(jì)原則 確定處理工藝的依據(jù)有以下幾點(diǎn)： (1)污水處理程度。 (3)新工藝及類似污水工程資料。 污水處理的程度：確定污水處理程度主要需要考慮收納水的功能，水環(huán)境質(zhì)量要求，污染狀況和自靜能力，處理后的污水是否回用等因素。污水處理構(gòu)筑物排出的剩余污泥性質(zhì)的不同，對(duì)選用污泥處理工藝有較大的影響。氧化溝污水處理工 藝是在 20 世紀(jì) 50 年代由荷蘭衛(wèi)生工程研究所研制成功的。由于