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环境工程类论文 A2/O工艺处理焦化废水设计书

2018-12-06 16:34:17来源:组稿人论文网作者:婷婷

  摘要:炼焦行业作为国民经济可持续发展的重点产业,同时也是焦化废水污染排放的大户。现有某个炼焦厂欲将废水进行的一系列处理,然后排放,以达到节能减排,提高经济效益的目的。经过经济、技术等方面的比选,在核心处理部分采用平流式气浮池、调节池和A2/O反应池。经过处理后,各项出水指标中的CODCr、BOD5、SS都符合排放标准。在构筑物以及设备平面布置设计中也本着占地少、易管理的原则,以求达到高效率与低成本。

  关键词:焦化废水;A2/O工艺;污水排放;高效;

  第1章 绪论

  1.1概要

  有机物质碳化的过程被称作焦化。在煤的干馏中,焦化是指高温干馏;在石油的加工中,是指渣油焦炭化,是指在500℃左右的高温条件下,重质油中的高分子烃和杂原子化合物被分解成小分子或简单有机物的过程,该过程中会产生汽油、柴油等。

  焦化行业是污染最为严重的用水和环境的行业之一,焦炭生产对环境的污染和资源浪费严重,自2005年1月1日起,我国实施了≪焦化行业准入条件≫,以此来约束焦化行业,要求该行业做到清洁生产、减少能源消耗和对环境的危害;1吨焦化废水耗新水≤3.5t;水循环应用率≥85%,含氰废水处理后厂内循环使用;外排废水应达到≪钢铁行业污染排放标准≫(GB13456-1992)的二级标准和≪污水综合排放标准≫(GB8978-1996)的二级标准或指定区域规定的要求;冷却水要达到循环利用的目的,并且不能随意排放;废水净化系统中,技术与设施需达到一定要求,即运行稳定、先进可靠、易于管理和维修。为防止某个设备出现问题时整个净化系统无法运行,故应设有备用设施,确保废水达标后再排放。废水经过处理后实现回收利用。

  1.2研究目的及意义

  目前,因为人口增多、社会发展,世界环境问题日益加剧,例如物种多样性减少、温室效应、土地沙漠化、水资源污染和短缺等。水资源问题成为现今世界面临的重大环境问题之一。中国水资源人均占有量仅为2400/m3,只有世界上水资源人均占有量的14,它是世界上12个贫水国家之一,因此只有加强对新污染源的控制,改善老污染源处理现状,才能从根本上改善我国水质破坏的现状。

  焦化废水是在炼焦过程中产生的废水。其成分复杂、毒性大、浓度高。焦化废水主要来自于剩余的氨、最终冷却水、粗苯分离水、焦油分离水4个部分。它不仅含有大量的油类、酚类、联苯、吲哚、喹啉、吡啶等有机污染物,还含有铵盐、氰化物、硫化物和硫氰化物等无机化合物,还含有氨氮和氟离子等有毒有害物质。焦化废水色度高、很难被微生物分解利用。

  随着人们越来越重视环境问题,国家也越来越重视环境问题,2015年颁布了《新环保法》,对环境问题提出了更高的要求标准。在≪污水综合排放标准≫(GB8979-96)中规定,对新建的厂区要求排放污水中的氨氮质量浓度要求小于15mgL,对排放重点保护区域的具有致癌性的波普致癌类污染物,要求处理过的废水所含波普类污染物的量小于30mgL。焦化废水中的波普类污染物如果排放不达标,将会严重影响到人类和周边的环境,带来巨大的危害。因此,现在的当务之急是开发有经济效益的焦化废水净化技术。

  1.3焦化废水的基础资料

  1.3.1焦化废水的来源

  焦化废水主要来源于炼焦煤中水分,在有机物质碳化的过程中,小分子有机物和一些油类物质与冷凝水混合在一起的液态物质被称作焦化废水。煤气中含有成千上万种有机化合物的气体,其中,水溶性或水难溶性的物质,会在冷凝过程中形成极其复杂的剩余的氨,这是焦化废水中最主要的一部分废水。其次是废气净化的过程中,如脱硫、氨的去除和苯的精细化、萘和粗吡啶等形成过程中产生的废水。再则是加工焦炭化的脂类物质和粗苯精细化的过程中带来的污水,这股废水的量很小,但包含多种无机和有机物质。如下图,焦化废水主要来源于以下3个方面:

  1)废煤高温热解和原料气冷却的过程中产生的剩余氨水废液,这部分废液是焦化废水的重要组成部分,其污染物成分极其复杂;

  2)煤气净化处理过程中的粗苯分离槽和煤气冷却器排水等产生的废液,这部分废液所含污染物的浓度相对较低;

  3) 精炼苯、分流煤焦油以及其它工艺过程所产生的废水,此部分废水量不大,污染物浓度也相对较低。焦化生产的过程和废水的来源可以用下图来表示。焦炭生产的工艺流程及随后化工产品的分离提纯产生的废水组成的混合液被称为焦化废水,它们分别源自于各种不同的工艺阶段,所以,焦化废水是不同组合物焦化后的废水混合液。

  1.3.2焦化废水的特点

   = 1 \* GB2 ⑴含有大量的酚

  焦化废水中含有大量的酚,有的浓度高达2~12g/L。由于酚不易用生物化学方法处理,需要用物化法、萃取法或其他方法进行预处理后才能得以循环利用。当酚的含量较高时,处理后的废水还是有很大的回收利用价值。

   = 2 \* GB2 ⑵含量大量的氨氮

  焦化废水中含有大量的氨氮,有时浓度高达2000mg/L。高浓度的氨不仅难以通过生物化学方法除去,而且它对生物化学处理单元会产生一定的毒性作用,在严重的情况下可杀死活性污泥中的微生物,甚至对整个生物处理系统产生极大的危害。因此,含氨氮量高的废水在进入污水处理设备之前,要提前设立蒸氨预处理工艺。

  废水中的氨氮在经过蒸氨预处理之后,浓度范围是100到300mg/L,国家一级排放标准为15mg/L,若废水处理后要符合国家标准,则这类污水处理工艺选择之前要考虑到的最重要的问题仍然是氨氮的去除。

   = 3 \* GB2 ⑶含有大量难降解有机物

  焦化废水中存有大量萘系、苯系及杂环类等难降解的有机物,传统的好氧活性污泥法很难经过直接处理就达到标准要求。所以,在好氧污泥法之前,需要提升自身的可生物化学性,提高BOD与COD比值。

  1.3.3焦化废水的危害

  焦化废水含污染物的量多,且很难利用微生物分解这些污染物质,特别是苯系物、多环芳烃、酚类、重金属等优先控制污染物的存在,使焦化废水的排放对环境产生了巨大的潜在风险。然而这些酚类污染物大多为优先控制有机污染物,属于POPs范畴,毒性极强、致突变性、甚至可能导致生物畸形或者癌变,又被称为“三致效应”。酚类化合物是原型质有毒物质,它可以杀死任何一种生命体,它可以使生命体的细胞丧失活性,使蛋白质变形,甚至导致生命体内重要组成部分被损坏、坏死、至死亡。仅仅酚类污染物就赋予焦化废水很强的毒性,这种毒性极大地抑制了生物处理工艺中生物的活性,使得生物处理工艺变得更难。多环芳烃则具有很强烈的光诱导毒性,据报道,在各种水蚤、原生动物、植物和哺乳动物身上,多环芳香烃都能产生较强的光致作用。当生物同时暴露于多环芳烃和紫外线的情况下时,它会产生大量的具有强氧化性的自由基,对细胞膜造成损伤,从而损害DNA,长时间的接触可能会引起基因突变,导致多种严重疾病的发生。焦化废水有机毒性来源于焦化废水中的各种高毒性有机污染物,而这些高毒性的有机污染物通常又是很难降解的污染物,会在处理之后的废水中存留,它的排放会导致环境水体的POPs污染,给环境带来持久的消极影响。

  焦化废水中除了存在大量剧毒有机污染物,而且还含有大量有毒的无机污染物。氨氮的存在,使得水体富营养化的现象极其严重,因此,如果高浓度的含有氨氮废水进入环境中的,水体富营养化危险会加大。H2S是S2-产生毒性作用的主要方式,在酸性较强的条件下,S2-与H+结合生成H2S,一旦当碱性较强时,S2-就可以被质子化,从而产生H2S气体溢出。因此,天然水体中的S2-的存在会带来较大的潜在风险。H2S不仅具有令人讨厌的臭鸡蛋气味,而且当它与人体的氧化酶和细胞色素中的二硫键作用时,会给细胞的正常生命活动带来危害,甚至危及人体的正常代谢。如果人体吸收大量的H2S气体,身体会产生严重的不适感,严重时甚至会对生命造成威胁。CN-在焦化废水中的含量虽然不是较低,但是它具有高度毒性,进入体内后可能会使多种酶失活,在这些酶之中,对细胞色素氧化酶的破坏力最大,使体内氧转移的主体被中断,损害机体。因为焦化废水中无机污染物与有机污染物的复合毒性很强,使得焦化废水成为了一种剧毒废水,它必须进行严格管理。

  1.3.4焦化废水的处理

   = 1 \* GB2 ⑴焦化废水的一般处理流程

   = 1 \* GB3 ①酚类污染物的去除和循环利用。反应后残留的氨水中含有高浓度的酚类污染物,它可用溶剂萃取法或蒸汽脱除法,将一部分污染预先处理。

   = 2 \* GB3 ②氨类污染物的去除和循环利用。废水中通常含具有挥发性的NH3,通常会利用吹脱法,将具有挥发性的NH3除掉,以便于后期废水顺利处理。

   = 3 \* GB3 ③氰化物的去除和循环利用。将最终冷却的废水送至脱氰设备,被吹脱的氰与铁刨化合碱反应,生成亚铁氰化钠得以循环利用。

   = 4 \* GB3 ④生物化学处理。通过在活性污泥中通入溶解氧,利用微生物将污水中的有机物质降解,降低酚、COD、氰化物等的含量。

   = 5 \* GB3 ⑤高效处理。利用活性炭能吸附某些有毒有害物质的原理,实现对COD、酚的高效处理,对处理后废水的色度减小有一定的积极作用。

   = 2 \* GB2 ⑵焦化废水生化处理工艺

   = 1 \* GB3 ①物理化学法

  吸附法

  为了是污水处理达到较好的效果,利用多孔性材料如活性炭的吸附性将污水中的某些有毒有害物质除去的方式被称作吸附法。最常用的一种吸附材料是活性炭,活性炭吸附法一般用于污水的高级处理。刘俊峰等采用高温炉渣过滤器,再利用南开大学品牌H2103大孔树脂吸附处理含COD为3200mg/L、含酚为520mg/L的焦化污水,处理后的污水达到了国家排放标准。黄念东等人研究了细粒焦渣对焦化污水的净化作用,在25℃的温度条件下,苯酚的去除率为98%。

  b. 混凝/絮凝沉淀法

  向污水中加入絮凝物质,并使水水解产生氢氧化物胶体及水合配离子,利用这些离子带电的特征,来中和污水中某些物质表面所带的电荷,使这些带电物质凝聚在一起,达到污水净化目的的方式被称为混凝沉淀法。这种方法适用于使用自然沉淀法难以沉淀去除的胶体微粒及细小悬浮物的去除,可以使得污水的浊度和色度降低,但对于可溶性有机物的处理,这种方法无效,所以,此方法多用于焦化污水的高级处理。 该法处理经费低,既可以连续使用也可以间歇使用。上海焦化总厂选用厌氧- 好氧生物脱氮联合絮凝聚铁机械加速澄清法对焦化废水进行综合治理,使出水中COD小于158mg/L,NH3-N小于15mg/L。近几年以来,在焦化废水处理行业中,新型复合混凝剂的应用得到广泛的研究。

  c. 流化床-Fenton法

  流化床-Fenton法是利用流体化床的方式,使Fenton法所产生的Fe3+大部分结晶或者沉淀覆盖在流化床的载体表面上,它同时结合了同相化学氧化、异相化学氧化、流体化床结晶及FeOOH的还原溶解等功能的新技术。流化床-Fenton法是对传统的Fenton法工业化应用技术的进一步改良,它既可以大幅度地减少化学污泥产量,又可以提高对CODCr的去除率。沉淀覆盖在载体表面的铁氧化物具有催化作用,流化床的方式促进了化学氧化和传质效率,一般流化床-Fenton法对废水中CODCr的去除率可达70%-90%。流化床-Fenton法适用于低浓度生物难降解废水处理,可以作为造纸废水二级生物处理之后的深度处理技术单元,近几年来在国内造纸废水处理工程中得到了较多的应用。

   = 2 \* GB3 ②生化处理法

  利用微生物的氧化能力分解或降解污水中有机物的方法被称作生化处理法,这种方法一般作为焦化废水处理工艺中的二级处理。

  a.A/O生物处理

  A/O生物处理技术是我国废水生物处理的主要技术之一,它是20世纪90年代初经过台湾水美工程公司引进的美国Air Products and Chemicals Inc A/O微生物筛选废水处理先进技术。之后,浙江水美环保公司对引进的A/O技术消化吸收,在应用领域、工艺优化与设计、设备配置、运行管理等方面,结合我国国情不断改善与发展,使之在造纸废水处理和其他工业废水处理应用中更加具有工程性、规范性和可操作性。

  在活性污泥法前设置厌氧池,既A池,让原废水、回流污泥同时流入厌氧池内,经停留一段时间后再流入好氧池,既O池,进行好氧处理。微生物经由厌氧和好氧两相交替操作可以达到筛选微生物的目的。

  大部分BOD在厌氧池内为微生物所吸附,而剩余的有机物及吸收至微生物体内的有机物在好氧池内被氧化分解。

  由于厌氧池内回流污泥的好氧微生物处于抑制状态,大部分有机物被聚磷菌所吸收,使好氧池内基质浓度较低,丝状菌生长繁殖收到抑制,因此可形成沉淀性能良好的污泥,避免产生丝状菌污泥膨胀。

  由于A/O系统可以形成沉淀性良好的污泥,能在好氧池内维持较高浓度的MLSS值,污泥龄长,有利于繁殖速度较慢的硝化菌生长繁殖,所以,在去除BOD的同时,也进行硝化反应。

  A/O系统可以通过反硝化菌的同化和异化作用达到脱氮,反硝化所需的有机碳源可由进水中的BOD供给,一般不需要外加碳源。

  b.A2/O法

  A2/O工艺是Anaerobic-Anoxic-Oxic的英文缩写,简称为“厌氧-缺氧-好氧”生物脱氮除磷工艺[7],在A2/O 工艺中,是将厌氧区、缺氧区、好氧区结合成一个工艺流程,可以同时除掉污水中的氮、磷和BOD。

  由图可知,污水先进入厌氧区,并且从沉淀池回流的污泥也随之进入厌氧区,释磷菌利用污水中的溶解态有机物进行厌氧释磷。而后原水与经过曝气反应的回流混合液一同进入缺氧区,此时,反硝化细菌利用污水中的有机污染物作为碳源,利用经曝气反应后回流的混合液中的硝酸盐作为氮源,进行反硝化作用,将硝酸盐转化成氨以达到脱氮的效果。脱氮反应完成后,污水进入曝气池,此时溶氧量较高,硝化细菌利用溶解氧、反硝化反应产生的氨氮,进行硝化作用,同时聚磷菌也在溶解氧充足的条件下,吸收磷元素,来合成自身生命活动所需的物质,剩下的有机污染物也将被好氧微生物分解氧化。由此可知,A2/O工艺能达到脱氮除磷,同时去除BOD的三重效果。

  c.SBR生物处理工艺

  SBR生物处理工艺是序批式活性污泥法,又名间歇曝气。SBR生物处理工艺是将进水、曝气、沉淀、排水等活性污泥法生物处理和泥水分离过程组合在一个反应池中周期性完成,可以不设二沉池,无污泥回流,工艺较简单,占地少。20世纪80年代后期,随着适用于间歇曝气的曝气器、滗水器和废水处理自控设备的研发,使SBR工艺在国外得到较为广泛的应用。20世纪90年代后期,国内逐渐将SBR工艺用于城市污水和工业废水处理中。2000年以后,SBR工艺处理造纸废水试验研究取得了成果,在造纸废水处理中逐渐得到应用[10]。

  与通常的活性污泥法相比较,SBR生物处理工艺运行管理自动化程度高,处理构筑物少。SBR工艺是将进水、曝气、沉降、排水、闲置组合在一个SBR反应池中周期性进行的,整个工艺过程可以通过自动控制完成。进水过程是在反应池排水、闲置之后,反应池的部分容积可以作为进水调节容量,所以视实际情况,采用SBR工艺时可以不设调节池或缩小调节池容量。SBR工艺不需要单独设置二次沉淀池,无需设置专门的污泥回流装置。

  按照运行周期,SBR工艺需要设置数个SBR反应池,以满足不间断处理废水的要求,但SBR反应池可以分格共壁设置。与常规活性污泥法相比较,SBR处理工艺的处理构筑物占地面积小,结构紧凑,连接管道少,可节省建设费用。

  一般情况下,SBR工艺属于间歇曝气,除了进水需要提升外,其他处理过程实在同一反应池内周期性地完成,不需要提升。同时,亦不设专门的污泥回流装置,耗能少,运行费用低。

  SBR反应池的反应过程基质浓度随处理时间而推移,浓度梯度大,反应推动力大,反应池内生物种类多,活性好,处理效率较高。采用静置重力沉淀方式,沉淀干扰少,出水水质好。

  由于厌氧、缺氧、好氧过程交替周期性进行,有利于脱氮除磷,同时,能抑制好氧丝状菌的过量繁殖,避免在传统活性污泥法中出现的丝状菌污泥膨胀。

  SBR工艺在国内造纸废水处理工程中已逐步得到应用,例如某造纸股份有限公司60000m3/d制浆造纸废水处理工程,采用SBR工艺,于2004年建成投入运行。该公司是国内新闻纸制纸浆造纸大型企业,制浆造纸废水由制浆废水和造纸废水两部分组成。其中制浆废水包括酸性亚硫酸盐制浆废水、化学预处理热磨机械浆废水以及废纸脱墨浆废水。先将制浆废水同造纸废水分质预处理,再采用SBR工艺进行二级生物处理。SBR工艺的运行工况为限制性曝气进水方式,在污泥浓度3000mg/L左右,污泥负荷0.30kgCODCr/(kg·d)情况下,CODCr去除率为70%左右,BOD5去除率为97%左右。运行表明,采取增加剩余污泥排放量、降低MLSS浓度、提高污泥负荷、缩减滗水时间、延长沉降时间、限制性曝气进水等工艺运行条件和方式,可以使SBR系统稳定运行,一直丝状菌生长,保持对CODCr和BOD5较高的去除率。

  d. 氧化沟技术

  随着氧化沟技术的发展,一系列氧化沟技术与脱氮技术相结合的污水处理工艺也逐步发展起来。如图5所示,按照运行方式,氧化沟可以分为连续工作式、交替工作式和半交替工作式。连续工作式氧化沟,如卡鲁塞尔氧化沟、帕斯韦尔氧化沟;在中国应用奥贝尔氧化沟工艺的相对较多,通过设置适当的缺氧段、好氧段,这些氧化沟工艺都能较好的除去含氮物质。

   = 3 \* GB3 ③化学处理法

  a. 臭氧氧化法

  臭氧具有很强的氧化性,能以很快的速度氧化分解污水中的有机物和无机物,同时还可起到杀菌、脱色、除臭的作用。这种方法高效环保、无污染、操作简单,易于管理和维护。但是,这种方法也存在运行成本高、资金投入量大等缺点。如果运行过程中出现问题,臭氧会给周围生物带来极大的危害。所以,当前臭氧氧化法还主要运用在污水的深度处理阶段。但是在美国焦化污水的处理已经开始用到臭氧氧化法。

  b. 光催化氧化法

  光催化法是利用光能中的电子跃迁,由此激发出一系列波长的能量,电离了空气中的各类气体分子,引起氧化还原反应,通过这些氧化还原反应将水中的污染物除掉。因为这种方法在国内运用相对较少,技术也不太成熟,故使用率很小。

  第2章 总体设计

  2.1污水情况

  2.1.1进水水质

  表1 进水水质水量数据

  序号项目设计进水水质单位1水量1000m3/d2CODCr2800-4000mg/L3BOD5800-1200mg/L4SS200-300mg/L5PH6-96NH3-N20-30mg/L7TP<4mg/L8TN30-40mg/L

  流量变化系数KZ=1.1

  2.1.2处理要求

  处理后污水的水质要求达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》[8](GB18918-2002)一级标准的B标准后直接排放。

  表2 出水水质数据

  序号项目出水水质单位1CODCr<60mg/L2BOD5<20mg/L3SS<20mg/L4PH<6-95NH3-N<8mg/L6TP<1.0mg/L7TN<15mg/L2.2设计依据

   = 1 \* GB2 ⑴ 根据《中华人民共和国环境保护法》的有关文件。

   = 2 \* GB2 ⑵ 室外排水设计规范 GBJ14—87[9]。

   = 3 \* GB2 ⑶ 建筑给排水设计规范 GBJ15—88[10]。

   = 4 \* GB2 ⑷ 城市区域环境噪声标准 GB3096—93[11]。

   = 5 \* GB2 ⑸ 地面水环境质量标准 GB3838-88。

   = 6 \* GB2 ⑹ 根据国家《污水综合排放标准》GB8978-96 中的二级排放标准[12]。

  2.3设计原则

   = 1 \* GB2 ⑴ 排入废水处理设施的废水为焦化废水,不得混入其它废水,废水必须经处理后达到国家有关标准后才可纳入水域或市镇管网。

   = 2 \* GB2 ⑵ 采用当前国内较为先进成熟的物理化学+生物化学法处理工艺,该工艺必须具备可行性、成熟性。

   = 3 \* GB2 ⑶ 废水处理设施具有较大适应性、灵活性以及应急性,可以在水质、水量的变化时达到相关要求。

   = 4 \* GB2 ⑷ 所选用的设备性能稳定、运行费用低、方便管理、运行可靠,自动化性能高。

   = 5 \* GB2 ⑸ 废水处理工艺中的主要设备及设施的材质当以钢砼为主,具有结构紧凑、占地面积小等特点,设备及设施的布局需合理,尽可能减少总投资及运行费用。

   = 6 \* GB2 ⑹污水处理过程中产生的污泥需排入污泥浓缩池,进行浓缩,由污泥脱水系统脱水成泥饼后外运并定点填埋,以保证污泥出路可靠,同时防止对环境造成二次污染。

   = 7 \* GB2 ⑺ 对污水处理设备及设施需进行充分的考虑,根据当地气候条件,考虑当地实际情况,有必要时需采取相应的防水防冻及防渗措施。

   = 8 \* GB2 ⑻ 本工程设计范围为由废水集水池起接入废水处理设施至净化水排出为止的工艺、构筑物、设备、结构、基础、电气等各专业设计。

  2.4设计方案确定

   = 1 \* GB2 ⑴.污水处理工艺流程选择应考虑以下因素

  污水处理的工艺流程在保证处理后的出水达到所要求的处理标准的前提下,所采用的污水处理技术应为各单元的有机组合。

  在选择废水处理工艺时,还需要考虑各处理构筑物的形式,两者相互制约,相互影响。污水处理工艺流程的选定,主要是以下列各项因素作为依据。

   = 1 \* GB3 ① 技术成熟,能达到稳定可靠的处理效果,确保出水水质达标;

   = 2 \* GB3 ②占地小,投资低,运行费用少,尽可能减少投资和运行费用的同时保证污水处理的效果;

   = 3 \* GB3 ③ 工程实施符合实际、操作维护简单,易于管理;

   = 4 \* GB3 ④ 实现综合利用,防止二次污染;

   = 5 \* GB3 ⑤选定工艺的技术设施先进、稳定、可靠,国产化程度高;

   = 6 \* GB3 ⑥ 综合我国国情,尽可能实现自动化管理。

  2.5污水处理工艺选择

  由于污水中BOD5、CODCr、SS、NH3-N、TP 的含量均很高,需要采取脱氮除磷工艺。以下是采用生物脱氮除磷工艺的可行性分析。

   = 1 \* GB2 ⑴BOD5COD

  当BOD5COD≥0.3时,污水可生化性较好,适应于生化处理工艺,本设计为BOD5COD=0.2-0.43,污水可生化性较好,适宜采用生物脱氮除磷工艺处理。

   = 2 \* GB2 ⑵BOD5TN

  该指标是衡量能否可以采用生物脱氮工艺的主要参数标准。因为反硝化细菌是在降解有机物的过程中进行反硝化作用以达到脱氮目的的,所以在不投加外来碳源条件下,硝化细菌靠原有废水中的营养基质作为反硝化的氢供体,反硝化作用的效率与该值成正比,BOD5TN这一指标是来鉴别是否可以采用生物脱氮工艺进行污水处理的参数标准,当BOD5TN接近于4时即表明可以采用此方法。本设计数值大于4,所以适宜采用生物脱氮工艺。

   = 3 \* GB2 ⑶BOD5TP

  该指标是评价能否采用生物除磷工艺的主要依据, BOD负荷越高,除磷效果越好。进行生物除磷的限值是BOD/TP=17,若大于该值,方可采用生物除磷工艺,其比值越大,除磷效果越明显。本设计BOD/TP≥20,适宜采用生物除磷工艺。综上所述,本设计可以采用生物法对废水进行脱氮除磷的处理。

  2.6各脱氮除磷处理技术比较

  对比分析,综合实际资料考虑,以及设计水量水质、污染物去除率的规定标准, A2/O工艺不仅技术成熟稳定、投资低、占地少、耐冲击负荷强,且工艺总水力停留时间较短、不需要额外添加碳源等营养基质,因此减少了运行费用。其处理效率能达到BOD5和SS在90%-95%,TN可以在70%以上,TP为90%上下。与其它工艺相比较,该工艺占有较大的优势,适宜处理本设计背景下的污水,故选用A2/O作为本次设计的污水处理工艺。

  2.7工艺流程及说明

  2.6.1工艺流程图6 焦化废水处理流程图

  泵房

  细格栅

  中格栅

  调节池

  萃取塔

  气浮池

  隔油池

  进水

  鼓风机

  污泥回流

  A2/O反应池

  二沉池

  脱水机房

  污泥浓缩池

  污泥外运

  2.8 各构筑物说明

  2.8.1 格栅

  (1)功能:拦截废水中的纸浆纤维和较细小的颗粒物。防治水中的不溶性悬浮物流入泵机和后续处理系统中,干扰系统处理的稳定性和处理效率。

  (2)设计参数:

  设计要点:格栅间隙设置要考虑清渣工作,对于人工清渣,应该设计间隙在25-40mm,机械清渣间隙设置在16-25mm。过栅流速一般为0.6-1.0m/s,栅前流速一般为0.4-0.9m/s,格栅倾角一般采用45°-75°]。

  2.8.2提升泵站

  污水提升泵站的作用:因场地实际情况,部分构筑物中进水水位有一定要求,为此,需要利用提升泵将水流引入有水位要求的构筑物中去,这种能实现重力流的设施被称为提升泵房。

  提升泵站一般由:水泵、集水池、泵房组成。

  (1)泵站内的水泵多种多样,最常用的是离心泵。如果按安装方式分类,则分为干式泵和潜污泵,干式泵又分为立式泵和卧式泵。泵潜污有污水中安装和污水中安装两种类型。

  (2)集水池是用来调节水量与抽升量之间的不平衡的设施,主要是防止水泵频繁启动。

   = 1 \* GB3 ①集水池的布置应充分考虑到方便泵的检修,固定泵底座的检修等。(潜污泵、集水池最好是两套单独运行)。

   = 2 \* GB3 ②对于平衡进水量和出水量现在大都采用调频的方法来解决,效果良好。

   = 3 \* GB3 ③集水池的布置应考虑到清理时和维护保养的方便。对于封闭式集水池应在对流处设通风孔、通风机。

   = 4 \* GB3 ④集水池要根据具体情况定期清理杂物,保证水泵正常运行。

  2.8.3 隔油池

  焦化废水中含有大量油类物质,油的相对密度一般小于1,只有重油相对密度大于1[13],若油珠的粒径较大,则呈现悬浮状态,就可以利用重力原理将它们分离,利用油和水的密度不同以达到油水分离目的的设施被为隔油池。

  该设计中采用普通平流式隔油池,它同时能达到使大颗粒物沉淀与水底的效果,因此,隔油池兼具沉淀池的功能。

  平流式隔油池构造简单、操作简单、便于维修检查、处理效果明显。

  2.8.4 气浮池

  (1)功能:我们采用平流式气浮装置,将废水隔油池中用提升泵升入溶气罐,过程中中加入絮凝剂和助凝剂,同时使空气溶于废水中。在反应池中混合絮凝后,形成了大量矾花,进入气浮池中进行泥水分离,可高效地去除水中悬浮的胶体颗粒物,同时可以去除水中有机及无机的悬浮颗粒物。

  2.8.5萃取塔

  萃取塔利用化合物在两种互不相溶(或微溶)的溶剂中溶解度或分配系数的不同,使化合物从一种溶剂中转移到另外一种溶剂中。经过反复多次萃取转移,将绝大部分的化合物分离出来[15]。

  2.8.6调节池

  (1)功能:将厌氧发酵阶段过程控制在非密闭的反应容器内,将复杂的有机物进行水解酸化分解,变为简单易于处理的小分子有机物,非密闭容器也降低了成本。同时,本工艺中才用了STCI布水器,底部采用穿孔布水管,布水均匀,使泥水充分混合,提高水解酸化效率。

  (2)设计参数:

  设计要点:一般采用矩形或者圆形结构,圆形反应容器在同样面积下周长比正方形少12%,但设有两个或两个以上反应器时会失去优势。所以此处采用矩形反应池,两可共用池壁[17,18]。

  2.8.7A2/O反应池

  A2/O工艺又称AAO工艺,是指在同一个处理设施中,同时具脱氮除磷功能的工艺。

  污水首先进入厌氧区,同时二沉池的活性污泥会回流至反应池,在厌氧条件下聚磷菌释放磷,使得部分含氮有机物被氨化;污水经第一个厌氧区后继而进入缺氧反应区,本反应区的主要作用是脱氮,内循环过程中,好氧器将硝态氨传输过来;混合液从缺氧区流入好氧区,进一步将有机物降解,进行氨氮的硝化作用和对磷的吸收,当硝态氨回流到缺氧反应区时,剩余污泥排除的过程会将污泥中过量吸收的磷一起排除。

  2.8.8二沉池

  一般污水经生物处理后还需进行二次沉淀,通常把这种设施称为二沉池或最终沉淀池。二沉池主要起到泥水分离的作用,使混合液中泥水分离、污泥浓缩并将分离的污泥回流到生物处理段。二沉池与初沉池的主要区别在于处理对象和作用不同,二沉池的处理对象是活性污泥混合液。在小中型污水厂中一般采用辐流沉淀池或平流式沉淀池作为二沉池,但考虑到该工艺中污水的量较小,故此设计中采用平流式二沉池。

  2.8.9污泥浓缩池

  污水处理过程中的污泥是指那些无法溶解沉淀与池底的污染物,通常为固态、半固态,有时可能呈液态,灰分除外,含有大量的水分(95%~99%)[16]、VLSS、重金属、寄生虫卵、病原体、无机污染物质及某些难分解的有机污染物质。污泥容易腐烂,而且产生难闻的臭味,必须运用合适的方法将之解决。随着城市发展,污水越来越多,导致污泥量增多,若处理不当会给环境带来巨大的损害。污泥处理的目的是资源化、减量化、无害化,同时为最终污泥的处置与利用创造良好的条件。

  污泥浓缩的对象是颗粒与颗粒之间的孔隙水,污泥浓缩是为了减少污泥中的水分,从而减小污泥的体积,方便后续的处理。 污泥浓缩池的形式多样,分为气浮浓缩池、重力浓缩池和离心浓缩池等。污水处理工艺中最常用污泥浓缩池是重力浓缩池;气浮浓缩池通常用于颗粒物易于上浮的疏水性污泥或悬浮液易于凝聚且很难沉降的情况;离心浓缩池适用于区域较小的场地,最大的缺点是能耗高,通常达到同样的污泥浓缩效果,其耗电量为气浮法的10倍。

  该设计水量较小,由此可知,本设计采用重力浓缩池,其特点是浓缩池构造简单、操作简单、能耗较小、运行费用低、污泥贮存能力强。

  2.8.10污泥脱水

  一般采用污泥机械脱水,利用压力作用,使污泥水分被推至过滤层,形成滤液;而干污泥被截留在过滤层上,形成滤饼,从而使污泥脱水。

  第4章 主要设备选型与经济预算

  4.1主要设备选型

  设备规格数量设计参数主要设备格栅中:L×B×H=2.19×0.43×0.67

  细:L×B×H=2.46×0.53×0.64中:2

  细:2

  1用1备设计流量Q=1000m3/d 中:栅条间隙d=21mm

  栅前水深h=0.11 m

  过栅流速v=0.9 m/s

  细:栅条间隙d=10mm

  栅前水深h=0.8m

  过栅流速v=0.9 m/sXMYJ60/920-UK-1板框式压滤机

  螺纹输送机(Φ300)2台

  钢闸门螺纹输送机(Φ300)2台泵房L×B×H=2.46×0.53×0.64

  3

  2用一备杨程H=10m

  设计流量50t/hAS30-2CB

  提升泵隔油池L×B×H=13×3×2.24

  1DO-450带式除油机气浮池L×B×H=2.61×3×2.15

  1处理水量:50t/h

  有效水深:2.7m

  HQF-50气浮池

  SD-2.5配套刮渣机

  RQ-8.0溶气罐

  V-0.1/1.0空压机

  65UHB-ZK-20-50溶气水泵

  萃取塔D:1.8m

  H:5.3m 1离心萃取机调节池L×B×H=9×4.5×3

  1有效水深:3mA2/O池L×B×H=22.22×4×4.3 3设计流量:0.013m3/s罗茨鼓风机

  污水回流泵平流式二沉池L×B×H=15.55×2.95×1.941停留时间:2h污泥浓缩池D:5

  H:2.451RZN8污泥浓缩机污泥脱水车间L×B=5×71CPFNS2000压滤机

  GW80-40-7-2.2污泥泵

  V6008空压机

  4B-4轴流风机

  PD650皮带输送机

  GW65-35-50-11反冲洗泵

  回流及剩余污泥泵房污水:1

  污泥:1污水

  流量:100m3/h

  扬程:12m

  污泥

  流量:25m3/h

  扬程:8m

  AS75-4CB污水回流泵

  AS16-2CB

  污泥回流泵

  4.2经济预算

  主要考虑设备的运行电费(电费按每度0.8元计算)

  设备数目型号功率(KW)每天电费格栅2

  2

  2GH-1800链式旋转除污机

  XMYJ60/920-UK-1板框式压滤机

  螺纹输送机(Φ300)

  1.5

  1.5

  2192泵房3

  2用1备AS30-2CB提升泵3115.2隔油池1DO-450带式除油机0.377.1气浮池1V-0.1/1.0空压机

  65UHB-ZK-20-50溶气水泵

  1.5

  7.5

  172.8A2/O池1

  2

  1JBG-3型立式环流搅拌器2台

  AS75-4CB污水回流泵

  罗茨鼓风机(TSO-150)1台3

  7.5

  11556.8污泥浓缩机1RZN8污泥浓缩机2.242.2污泥脱水间1CPFNS2000压滤机

  GW80-40-7-2.2污泥泵

  V6008空压机

  4B-4轴流风机

  PD650皮带输送机

  GW65-35-50-11反冲洗泵

  6.2

  2.2

  5.5

  0.4

  11485.8回流及剩余污泥泵房1AS75-4CB污水回流泵

  AS16-2CB

  污泥回流泵

  7.5

  1.6

  174.7合计1704.4第5章 厂区布置

  5.1平面布置

  平面布置应考虑场地实际情况,产生臭气的构筑物应远离办公和住宅区,尽量保证管路布置简单易行、节省基建费用、方便工作人员进出和维护。

  构筑物尺寸个数格栅中:L×B×H=2.19×0.43×0.67

  细:L×B×H=2.46×0.53×0.64中:2

  细:2

  1用1备泵房L×B×H=2.46×0.53×0.64

  1

  隔油池L×B×H=13×3×2.24

  1气浮池L×B×H=2.61×3×2.15

  1萃取塔D:1.8m

  H:5.3m1调节池L×B×H=9×4.5×3

  1A2/O池L×B×H=22.22×4×4.33平流式二沉池L×B×H=15.55×2.95×1.941污泥浓缩池L×B×H=5×4×4.5

  1污泥脱水车间L×B=5×715.2高程布置

  5.2.1高程布置原则

  高程布置应考虑场地实际情况,设计合理的高程布置,减少基建费用和施工量,同时尽量利用污泥和废水自身的重力原理,让其自然下流,以此节省物力人力。

  水泵扬程计算:

  H=h1+h2+h3

  h1:吸水自然高差(m),包括吸水与输水高差

  h2:水头损失(m),h2=1.2沿程管道损失,包括局部阻力损失

  h3:自由水头(m)

  当水泵扬程≤20 m时,为2-3 m,

  当水泵扬程>20 m时,为3-5 m

  5.2.2高程数据

  1.以接触池水面标高和水厂地面标高相平

  假设水面标高15.1m。

  构筑物水面标高池底标高有效水深水头损失中格栅15.10.1提升泵房152细格栅130.25隔油池12.7511.051.70.3气浮池12.4510.851.60.4萃取塔12.0511.550.50.33调节池11.728.7230.39A2O反应池11.338.832.50.8平流式二沉池10.538.591.940.55浓缩池9.985.484.51.5脱水机房8.48

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