1000m3d焦化废水处理技术方案Word格式文档下载.docx
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17.《通用用电设备配电设计规范》（GB50055-93）
18.《工业与民用供配电系统设计规范》（GB50052-95）
19.《钢铁工业水污染物排放标准》（GB13456—92）
1.3编制原则
（1）严格执行国家及地方的现行有关环保法规及经济技术政策。
根据国家有关规定和甲方的具体要求，合理地确定各项指标的设计标准。
（2）本着技术上先进、安全、可靠，经济上合理可行的原则，尽量采用技术成熟、流程简单、处理效果稳定的废水处理系统。
从降电耗、节约药剂使用量方面精心设计，从技术经济上达到最佳效果。
（3）在总图布置方面，充分利用现有条件，因地制宜，少占用地；
同时保证使污水处理设施与周围环境协调一致，不会影响环境美观。
（4）选用的设备自动化水平比较高，易于工人操作管理，减轻劳动强度。
同时也要考虑设备的耐用性，以保证长时间免维修正常使用。
废水处理工程中的设备选用国内先进节能优质产品，确保工程质量.
1.4设计参数
（1）设计规模
处理规模1000m3/d。
（2）设计水质
进水水质：
pH8~12；
COD2300mg/L；
NH3-N=130mg/L；
石油类50mg/L。
处理后出水水质：
满足《钢铁工业水污染物排放标准》（GB13456-92）中焦化一级标准的要求，即pH6~9，COD≤100mg/L，NH3-N≤15mg/L，石油类≤8mg/L。
1.5设计内容
（1）确定工艺流程，画出工艺平面布置图；
（2）选择处理构筑物，并通过计算确定其尺寸；
（3）画出工艺流程高程布置图；
（4）画出主要构筑物单体的平面、剖面图，要求图中注明施工（制作）尺寸、构件明细表及技术要求等内容；
（5）编写设计说明书、计算书。
2工艺技术路线的确定
2.1技术现状
目前，国内80％的焦化厂普遍采用的是以传统生物脱氮处理为核心的工艺流程。
分为预处理、生化处理以及深度处理。
预处理主要采用物理化学方法，如除油、蒸氨、萃取脱酚等；
生化处理工艺主要为A/O、A2/O等工艺；
深度处理主要工艺有活性炭吸附法、活性炭-生物膜法及氧化塘法。
在欧洲，焦化污水处理普遍的工艺为先去除悬浮物和油类污染物质，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盐。
在某些情况下还对污水做排放前的最后深度处理。
在美国，炼焦厂的污水处理工艺为：
脱焦油—蒸氨工艺—活性污泥法及污泥脱水系统。
综合看起来，国外的焦化污水的治理方法与我国基本一致[15,16]。
2.1．1物理化学法
1、吸附法
吸附法是利用多孔性吸附剂吸附污水中的一种或几种溶质，使污水得到净化。
活性炭是最常用的一种吸附剂，活性炭吸附法适用于污水的深度处理。
刘俊峰等采用高温炉渣过滤，再用南开牌H2103大孔树脂吸附处理含酚520mg/L、COD3200mg/L的焦化污水，处理后出水达到国家排放标准[17]。
黄念东等研究了细粒焦渣对焦化污水的净化作用，温度25℃的条件下，酚的去除率为98%[18]。
2、混凝和絮凝沉淀法
混凝法是向污水中加入混凝剂并使之水解产生水合配离子及氢氧化物胶体，中和污水中某些物质表面所带的电荷，使这些带电物质发生凝集，是用来处理污水中自然沉淀法难以沉淀去除的细小悬浮物及胶体微粒，以降低污水的浊度和色度，但对可溶性有机物无效，常用于焦化污水的深度处理。
该法处理费用低，既可以间歇使用也可以连续使用。
上海焦化总厂选用厌氧-好氧生物脱氮结合聚铁絮凝机械加速澄清法对焦化污水进行综合治理，使出水中COD<
158mg/L，NH3-N<
15mg/L[19]。
近年来，新型复合混凝剂在焦化污水处理中的应用得到广泛的研究。
3、Fenton试剂法
Fenton试剂是由H2O2和Fe2+混合得到的一种强氧化剂，由于其能产生氧化能力很强的·
OH自由基，在处理难生物降解或一般化学氧化难以奏效的有机污水时，具有反应迅速，温度和压力等反应条件缓和且无二次污染等优点。
因此，近30年来越来越受到国内外环保工作者的广泛重视。
2.1.2.生化处理法
生化处理法是一种利用微生物氧化分解污水中有机物的方法，常作为焦化污水处理系统中的二级处理。
1、A/O与A2/O法
目前国内主要采用A/O与A2/O工艺及其变异型脱氮工艺进行焦化污水的脱氮处理，脱氮效果较好。
MinZhang[20]等对A-A-O工艺与A-O工艺进行了比较，实验表明：
A-A-O工艺在NH3-N去除和反硝化方面均优于A-O工艺，特别是反硝化率方面A-A-O工艺是A-O工艺的两倍。
目前宝钢一、二期焦化污水就是对原A-O工艺优化后，采用了A-A-O工艺。
目前系统运行稳定，但由于条件控制复杂，投资费用高，为保证处理效果，运行中污泥及污水回流量较大，增加了动力消耗，且内循环液带入大量溶解氧，使反硝化池内难于保持理想的缺氧状态，影响反硝化过程降低了脱氮效率。
2、SBR法
SBR池兼均化、沉淀、生物降解及终沉等功能于一体。
国内外对SBR法研究的结果表明此法工艺简单、运行费用低、运行管理简单，同时不必设调节池，多数情况下可省去初沉池。
SBR反应池生化反应能力强，处理效果好，能有效地防止污泥膨胀，耐冲击负荷能力强，工作稳定性强。
用它来处理焦化污水，NH3-N的去除率达60%，传统SBR法对焦化污水降解效率不高[21]。
3、氧化沟技术
随着氧化沟技术的发展，出现了一系列脱氮技术与氧化沟技术相结合的污水处理工艺流程。
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，如帕斯韦尔氧化沟、卡鲁塞尔氧化沟。
奥贝尔氧化沟在我国应用比较多，这些氧化沟通过设置适当的缺氧段、好氧段都能取得较好的脱氮效果。
2.1.3化学处理法
1、催化湿式氧化技术
催化温式氧化技术是在高温、高压条件下，在催化剂作用下，用空气中的氧将溶于水或在水中悬浮的有机物氧化，最终转化为无害物质N2和CO2排放。
该技术的研究始于20世纪70年代，是在Zim-merman的湿式氧化技术的基础上发展起来的。
湿式催化氧化法具有适用范围广、氧化速度快、处理效率高、二次污染低、可回收能量和有用物料等优点。
但是，由于其催化剂价格昂贵，且在高温高压条件下运行，对工艺设备要求严格，国内很少将该法用于污水处理[23]。
2、臭氧氧化法
臭氧是一种强氧化剂，能与污水中大多数有机物，微生物迅速反应，同时还可起到脱色、除臭、杀菌的作用。
该法不会造成二次污染，操作管理简单方便。
但是，这种方法也存在投资高、电耗大、处理成本高的缺点。
同时若操作不当，臭氧会对周围生物造成危害。
因此，目前臭氧氧化法还主要应用于污水的深度处理。
在美国已开始应用臭氧氧化法处理焦化污水。
3、光催化氧化法
光催化氧化法是由光能引起电子和空隙之间的反应，产生具有较强反应活性的电子（空穴对），这些电子（空穴对）迁移到颗粒表面，便可以参与和加速氧化还原反应的进行。
光催化氧化法对水中酚类物质及其他有机物都有较高的去除率。
在最佳光催化条件下，控制污水流量为3600mL/h，就可以使出水COD值由472mg/L降至100mg/L以下，且检测不出多环芳烃。
目前，这种方法还仅停留在理论研究阶段。
2.2最佳处理技术路线的确定
根据本废水处理工程特点、功能、要求及废水排放特征，国内一般采用物化+生化法处理工艺对焦化废水进行处理，由于废水中含有大量难降解有机污染物，焦油及悬浮物、酚、氰、苯、氨氮等物质。
首先通过隔油池及气浮浮选去除油粒，然后通过吹脱塔去除部分酚、氨氮及硫化氰等有害物质，再通过A2/O生化法进行脱氮处理，生化出水进入混凝反应器进一步去除COD及油。
最后通过二级过滤去除酚类及COD确保系统出水达标排放。
由于废水排放量及排放浓度变化量较大,为保证后级水泵及处理系统的正常工作,在废水处理前的格栅井内设置一套人工粗格栅，用以去除废水中大颗粒的机械杂物,经格栅去除后的废水自流进入进入调节池。
调节池用以调节污水水量及水质,确保后级进水水质的稳定性，以免后级系统受高浓度废水的冲击。
由于焦化废水含大量焦油，焦油分离精制废水含油量更高。
这对后续的物化、生化有害。
为此设一台同向流隔油池去除部分浮油。
乳化油和胶状油可采用溶气气浮去除。
废水处理系统中的污泥主要来自气浮浮渣、斜管沉淀池、混合反应器及过滤放空排泥,排出的污泥及浮渣进入污泥池，表面上清液回流至调节池,底部污泥由污泥泵提升进入板框式压滤机进行压滤,压滤后的泥饼定期外运深埋。
3技术方案
3.1工艺流程
废水→调节池→潜污泵→同向流隔油池→平流式气浮→中间水池→中间水泵→吹脱塔→A/O生化系统→混合反应器→混凝沉淀池→过滤器提升泵→砂过滤器→活性炭过滤→排放水池
3.2预期达到的处理效果
3.2.1CODcr的去除率
3.2.2氨氮去除率
3.2.3石油类去除率
3.3工艺特点及技术关键
1、调节池：
调节池在工艺中主要起调节水质、水量的功能,以保证进入后级系统水质、水量稳定,调节池设有旁通,以防系统故障及检修时污水具有可靠的出路。
本调节池内设有预曝气设备（采用空气搅拌）能够防止水中悬浮物的沉积、吹脱水中的酚、氨氮且兼有预曝气作用。
2、潜污泵
调节池内设置二台潜污泵,该泵采用通道或带撕裂机构的水力设
计，对含固体颗粒和纤维等介质有独特的排放功能。
该泵采用德国ABS公司专利-自动耦合系统，泵沿导杆下滑到达底座，与出水口自动连接并密封。
废水由潜污泵以1000立方米/天定量抽入后级处理系统。
3.同向流隔油池
原理：
油水在斜板中向上流的过程中，由于油水比重差，油浮在水的上面，靠斜板底面，水在下面，这样通过一系列的集水设备，使下面的水流出设备外，油悬浮于设备上方。
油通过集油管，流到浓缩池中，浓缩后排出，从而达到油水分离的目的。
因油水流向相同，水流不影响油的上浮，因而效率很高。
比一般平流式隔油池高15-30倍，占地面积小20-30倍，比一般斜板隔油池的效率高3-5倍，占地面积小4-6倍，该设备油水匀采用重力自流，因而不需任何动力机械设备，因而不耗能，不需人员管理，可不建修连续自动运行，该设备主要用于取代平流式隔油池与一般斜板隔油池。
4、PAC加药装置
PAC加药装置用于PAC药液的制备及投加,焦化水投加PAC后通过混合反应,使污水中的小颗粒的悬浮物凝聚,生成大颗粒的絮状体,以便后级浮选及截留去除。
杂质往往带有一定量的同性电荷,它们相互排斥,难以自动聚集成大颗粒,PAC（聚合氯化铝）是长链的高分子聚合物,在水中可形成带电荷成较大颗粒絮状矾花。
5.气浮
同向流隔油池出水经加入聚合氯化铝（PAC）混合反应,自流进入气同向流隔油池出水经加入聚合氯化铝（PAC）混合反应,自流进入气由于气浮池内的水流处于紊流状态,通过气浮形成的微气泡的浮力作用,把水中的悬浮物与水进行分离,从而达到固液分离的目的。
气浮装置为Q235-A结构,主要由溶气装置、气浮池、刮渣机构及自控等部分组成。
6.中间水池
中间水池在工艺中主要起调节及储存水量的功能。
中间水池设计停时间40min。
7.中间水泵
中间水泵选用二台潜污泵，在工艺中主要为后级吹脱塔布水。
8．吹脱塔：
由于废水中含有大量的氨氮，且氨氮的量已远远超出生化的承受能力，故必须进行物化处理氨氮。
本设计采用吹脱塔吹脱水中的氨氮、H2S、CS2、CO2、HCN等有害物质。
该塔使废水和空气相接触，并不断地排出气体，以改变气相中的浓度，始终保持实际浓度小于该条件下的平衡浓度，这样废水中溶解的塔内装有填料，以促进气液两相的混合，增加传质面积。
废水由塔顶送入，往下喷淋，空气由塔底送入，在塔内进行吹脱及氧化。
9．A/O生化系统:
a、厌氧池
由吹脱塔出水进入厌氧池，厌氧池为二级设置，一级厌氧池为上流式，二级厌氧池为顺流式。
沉淀池内的污泥按一定的回流比（10％）由污泥泵定量进入一级厌氧池内以保证系统除磷的效果。
b、缺氧池：
因为废水中有机氮含量较高，在进行生物降解时会以氨氮的形式出现，所以排入水中的氨氮的指标会升高，而氨氮也是一个污染控制指标，因此在接触氧化池前加缺氧池，缺氧池可利用回流的混合液中带入的硝酸盐和进水中的有机物碳源进行反硝化，使进水中的NO２、NO３还原成Ｎ２达到脱氮作用，在去除有机物的同时降解氨氮值。
污泥回流：
二沉池的污泥有40％通过污泥泵的提升，回缺氧池内。
缺氧池内利用微量空气搅拌，控制溶解氧在0.5mg/L。
为增大污水及混合液的接触面积内置填料。
c、生物接触氧化池：
缺氧池的污水自流进入三段接触氧化池内，接触氧化是一种以生物膜法为主，兼有活性污泥的生物处理装置，通过提供氧源，污水中的有机物被微生物所吸附、降解，使水质得到净化。
料，填充率为80%。
接触氧化后的混合液回流至缺氧池进一步脱氮，使水质得到进一步净化，设计回流比为200%，曝气器采用无阻塞膜片式微孔曝气器。
d、沉淀池：
剥落的生物膜或悬浮活性污泥。
10．混合反应器:
沉淀池出水用于熄焦后，剩余部分流入混合反应器中，在此投加聚合氯化铝（PAC）混凝剂，聚丙烯酰胺（PAM）助凝剂进行混合搅拌，混凝剂等药剂与废水充分混合反应，其目的使废水中的悬浮物形成较大的絮凝体，以便从废水分离出来，经混合反应池出水管道自流到混凝沉淀池中进行泥水分离。
11、混凝沉淀池：
分离后的出水排入生产雨水排水管道，沉淀于池底的污泥经管道送污泥浓缩池处理。
12、污泥池
混凝沉淀池排出的絮凝污泥和二沉池及气浮排渣槽排出的剩余污泥，分别排入污泥浓缩池中，污泥浓缩池中浓缩，分离后的上清液经出水槽收集，并经管道自流回至调节池，进入系统重新处理。
13、砂过滤器
砂过滤器设计流速为8-12m/h，过滤器内装石英砂及砾石垫层,该过滤器内装不同粒径的石英砂颗粒,因此该滤料在过滤时具有多个过滤界面，在不同的滤料高度具有不同的过滤精度,由于上层滤料粒径较大，具有较大的空隙率，该过滤器较其它类过滤器具有更大的截污空间，接近理想过滤器，具有截污能力强，产水量大等特点。
砂石过滤器经反洗后，由于表面滤膜被破坏，过滤效率明显降低，固反洗后宜采用低流速运行，以便滤膜的形成，同时提高过滤效率。
4公用工程
4.1供配电
电源采用380V50Hz/220V50Hz低压电源供电。
由低压配电柜分配至各处理单元设备。
本系统中的潜污泵和鼓风机采用软启动外，其余设备均直接启动。
主要工艺设备都设置自动和手动两种控制方式。
自动方式时由PLC控制，手动方式时在机房控制箱上操作，通过选择开关进行转换，选择开关安装在就地控制箱上，手动方式优先于自动方式。
电缆按技术先进，经济合理，安全适用，便于施工和维护的原则进行设计，根据设备容量额定电流，并按电机运行时电压降在5%内及电机启动式启动设备的母线电压降在15%内选择电缆截面。
室内电缆敷设采用穿管或桥架沿墙敷设，在电缆沟内沿角钢支架敷设；
室外电缆敷设采用电缆沟与直埋相结和的方式，在电缆沟内沿角钢支架敷设，过道路穿钢管保护。
本工程采用TN-S制接地系统，电气、仪表采用共同接地体，接地电阻≦1Ω。
所有构筑物的电源进线设重复接地装置，接地电阻≦1Ω，尽可能利用基础钢筋网作为自然接地体。
本系统自控采用PLC集中控制，PLC控制站分设于各个工艺现场，负责各个设备的过程控制。
本系统的控制范围有各个加药系统的连锁报警、曝气鼓风系统、集水井高低水位控制等。
集水井内设低、中、高、超高四点控制液位开关，根据不同的水位控制泵的起停和数量。
潜污泵正常情况下为1用1备，PLC内部编程，每隔8小时对水泵进行自动转换，故障时报警。
4.2供热
站内供热需要主要来自市政供热系统。
4.3给水排水
污水处理站设计给水量包括综合室、门卫、道路冲洗、绿地用水等生活、生产用水。
自来水由厂区自来水管网引入DN50给水管，管材采用给水塑料管，水压P=0.3Mpa，可直接供给各单体建筑用水。
配置室外消火栓以满足消防要求，如厂区室外消防系统能满足要求可不再另行设置。
生活及工艺系统事故排水：
均由排水管网引入本工程进深总管，经处理后一并排放。
生产工艺构筑物事故排水属偶然情况，如遇工艺设备或水工构筑物维修及事故紧急处理时排水。
由于水处理系统停止运行等情况，进口水经溢流井排入事故排水系统，再进入排水管网，水工构筑物放空亦排入该系统，为污水站应急排水。
雨水径流排入厂区道路，沿道路汇流排至厂区雨水排水管网进行排放。
4.4环境保护
站内预留设计了大面积水面以及能从各个角度欣赏的花坛。
混栽花坛是以艳丽的色彩为主，花卉应选株型矮小、花色鲜艳、花期较长的种类；
外围以花代草环绕，使花坛花团锦簇，高低有序，并具有很强的观赏性。
在花坛沿周设以花边、花栏杆，其造型要美观大方，与花坛面积相协调，起到维护和装饰作用。
由于污泥处理区域有异味散发，绿化植配上考虑栽种生长快、花气芳香、抗污力强的树种。
5定员
废水处理设施采用三班运转，废水处理站需一人每班。
6工程概算
序号
构筑物
建筑表面积（m3）
单位
数量
材质
价格
（万元）
1
进水集水井
87.5
座
钢砼结构
6.83
2
进水泵房
砖结构
4.93
3
格栅间
173.4
9.75
4
隔油池
244.9
14.69
5
气浮间
384.6
19.10
6
事故池
337.1
26.30
7
调节池
629.4
49.90
8
缺氧池
1306.5
101.91
9
好氧池
1948.1
151.96
10
加碱泵房
281.6
15.86
11
二次沉淀池
506.4
39.50
12
加药间
218.6
13
混合反应池
104
8.11
14
混凝沉淀池
316.6
24.7
15
污泥浓缩池
124.9
16
鼓风机房
502.2
28.29
17
泥水回流泵房
488
27.48
18
污泥脱水间
608
34.24
19
回流水井
72
5.62
20
休息室
199.68
11.25
21
配电间
212.6
11.97
22
化验室
332.8
18.73
23
工具维修间
24
仓库
204.8
11.53
25
综合楼
2036
158.81
26
食堂
583.2
45.50
27
澡堂
358.4
20.20
28
门卫
191.42
10.78
29
大门
-
个
不锈钢
1.20
30
围墙
535
面
8.31
31
总计
863.20
7环境经济损益分析
7.1经济损益分析
运行费用包括电费、人工费、药剂费及维修费。
（1）合计用电量为1250kw·
h/d，每度电按0.7元/（kwh）则每天电费为：
1250×
0.7=875元/d
（2）人工费：
按每人每月1500元计则每天支出工资费为：
20×
1500/30=1000元/d
（3）药剂费：
1）加药点及药品名称
浮选池：
投加聚合硫酸铁（PFS）。
好氧池：
投加纯碱（Na2CO3）。
混凝沉淀池：
投加聚合硫酸铁（PFS）和聚丙烯酰胺（PAM）。
污泥脱水（浓缩池后污泥井）：
2）药剂投加量
投PFS~30mg/L（指Fe+3含量在120g/L的市售聚合硫酸铁）。
投加Na2CO3~1g/L（按生化污水量计）。
投加PFS~800mg/L，投加PAM~2mg/L。
污泥脱水：
投加PFS按干污泥重的18%计算，投加PAM，按每公斤干污泥0.08公斤PAM计算。
3）药剂量计算
聚合硫酸铁（PFS）：
G=75×
800×
24×
365/（1000×
1000）=1051t/a（投加量按800mg/L计）
每天加药量G0=1400kg，即溶液体积V=4.65m3（溶液按30%配制）
投加聚丙烯酰胺（PAM）：
2×
1000）=1.37t/a（混凝，按2mg/L计）
G=0.08×
3416/1000=0.27t/a（干泥脱水，按每公斤干泥0.08公斤计）
共计1.64t/a每天加药量G0=4.0kg即溶液体积V=0.4m3（溶液按
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