环境工程专业本科毕业设计.docx
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环境工程专业本科毕业设计
河北理工大学
本科生毕业设计开题报告
题目：
首昌焦化厂焦化废水处理站的设计
学院：
化学工程
专业：
环境工程
班级：
07级一班
姓名：
杨胜颖
学号：
指导教师：
魏瑞霞
2011年3月29日
1•焦化废水污染现状及处理要求
1.1焦化废水污染现状
1.2处理要求
2.焦化生产工艺流程及废水来源、废水特点
2.1焦化生产工艺流程
2.2焦化废水的组成及特点
3.焦化废水处理技术现状
3.1生化法
3.1.1普通活性污泥法
3.1.2序批式处理技术（SBR
3.1.3A/0工艺
3.1.4A-A/O工艺
3.2物理化学法
3.2.1混凝法
3.2.2吸附法
3.2.3化学沉淀法
3.2.4Fenton试齐U法
3.2.5湿式催化氧化（CWO法
4.焦化废水处理新技术
4.1催化湿式氧化技术
4.2粉煤灰处理焦化废水
4.3催化铁内电解方法
5.本设计的任务和背景资料
5.1背景资料
5.1.1气象条件
5.1.2污水排放现状及水质
5.2设计任务
6.方案设计
6.1设计内容
6.2设计工艺的选择
7.设计计划进程
8.预期成果
9.参考文献
1•焦化废水污染现状及处理要求
1.1焦化废水污染现状
我国焦化厂生产用水量很大，一个年产量约300万吨焦炭的焦化厂，每年
焦化废水排放量约为4600万吨。
每年全国焦化废水的排放量约为2.85亿吨，2010年仅山西省焦化废水的年生产量就为9440~14640万mt焦化废水污染物因生产
工艺、废水收集和炼焦煤质而异异。
COD浓度一般为2500~4500mg/L氨氮浓度
一般为400~1000mg/L>2005年我国炼焦生产过程中外排COD量约为12.5吨，占全国工业废水CO［排放总量的2.5%左右，氨氮排放量约为1.93吨，占全国工业
废水氨氮排放总量的4.6%左右⑷。
国内部分焦化厂废水中污染物情况见表1
污染物
厂名、、、、
COD
NH-N
酚
氰
首钢焦化厂
1500-1800
300-400
200-250
20-22
唐山焦化厂
1812
600
276
11
上海焦化厂
600
250
10
3.0
宝钢焦化厂
855
994
178
15
太原焦化厂
3400
4000
60
13
韶钢焦化厂
2000
300
70
徐州钢铁总厂
2227
1007
338
12
表1国内部分焦化厂废水中污染物情况
1.2处理要求
焦化废水是煤在高温干馏过程中以及煤气净化、化学产品精制过程中形成的废水，水质随原煤组成和炼焦工艺而变化，是一种典型的难降解有机废水。
焦化废水成分复杂，酚类化合物是其中主要的有机组成，大约占总CO的80%;其他
的有机成分包括：
多环芳烃（PAHs）和含氮，氧，硫元素的杂环化合物。
焦化废水中的无机成分主要有氰化物，硫氰化物，硫酸盐和铵盐，其中铵盐的浓度能高达数千毫克每升。
其毒性大，它的超标排放对人类、水产、农作物都可构成很大的危害。
目前焦化废水一般按常规方法先进行预处理，然后再进行生物脱酚二次处理。
但往往经上述处理后，外排废水中COD氰化物及氨氮等指标仍然很难达标。
针对这种状况，近年来国内外出现了许多比较有效的焦化废水治理技术。
2.焦化生产工艺流程及废水来源、废水特点
2.1焦化生产工艺流程
焦化生产工艺可分为硫胺工艺和氨水工艺。
这里介绍氨水工艺，工艺流程图如图1所示：
出炉煤气
*1初冷图1焦
在
这其中
焦炭
最终洗苯
洗苯
用户
焦化废水主要来自焦炉煤气初冷和焦化生产过程用水以及蒸汽冷凝废水焦化厂的生产过程中炉有很多工段都要产生污染物浓度很高的生产废水，
的息焦水、剩余氨水、蒸氨废水、冷凝水、焦油废水、终冷和粗苯分离废水等含有大量的酚、氰等有害物质，这些有机物对环境的影响很大。
焦化生产废水来源如图2所示：
煤—备煤
废点
图2焦化厂废水来源
除尘废水
焦化废水成分
时也含有加工硫、氧等杂环化合物等气脱硫苯酚类和含氮杂环化合物分别占总有机组如果直接排入水体，质还可引起蛋白变性已有不
复杂，含有数十气无机和有机化合物,其中无机化合物主要含物等，有机化合物主要有酚类、单环及多环芳香族化合物，同
焦化废废具有水下特点：
A•成分复.废水中含有分散度很高的乳化焦油；C.
分的50唏屮0%由于焦化废水中含有多种有机和无机污染物,将会造成水制分离氧，危害水生生物煤气其中所含的某些酚类水和沉淀，对细胞直接发生毒害作用，k所含的多环芳烃和杂环化合物中,少被认为是致癌和致突变物质，排入气脱体后多环芳烃可在各种水生生物体内积累，通过食物链最终进入人体而产生毒害。
杂，有多种有机物、分无机物混合而成煤气B
焦油微粒及悬浮物带负电荷，其电动电位为100毫伏左右；D.自然沉降率低；E.水质波动大，随工艺操作规律变化；F.含有NH-N、油类、酚苯等众多有机物。
3.焦化废水处理技术现状
3.1生化法
3.1.1普通活性污泥法
活性污泥法的发展已经非常成熟，运用非常广泛。
处理工艺由曝气池、二次沉淀池、曝气系统、污泥沉淀池、鼓风机和污泥回流系统等设施组成。
焦化废水经初次沉淀池，再与二次沉淀池底部回流的污泥同时进入曝气池，通过曝气使活
性污泥呈悬浮状态，并与废水充分接触。
废水中的污染物背活性污泥吸附、而废水中的可溶性有机物被活性污泥中的微生物用作自身繁殖的营养物质，代谢转化
为生物细胞并氧化成最终产物（主要是CO和”0）。
非溶解性有机物需要转化为溶解性有机物，而后才被代谢和利用，废水由此得到净化。
影响活性污泥法的因素有酚浓度、水温、PH值、营养物质、溶解氧和污泥沉降比等。
活性污泥法具有工艺成熟、运行费用低，处理焦化废水中的酚、氰效果好、有机物去除效率高，BOD的去除率通常为90%—95%等优点，但对于难降解有机物和NH-N去除效果差，而且活性污泥法存在污泥结构细碎，絮凝性能低，污泥活性弱，抗冲击能力差，操作运行很不稳定等缺点。
马鞍山钢铁股份有限公司采用活性污泥法一A/O内循环生物脱氮工艺处理焦化
废水,处理效果显着，运行稳定。
运行结果表明：
CO去除率为94.5%,酚、氰去
除率90%以上。
3.1.2序批式处理技术（SBR
SBR工艺是一种间歇运行的废水处理工艺，空间上完全混合，时间上理性推流，兼均化、初沉、生物降解、终沉等功能于一池，无须设污泥回流系统。
对某单一的SB睐说，不存在空间控制上的障碍，只要在时间上进行有效的控制和交换，即能达到多种功能的要求，非常灵活。
与普通活性污泥法不同之处在于SBR
法的运行工况为间歇操作，其典型流程包括进水、反应、沉淀、排水、闲置等五个阶段。
通过自动控制装置完成工艺操作。
可以方便灵活地进行缺氧一厌氧一好氧的交替处理过程。
SBRfe的影响因素有曝气方式、溶解氧浓度、温度等操作条件和pH值、废水中的营养物及其它物质等基质条件。
与其他工艺相比，SBRE艺
具有运行灵活，不易发生污泥膨胀；处理设备少，构造简单，便于操作和维护管理；具有良好的脱氮除磷效果；但同时SB工艺也有不足：
间歇周期运行，对自控要求高；变水位运行，电耗增大；脱氮除磷效率不太高；污泥稳定性不如厌氧硝化好。
Maran5fiE等采用SBRE艺处理焦化废水，焦化废水经吹脱预处理，氨氮去除达96%（HRT=66h），在SB阪应器中，HRT=115h时，COD硫氰酸盐、酚的去除率分别为85%，98%，99%。
3.1.3A/O工艺
常规的活性污泥法处理焦化废水，对去除酚、氰以及易于生物降解的污染物是有效的，但对于COD中的难降解部分的某些污染物却很难处理，例如氨氮就难处理。
若创造适宜的条件，培养富有亚消化菌、消化菌活性污泥。
NH^N
先氧化成NO：
然后再利用反消化菌使硝酸盐、亚硝酸盐还原成氮气，达到氨
氮无害化，这就是A/O工艺。
其工艺流程图如图3
A/O工艺是回缺氧池和好氧池串联而成，作用是去除有机物的同时取得良好
的脱氮效果。
A/O工艺置在除碳过程的前部，
种前置反硝化工艺，其最显着工艺特征是将脱氮池设
现将废水引入缺流污泥回流污泥中的反硝化菌余污泥原污水
中的有机物作为碳源，将回流混合液中的大量硝态氮还原成2，从而达到脱氮的目的。
然后进入后续的好氧池，进行有机物的生物氧化、有机氮的氨化和氨氮的硝化等生物反应，C段后设沉淀池，部分沉淀污泥回流至A段,以提供充足的微
生物。
A/O工艺的影响因素有温度、水力停留时间、溶解氧、PHS、污泥浓度、
混合液回流比和污泥龄等因素。
A/O工艺有以下优点：
（1）流程简单、构筑物少、运行费用低、占地面积小
（2）好氧池在缺氧池之后，可进一步去除反硝化残留
有机物，确保出水水质达标（3）反硝化池不需要外加碳源，而且减轻其后好氧池的有机负荷，降低运行费用。
但是该工艺脱氮效率不高。
山西某焦化厂采用以A/0法为主的工艺处理焦化废水，经过污泥的培养、驯化、调试运行，外排水中的主要污染物指标达到了《污水综合排放标准》（GB8978-1996）中的一级标准，
NH-N和CO去除率达90%—96%。
3.1.4A-A/O工艺
A-A-0工艺是Anaerobic-Anoxic-Oxic的英文缩写，它是厌氧-缺氧-好氧生物脱氮除磷工艺的简称。
该工艺具有同时脱氮除磷的功能。
该工艺处理效率一般能达到：
BOD5和SS为90%-95%总氮为70%以上，磷为90流右，一般适用于要求脱氮除磷的大中型城市污水厂。
其工艺流程图如图4:
进水一
A-A-O工艺原理:
混合液回流
细菌分解利用水解转化成氨氮。
污泥物脱氮的基本原理是先通过硝化将泥氮氧化成硝酸氮（NQ-N），再通过反硝化将硝酸氮还原成氮气（N2）从水中逸出。
所谓硝化
是指在好氧条件下，水中的氨在亚硝酸菌和硝酸菌的作用下被氧化为硝酸的过程。
所谓反消化是指在缺氧条件下，水肿硝态氮（NO3-N）在反消化菌的作用下,被还原成氮气的过程。
A-A-O工艺的影响因素有污泥龄、溶解氧、污泥负荷率和
污泥回流比和混合液回流比等因素。
A-A-O工艺的优点
（1）同时具有去除有机物、脱氮除磷的功能
（2）污染物去除效率高，运行稳定，有较好的耐冲击负荷（3）
污泥沉降性能好（4）在同时脱氧除磷去除有机物的工艺中，该工艺流程最为简单，总的水力停留时间也少于同类其他工艺（5）在厌氧一缺氧一好氧交替运行下，丝状菌不会大量繁殖，SVI—般小于100,不会发生污泥膨胀。
但A-A/O反应池容积比A/O脱氮工艺还要大；污泥内回流量大，能耗较高；用于中小型污水厂费用偏高；沼气回收利用经济效益差；污泥渗出液需化学除磷。
昆钢焦化厂的生物处理工艺改造成A-A/0工艺后，系统运行稳定，氨氮去除率大于99%出水中的酚、氰、CODNHkN均达到国家排放标准。
3.2物理化学法
3.2.1混凝法
混凝法是向废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，
使废水中污染物质发生凝聚从而沉淀去除。
混凝法的关键在于混凝剂，常见的混
凝剂有铝盐、铁盐、聚铝、聚铁和聚丙烯酰胺等。
目前国内焦化厂家一般采用聚合硫酸铁。
上海焦化总厂选用厌氧一好氧生物脱氮结合聚铁絮凝机械加速澄清法对焦化废水进行综合治理，使出水中CODV158m0L,NH广N<15mg/L。
魏在山利用自制的PFASS絮凝剂对焦化废水进行了混凝沉淀研究，并与常规絮凝剂的处理效果进行了比较
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