1000m3d焦化废水处理技术方案.docx

1、1000m3d焦化废水处理技术方案1000m3/d焦化废水处理技术方案目录1 总论 1.1焦化废水的产生情况 焦化厂是钢铁企业生产的重要组成部分，焦炭是钢铁冶炼的重要原材料，炼焦回收的化工产品供给许多行业的生产。随着社会、经济的发展，焦化行业已发挥着越来越重要的作用。目前，国内生产焦化产品的厂家达数百家。焦化厂生产的主要任务是进行煤的高温干馏炼焦，以及回收处理在炼焦过程中所产生的副产品。整个生产过程分为选煤、炼焦及化工三部分。焦化污水则产生于炼焦、制气过程及化工产品回收过程，水质复杂，产生量较大2。其主要来源有3：(1) 剩余氨水。由炼焦的水分及炼焦过程中产生的化合物组成。通常情况下，其数量占

2、全部污水的一半以上，是氨氮污染物的主要来源；(2)化工产品工艺排水。包括化工产品回收和精制过程中各有关工段的分离水及各种贮槽定期排水和事故排水；(3) 粗苯终冷水及煤气脱硫和煤气终冷循环的排污水。其中含有一定数量的酚、氰、苯、硫化物及吡啶碱等。(4)焦油车间污水：焦油车间根据有机物的沸点不同，用蒸馏法初步分离各种产品，再经酸碱洗涤分离出粗苯、吡啶等产品。污水主要是间断地排出高浓度含油、含酸的污水。这部分污水一般经溶剂脱酚通过蒸氨塔后才能进入生物处理装置；(5)古马隆污水：从酚、油、重苯中提取古马隆，要经过蒸馏、碱洗、酸洗、中和及水洗，排除含酚、吡啶、油等污染物的污水。1.2设计依据1.污水综合

3、排放标准（GB89781996）2.室外排水设计规范（GBJ14-87）3.城镇污水处理厂附属建筑和设备设计标准（CJJ31-89）4.污水再生利用工程设计规范（GB/T50335-2002）5.泵站设计规范（GB/T50265-97）6.采暖与空气调节设计规范（GBJ19-87）7.工业企业噪声控制设计规范（GBJ87-85）8.工业企业设计卫生标准（TJ36-79）9.建筑设计防火规范（GBJ16-87）10.地下工程防水技术规范（GBJ108-87）11.工业建筑防腐蚀设计规范（GB50046-95）12.建筑抗震设计规范（GBJ11-89）13.给水排水工程结构设计规范（GBJ69-8

4、4）14.建筑结构荷载设计规范（GBJ9-87）15.建筑地基基础设计规范（GBJ7-89）16.混凝土结构设计规范（GBJ10-89）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(GB1345692)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

5、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：pH 812；COD 2300mg/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pH 69

6、，COD100mg/L， NH3-N15mg/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

7、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。2.11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

8、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COD158mg/L，NH3-N15mg/L19。近年来

9、，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。Min Zhang20等对A-A-

10、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

11、。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

12、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

13、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

14、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

15、。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3.2.1 CODcr的去除率3.2.2氨氮去除率3.2.3

16、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

17、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

18、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

19、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。9A /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

20、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 NO 、NO 还原成达到脱氮作用，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

21、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

22、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

23、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380V 50Hz/220V 50Hz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

24、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1。所有构筑物的电源进线设重复接地装置，接地电阻1，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

25、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

26、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

27、筑表面积(m3)单位数量材质价格(万元)1进水集水井87.5座1钢砼结构6.832进水泵房87.5座1砖结构4.933格栅间173.4座1钢砼结构9.754隔油池244.9座1钢砼结构14.695气浮间384.6座1砖结构19.106事故池337.1座2钢砼结构26.307调节池629.4座1钢砼结构49.908缺氧池1306.5座1钢砼结构101.919好氧池1948.1座1钢砼结构151.9610加碱泵房281.6座1砖结构15.8611二次沉淀池506.4座2钢砼结构39.5012加药间218.6座1砖结构15.8613混合反应池104座1钢砼结构8.1114混凝沉淀池316.6座2钢砼

28、结构24.715污泥浓缩池124.9座1钢砼结构9.7516鼓风机房502.2座1砖结构28.2917泥水回流泵房488座2砖结构27.4818污泥脱水间608座1砖结构34.2419回流水井72座2钢砼结构5.6220休息室199.68座1砖结构11.2521配电间212.6座1砖结构11.9722化验室332.8座1砖结构18.7323工具维修间332.8座1砖结构18.7324仓库204.8座1砖结构11.5325综合楼2036座1钢砼结构158.8126食堂583.2座1钢砼结构45.5027澡堂358.4座1砖结构20.2028门卫191.42座1砖结构10.7829大门-个1不锈钢

29、1.2030围墙535面4砖结构8.3131总计-863.207 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1250 kwh /d，每度电按0.7元/(kwh)则每天电费为：12500.7=875元/d(2)人工费：按每人每月1500元计则每天支出工资费为：201500/30=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)：投加聚合硫酸铁(PFS)和聚丙烯酰胺(PAM)。2)药剂投

30、加量浮选池：投PFS30mg/L(指Fe+3含量在120g/L的市售聚合硫酸铁)。好氧池：投加Na2CO31g/L(按生化污水量计)。混凝沉淀池：投加PFS800mg/L，投加PAM2mg/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=7580024365/(10001000)=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)：G=75224365/(10001000)=1.37t/a(混凝，按2mg/L计)G=0.083416/1000=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