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1、焦化废水毕业设计小 型 焦 化 厂 废 水 处 理 工 艺 设 计摘 要 ： 焦 化 污 水 中 含 有 大 量 的 氨 氮 以 及 多 种 有 毒 的 有 机 化 合 物 ， 如 多 环 芳 烃 等 成 分 复 杂 的 化 合 物 。 从 组 成 成 分 上 讲 ， 焦 化 污 水 必 然 会 造 成 环 境 污 染 、 影 响 人 体 健 康 。 处 理 焦 化 污 水 的 方 法 有 许 多 ， 生 物 法 以 其 在 经 济 上 可 行 性 较 好 的 特 点 而 得 到 广 泛 应 用 。 本 文 为 小 型 焦 化 厂 污 水 处 理 工 程 工 艺 设 计 。 该 工 程 ， 规

2、 模 为 5 0 0 0 m 3 /d 。 污 水 处 理 流 程 为 ： 进 厂 污 水 从 泵 房 到 脱 酚 塔 ， 然 后 流 入 隔 油 池 ， 隔 油 池 出 水 进 入 气 浮 池 ， 出 水 进 入 水 解 酸 化 池 ， 出 水 进 入 A /O O 反 应 池 ， 再 进 入 二 次 沉 淀 池 ， 二 次 沉 淀 池 出 水 进 入 混 凝 沉 淀 池 ， 最 后 出 水 。 污 泥 的 流 程 为 ： 从 二 次 沉 淀 池 以 及 混 凝 沉 淀 池 排 出 的 剩 余 污 泥 进 入 污 泥 浓 缩 池 ， 再 进 入 污 泥 脱 水 间 ， 经 干 化 处 理 后

3、 外 运 处 置 。 污 水 处 理 后 的 出 水 应 达 到 钢 铁 工 业 水 污 染 物 排 放 标 准 ( GB 1 3 4 5 6 9 2 ) 中 焦 化 行 业 二 级 标 准 。 选 择 A /O O 工 艺 处 理 焦 化 污 水 ， 在 脱 氮 方 面 的 效 率 要 明 显 高 于 S B R 法 以 及 C A S S 氧 化 沟 等 方 法 。关 键 词 ： A /O O 工 艺 ， 焦 化 污 水 ， 脱 氮The design of sma ll coking wastewater tr eatment pr ocess A b s t r a c t C ok

4、i ng w a ste w a ter c onta i ns a l a rg e a m ou nt of a m m onia a nd a v a ri ety of tox i c org a n i c com p ou nd s, su c h a s p ol y cy cl i c a rom a tic hy droca rbons a n d other c om pon ents of co m pl e x c om pou nd s. In term s o f c om po si ti on, cok i ng w a ste w a ter i s bou

5、nd to ca u se en v i ro nm enta l p ol lu tion a nd a ffe ct hu m a n hea l th . T here a re m a ny w a y s to the trea tm e nt of cok i ng w a ste w a ter. the b iol o g i ca l m ethod ha s bee n w id el y u sed for i ts bette r c ha ra c ter i sti c s of the e co nom i c fea si bi l i ty. T hi s a

6、 rti cl e i s for the d e si g n of sm a l l cok ing w a s te w a ter trea tm e nt eng i n e eri ng proce ss . T he sca l e of the proje ct i s 5 0 0 0 m 3 /d . S e w a g e trea tm e nt proc e s s i s a s fol low s : Into the fa ctory se w a g e from the pu m pi ng s ta ti on to the phenol re m ov a

7、 l by the tow er, a nd the n fl ow s i nto the g rea se tra p, g rea se tra p w a ter i nto the fl ota tion ta nk , the e fflu e nt i nto the pool a ci d hy d roly si s , a nd w a te r i nto the A / OO rea ction c el l , a nd then e nter the sec o nda ry se di m e nta ti on ta nk , se c onda ry se d

8、i m e nta tion ta nk i nto the coa g u l a ti on a nd sed i m e nta tion, a nd the fi na l e fflu e nt. S lu d g e proc e ss : the ex c e s s slu dg e di scha rg e d from the se c onda ry settl ing ta nk , a s w el l a s c oa g u l a tion a nd sed im e nta ti on i nto the s lu d g e thi ck en er, a

9、nd the n i nto the slu d g e d e w a teri ng , the n to di sposa l a fter d ry proc e s si ng . T he trea ted se w a g e w a ter shou ld rea c h th e s te e l in du stry w a ter pollu ta nt e m i s si on s ta nda rd ( G B 1 3 4 5 6 -9 2 ) in tw o c ok ing i ndu s try sta nda rd. S e l e ct A / OO pr

10、oce s s to dea l ing c ok i ng w a s te w a ter i n th e e ffi c i enc y o f d e nitri fi ca ti on w a s si g n i fi ca ntly hi g h er tha n the S B R a nd C A S S ox i da ti on d i tch.K e y w or d s : A / OO proc e ss, c ok i ng w a s te w a te r , d e nitr i fi ca ti on1.前言1.1 焦化废水来源、特性及处理意义1.1.1

11、 焦化废水来源现 代 炼 焦 化 学 工 业 是 烟 煤 为 原 料 , 在 隔 绝 空 气 条 件 下 , 加 热 到 9 6 0 -1 0 0 0 ， 得 到 炼 钢 所 需 的 焦 炭 。 焦 化 厂 除 生 产 焦 炭 和 煤 气 外 ， 还 回 收 苯 、 氨 、 酚 等 化 工 产 品 。 焦 化 废 水 是 煤 制 焦 炭 、 煤 气 净 化 及 焦 化 产 品 回 收 过 程 中 产 生 的 高 浓 度 有 机 废 水 3 。 焦 化 废 水 主 要 包 括 7 煤 气 的 初 冷 阶 段 煤 气 冷 凝 水 、 煤 气 终 冷 水 、 煤 气 洗 涤 水 和 煤 气 发 生

12、站 的 煤 气 洗 涤 水 、 精 苯 分 离 水 、 气 柜 废 水 、 焦 炉 水 封 水 及 其 它 场 合 产 生 的 污 水 ， 如 图 1 .1 。1.1.2 焦化废水特性焦 化 废 水 主 要 污 染 物 质 有 ： C OD 、 B OD 、 氰 化 物 、 氨 氮 、 悬 浮 物 、 苯 酚 及 苯 系 化 合 物 等 ， 如 表 1 .1 。 焦 化 废 水 成 分 多 ,组 分 复 杂 、 浓 度 高 、 毒 性 大 、 难 降 解 3 。 废 水 中 含 有 数 十 种 无 机 和 有 机 化 合 物 , 其 中 无 机 化 合 物 主 要 是 大 量 铵 盐 、 硫

13、、 硫 化 物 、 氰 化 物 等 ； 有 机 化 合 物 除 酚 外 ， 还 有 联 苯 、 吡 啶 、 吲 哚 和 喹 啉 等 有 机 污 染 物 。 污 染 物3色 度 高 ， 属 较 难 生 化 降 解 的 高 浓 度 有 机 工 业 废 水 7 。 焦 化 废 水 中 C O D 、 NH-N 和 挥发 酚 等 污 染 物 浓 度 高 ， 这 些 污 染 物 会 对 人 类 、 水 产 及 农 作 物 都 有 极 大 危 害 。 焦 化 废水 中 的 氨 氮 是 一 种 不 稳 定 的 物 质 ， 在 微 生 物 作 用 下 反 应 生 成 NO 2 、 NO2 - 、 NO3 -

14、是 一种 致 癌 物 质 ， 并 引 起 胎 儿 畸 形 ， NO 3 - 会 破 坏 血 液 结 合 氧 的 能 力 ， 若 饮 用 NO 3 - 含 量 超 过 1 0 m g /L 的 水 会 引 起 高 铁 血 红 蛋 白 症 ， 甚 至 发 生 窒 息 现 象 。 大 量 的 氨 氮 排 入 水 体 会 造 成 水 体 富 营 养 化 。1.1.3 处理焦化废水目的及意义当 前 ， 全 球 都 面 临 着 水 资 源 短 缺 、 水 质 恶 化 的 严 峻 形 势 ， 水 污 染 问 题 成 为 当 今1世 界 面 临 的 重 要 环 境 问 题 之 一 。 我 国 人 均 水 资

15、源 占 有 量 仅 为 0 .2 4 万 m 3 ， 只 有 世 界 上 人 均 占 有 量 的 1 /4 ， 属 世 界 十 二 个 贫 水 国 家 之 一 ， 所 以 加 强 对 新 污 染 源 的 控 制 ， 改 善 老 污 染 源 处 理 条 件 ， 才 能 从 根 本 上 改 变 我 国 水 质 恶 化 的 现 状 。煤 备 煤 焦 炉 焦 炭 加 工 焦 炭除 尘 污 水 除 尘 污 水焦 油 废 水 分 离 煤 气 初 冷 剩 余 氨 水 煤 气 脱 氮 焦 油 加 工煤 气 终 冷 终 冷 污 水焦 油 分 离 水煤 气 脱 苯 蒸 苯煤 气 脱 硫 粗 苯 加 工 粗 苯 分

16、 离 水煤 气 管 道 水 封 水 古 马 隆 生 产净 煤 气 古 马 隆 污 水图 1. 1 焦 化 生 产 工 艺表 1. 1 焦 化 厂 废 水 一 般 组 成 成 分 及 含 量成 分C ODB OD5氨 氮pH含 量 m g /l2500 -450012 00 -20 00400-10006.5 -8. 5成 分酚油 分氰 化 物色 度含 量 m g /l15 0-2 00200-100010 -201000 -2500焦 化 废 水 的 处 理 一 直 是 国 内 外 污 水 处 理 领 域 的 一 大 难 题 ， 几 十 年 来 尚 未 出 现 突 破 性 的 研 究 成 果

17、。 废 水 中 污 染 物 组 成 复 杂 ， 含 有 挥 发 酚 、 多 环 芳 烃 和 氧 硫 氮 等 杂 环2化 合 物 ， 属 较 难 生 化 降 解 的 高 浓 度 有 机 工 业 废 水 。 目 前 ， 焦 化 废 水 一 般 要 经 过 预 处 理 、 二 级 处 理 和 深 度 处 理 后 才 可 能 达 标 排 放 。 焦 化 废 水 的 预 处 理 技 术 有 ： 厌 氧 酸 化 法 、 气 浮 法 、 混 凝 沉 淀 法 等 ； 二 级 处 理 方 法 很 多 ， 有 生 物 化 学 法 、 物 理 法 、 化 学 法 、 以 及 物 理 - 化 学 法 等 ； 焦 化

18、废 水 深 度 处 理 技 术 2 有 化 学 氧 化 法 、 折 点 氯 化 法 、 絮 凝 沉 淀 辅 以 加 氯 法 、 吸 附 过 滤 辅 以 离 子 交 换 法 等 。 但 目 前 最 常 用 的 方 法 是 焦 化 废 水 9 经 隔 油 池 、 二 级 气 浮 池 除 油 后 进 行 多 段 曝 气 生 物 处 理 ， 再 经 氧 化 塘 或 吸 附 法 深 度 处 理 后 外 排 。1.2 焦化废水处理现状及处理方法1.2.1 焦化废水处理现状焦 化 废 水 是 国 内 外 工 业 废 水 处 理 领 域 的 难 题 ， 目 前 ， 国 内 外 对 焦 化 废 水 中 酚 、

19、氰 等 有 毒 物 质 的 处 理 ， 生 物 活 性 污 泥 法 是 一 个 比 较 普 遍 有 效 方 法 。 但 对 其 中 NH 3 - N 、 氟 化 物 、 C OD 等 去 除 效 果 较 差 ， 难 以 满 足 外 排 要 求 ， 因 此 ， 国 内 外 对 焦 化 废 水 处 理 工 艺 和 净 化 技 术 改 进 进 行 很 多 研 究 ， 不 同 国 家 有 自 己 特 点 ， 操 作 、 运 行 、 测 试 和 监 控 等 技 术 也 更 多 地 向 节 能 、 经 济 、 高 效 和 实 用 方 向 发 展 。 焦 化 废 水 的 最 终 排 放 ， 视 本 国 国

20、情 、 地 质 环 境 、 环 保 法 规 以 及 当 地 生 态 状 况 而 定 。 总 体 而 言 ， 我 国 焦 化 废 水 的 治 理 水 平 与 国 外 基 本 相 当 ， 但 仍 存 在 一 定 差 距 。我 国 焦 化 废 水 处 理 自 五 十 年 代 起 的 发 展 过 程 ， 是 一 个 从 无 到 有 、 逐 步 提 高 、 逐 步 完 善 的 过 程 7 。五 十 、 六 十 年 代 处 于 低 水 平 阶 段 ， 仅 有 几 个 大 型 焦 化 厂 对 酚 水 进 行 简 易 的 机 械 处 理 。 如 鞍 钢 化 工 总 厂 、 包 钢 焦 化 厂 等 ， 仅 设

21、有 平 流 沉 淀 池 或 圆 形 带 刮 泥 机 的 沉 淀 池 去 除 浮 油 和 重 油 ， 处 理 后 将 部 分 酚 水 送 去 作 熄 焦 补 充 水 。 进 入 七 十 年 代 后 ， 运 用 了 国 内 外 的 生 化 技 术 ， 在 首 钢 焦 化 厂 兴 建 了 生 物 脱 酚 装 置 ， 同 时 一 批 大 、 中 、 小 型 焦 化 厂 都 相 继 设 立 了 生 物 脱 酚 装 置 ， 当 时 的 重 点 是 脱 酚 ， 处 理 方 式 和 流 程 也 比 较 简 单 。一 九 七 八 年 改 革 开 放 到 八 十 年 代 又 为 一 个 阶 段 。 当 时 由 于

22、 国 家 对 环 保 工 作 的 重 视 ， 使 焦 化 废 水 处 理 水 平 向 前 推 进 了 一 大 步 。 以 宝 钢 一 、 二 期 焦 化 废 水 处 理 技 术 的 引 进 为 起 点 ， 各 院 所 加 大 了 研 究 开 发 焦 化 废 水 的 力 度 ， 开 展 了 两 段 生 化 和 投 加 生 长3素 的 试 验 研 究 以 及 混 凝 后 处 理 和 污 泥 脱 水 的 研 究 。在 吸 收 宝 钢 焦 化 引 进 技 术 上 的 先 进 经 验 和 开 展 试 验 研 究 的 基 础 上 ， 设 计 了 一 大3批 焦 化 废 水 处 理 装 置 。 如 处 理

23、水 量 为 7 0 0 m /h 的 鞍 钢 化 工 总 厂 南 部 生 物 脱 酚 装 置 ，获 得 了 国 家 优 秀 设 计 奖 ， 现 已 运 行 了 十 五 年 ， 处 理 效 果 一 直 比 较 稳 定 ， 除 C OD 略 高 外 ， 酚 、 氰 、 油 等 指 标 均 达 标 排 放 。 与 以 前 设 计 不 同 的 是 ， 在 设 计 中 采 用 了 压 力 浮 选 装 置 ， 以 去 除 乳 化 油 ； 增 加 了 污 泥 脱 水 装 置 ， 对 污 泥 进 行 脱 水 处 理 ， 脱 水 后 的 泥 饼 送 煤 场 掺 入 炼 焦 煤 中 炼 焦 ， 减 少 了 二 次

24、 污 染 ； 鼓 风 机 改 用 离 心 风 机 ， 减 轻 了 噪 声 。 该 套 装 置 自 运 行 以 来 积 累 了 丰 富 的 经 验 ， 培 养 锻 炼 了 一 批 废 水 处 理 专 业 人 才 。 在 石 家 庄 焦 化 厂 废 水 处 理 设 计 中 ， 曝 气 池 充 氧 采 用 了 微 孔 曝 气 器 ， 与 以 前 的 穿 孔 管 暖 气 相 比 ， 可 节 能 5 0 ， 比 普 通 曝 气 器 节 能 2 0 3 0 。 同 时 又 对 部 分 老 厂 的 废 水 处 理 推 广 采 用 了 投 加 生 长 素 的 技 术 ， 如 唐 山 市 焦 化 厂 、 徐 钢

25、 焦 化 厂 都 采 用 了 该 项 技 术 ， 处 理 效 果 良 好 。八 十 年 代 末 和 九 十 年 代 初 ， 针 对 国 家 对 焦 化 废 水 排 放 标 准 的 更 严 格 要 求 ， 开 展 了 焦 化 废 水 的 脱 氮 和 进 一 步 降 低 C OD 的 试 验 研 究 ， 经 过 几 年 的 艰 苦 努 力 ， 取 得 了 丰 硕 的 成 果 。 在 试 验 研 究 的 基 础 上 将 宝 钢 焦 化 废 水 处 理 装 置 进 行 了 改 造 ， 将 其 改 为 A /O脱 氮 工 艺 ， 并 获 得 改 造 装 置 的 开 工 调 试 1 1 成 功 ， 该 装

26、 置 达 到 了 国 际 焦 化 行 业 的 领 先 水 平 。 在 总 结 宝 钢 焦 化 废 水 生 物 脱 氮 经 验 的 同 时 又 建 成 了 三 个 焦 化 废 水 生 物 脱 氮 装 置 ， 其 中 安 钢 焦 化 厂 已 达 标 验 收 ， 另 两 个 在 调 试 中 。1.2.2 焦化废水的处理方法目 前 焦 化 废 水 一 般 按 常 规 方 法 先 进 行 预 处 理 ， 然 后 进 行 生 物 脱 酚 二 次 处 理 。 但 是 ， 焦 化 废 水 经 上 述 处 理 后 ， 外 排 废 水 中 氰 化 物 、 C OD 及 氨 氮 等 指 标 仍 然 很 难 达 标

27、。 针 对 这 种 状 况 ， 近 年 来 国 内 外 学 者 开 展 了 大 量 的 研 究 工 作 ， 找 到 了 许 多 比 较 有 效 的 焦 化 废 水 治 理 技 术 。 这 些 方 法 大 致 分 为 生 物 法 、 化 学 法 、 物 化 法 和 循 环 利 用 等 4 类 。（ 1 ） 化 学 处 理 法 催 化 湿 式 氧 化 技 术4催 化 湿 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 N 2

28、 和 C O 2 排 放 。 焚 烧 法焚 烧 法 治 理 废 水 始 于 2 0 世 纪 5 0 年 代 。 该 法 是 将 废 水 呈 雾 状 喷 入 高 温 燃 烧 炉 中 ， 使 水 雾 完 全 汽 化 ， 让 废 水 中 的 有 机 物 在 炉 内 氧 化 ， 分 解 成 为 完 全 燃 烧 产 物 C O 2 和 H 2 O 及 少 许 无 机 物 灰 分 。 焦 化 废 水 中 含 有 大 量 NH 3 - N 物 质 ， NH 3 在 燃 烧 中 有 NO 生 成 ， N O 的 生 成 会 不 会 造 成 二 次 污 染 是 采 用 焚 烧 法 处 理 焦 化 废 水 的 一

29、 个 敏 感 问 题 。 研 究 发 现 NH 3 在 非 催 化 氧 化 条 件 下 主 要 生 成 物 是 N 2 ， 不 会 产 生 高 浓 度 NO 造 成 二 次 污 染 。 从 而 说 明 ， 焚 烧 处 理 工 艺 对 于 处 理 焦 化 厂 高 浓 度 废 水 是 一 种 切 实 可 行 的 处 理 方 法 。 然 而 ， 尽 管 焚 烧 法 处 理 效 率 高 ， 不 造 成 二 次 污 染 。 臭 氧 氧 化 法臭 氧 是 一 种 强 氧 化 剂 ， 能 与 废 水 中 大 多 数 有 机 物 ， 微 生 物 迅 速 反 应 ， 可 除 去 废 水 中 的 酚 、 氰 等

30、污 染 物 ， 并 降 低 其 C OD 、 B OD 值 ， 同 时 还 可 起 到 脱 色 、 除 臭 、 杀 菌 的 作 用 。 等 离 子 体 处 理 技 术等 离 子 体 处 理 技 术 是 利 用 高 压 毫 微 秒 脉 冲 放 电 1 5 所 产 生 的 高 能 电 子 ( 5 2 0 e V ) 、 紫 外 线 等 多 效 应 综 合 作 用 ， 降 解 废 水 中 的 有 机 物 质 。 等 离 子 体 处 理 技 术 是 一 种 高 效 、 低 能 耗 、 使 用 范 围 广 、 处 理 量 大 的 新 型 环 保 技 术 ， 目 前 还 处 于 研 究 阶 段 。 有 研

31、 究 表 明 ， 经 等 离 子 体 处 理 的 焦 化 废 水 ， 有 机 物 大 分 子 被 破 坏 成 小 分 子 ， 可 生 物 降 解 性 大 大 提 高 ， 再 经 活 性 污 泥 法 处 理 ， 出 水 的 酚 、 氰 、 C OD 指 标 均 有 大 幅 下 降 ， 具 有 发 展 前 景 。 但 处 理 装 置 费 用 较 高 ， 有 待 于 进 一 步 研 究 开 发 廉 价 的 处 理 装 置 。 光 催 化 氧 化 法目 前 ， 这 种 方 法 还 仅 停 留 在 理 论 研 究 阶 段 。 这 种 水 处 理 方 法 能 有 效 地 去 除 废 水 中 的 污 染 物 且 能 耗 低 ， 有 着 很 大 的 发 展 潜 力 。 但 是 有 时 也 会 产 生 一 些 有 害 的 光 化 学 产 物 ， 造 成 二 次 污 染 。 由 于 光 催 化 降 解 是 基 于 体 系 对 光 能 的 吸 收 ， 因 此 ， 要 求 体 系 具 有 很 好 的 透 光 性 。 所 以 ， 该 方 法 适 用 于 低 浓 度 、 透 光 性 好 的 体 系 ， 可 用 于 焦 化 废 水 的 深 度 处 理 2 。 电 化 学 处 理 技 术电 化 学 处 理 技 术 的 基 本 原 理 是 使 污 染 物 在 电 极 上