高浓度氨氮废水处理采用吹脱塔加AO法处理.docx

1、高浓度氨氮废水处理采用吹脱塔加AO法处理华东交通大学毕业设计第一章 绪论. 11.1高浓度氨氮废水特性及处理重要性 11.1.1高浓度氨氮废水特性 11.1.2废水处理重要性 11.2国内高浓度氨氮废水处理常见工艺 21.2.1物化法 . 21.2.2生化处理法 41.3高浓度氨氮废水污染现状 51.4我国治理高浓度氨氮废水的发展历程 6第二章 工程概况 . 72.1设计题目 . 72.2设计目的 . 72.3设计资料 . 72.3.1工程背景 72.3.2水量. 72.3.3水质情况 72.3.4气象资料 82.3.5城市地质资料 82.4设计内容 82.5设计要求 82.6设计进度计划 8

2、2.7设计成果 9第三章 设计方案的确定 9杨云娇：河北高阳一企业日处理 8000 吨印染废水处理工程设计3.1设计依据 93.2设计原则 . 93.3高浓度氨氮废水处理原理与工艺流程 93.3.1高浓度氨氮废水处理原理 93.3.2高浓度氨氮废水处理工艺流程 103.4污泥处理设计方案选择 11第四章 主要处理设备和构筑物的设计参数 124.1格栅 124.1.1设计规范 1.24.1.2计算公式 1.34.2调节池 144.2.1设计规范 1.44.3吹脱塔 144.3.1设计规范 154.3.2计算公式 154.4沉砂池 164.4.1设计规范 . 164.4.2计算公式 164.5配水

3、井 174.5.1配水方式 174.5.2配水方式的确定 184.5.3设计规范 184.6初沉池 184.6.1池型的选择 184.6.2设计规范 194.6.3计算公式 204.7AO 池 214.7.1A/O 池结构特点 214.7.2设计规范 . 214.7.3计算公式 . 214.8二沉池 234.8.1池型的选择 234.8.2设计规范 234.8.3计算公式 24II华东交通大学毕业设计4.9污泥浓缩池 254.9.1污泥浓缩方法 254.9.2污泥浓缩形式的确定 264.9.3设计规范 264.10污泥脱水 264.10.1污泥脱水方法 274.10.2污泥脱水方式的确定 27

4、4.10.3设计规范 27第五章 污水厂处理设施设计说明 285.1各处理构筑物设计说明 . 285.1.1格栅 285.1.2调节池 285.1.3吹脱塔一 285.1.4吹脱塔二 295.1.5沉砂池 305.1.6配水井 305.1.7辐流式初沉池 305.1.8AO 池. 305.1.9二沉池 305.1.10污泥处理系统 315.1.11其他附属构筑物 315.2主要构筑物一览表 31第六章 主要处理单元的处理效果 . 32第七章 工程概预算 . 337.1废水处理厂工程造价 337.1.1计算依据 . 337.1.2单项构筑物工程造价计算 337.1.3建、构筑物工程造价总计 34

5、7.2废水处理成本计算 357.3综合成本 35第八章 各构筑物设计计算书 368.1格栅 368.1.1设计参数 368.1.2设计计算 368.1.3附属设备和构筑物 . 38III杨云娇：河北高阳一企业日处理 8000 吨印染废水处理工程设计8.2调节池 . 388.2.1设计参数 388.2.2设计计算 398.3吹脱塔一 . 418.3.1设计参数 418.3.2设计计算 418.4吹脱塔二 . 468.4.1设计参数 468.4.2设计计算 478.5沉砂池 . 508.5.1设计参数 508.5.2平面尺寸计算 508.5.3设计计算草图 518.6初沉池 518.6.1设计参数

6、 518.6.2设计计算 528.6.3设计计算草图 538.7曝气池. 538.7.1设计参数 538.7.2A/O 池主要尺寸计算 548.7.3剩余污泥量 548.7.4计算需氧量和供气量 . 558.7.5曝气装置 568.7.6空气管系统计算 . 错误! 未定义书签。8.8二沉池 578.8.1设计参数 578.8.2设计计算 578.8.2.1平面尺寸计算 578.8.2.2进水方式 588.8.2.3出水方式 588.8.3排泥部分设计 598.8.4污泥量计算 598.8.5沉淀池前配水井设计计算 . 608.9污泥浓缩池 . 61IV华东交通大学毕业设计8.9.1污泥量的计算

7、 628.9.2设计参数 628.9.3设计计算 628.9.4辐流式污泥浓缩池示意图 . 658.10污泥脱水机房 . 668.10.1设计计算 668.10.2脱水设备的选择 . 668.10.3污水机房尺寸 668.10.4脱水机房附属设备 . 668.10.4.1脱水剂 668.10.4.2制药液装置 678.10.4.3脱水后的污泥量 688.10.4.4污泥的最终处置 688.11鼓风机房设计 688.11.1设计原则 688.11.2风机的选择 698.11.2.1设计计算 698.11.2.2风机选型 698.11.3鼓风机房尺寸设计 . 69第九章 污水处理厂的高程布置 70

8、9.1高程布置的一般规定 . 709.2污水处理厂高程水力计算 . 719.2.1污水高程水力计算 719.2.2污水处理构筑物设计水面标高 739.3污水泵房的设计 749.4污泥提升泵的选择 75谢 辞 . 76参 考 文 献. 77附 录 . 78华东交通大学毕业设计第一 章 绪论1.1高浓度氨氮废水特性及处理重要性1.1.1高浓度氨氮废水特性 氨氮的大量排放，不仅造成了水环境的污染、水体富营养化及水体发生赤潮等现象，而且在工业废水处理和回用工程中造成用水设备中微生物的繁殖而形成生物垢， 堵塞管道 和用水设备，影响热交换。高浓度氨氮废水来源广泛，成分复杂，毒性强，对环境危害大，处理难度很

9、大，并且 被氧化生成的硝酸盐和亚硝酸盐还会影响水生生物甚至人类的健康。1.1.2废水处理重要性水是一种极为宝贵而又有限的自然资源。水是人类赖以生存和发展经济的物质基础， 也是人类生存、 发展的制约条件。 我国的水资源并不丰富， 人均占有水量列世界第 88 位， 只相当于世界人均值的四分之一，已成为世界 13 个贫水国之一。水污染是全球面临的主要问题之一。 随着世界经济的发展和城市化的进程， 对水的需 求量在不断地增大， 随之而来的是废水的排放量也日益增多， 在环境污染中， 工业废水的 污染影响最大。 随着我国工业的发展， 工业废水的排放量在日益增加， 我国同样也遇到了 废水严重污染水体的问题。

10、 水体中的氨氮污染已引起国内外社会各界的广泛关注。当前我国工业企业所排出的废水种类众多， 废水总量很大， 而氨氮废水是其中非常重要的 一部分。根据国家环保部 2011 年公布的有关 2010年主要工业行业氨氮排放统计数据如下：（1）化学原料及化学制品制造业： 13.16 万吨；（2）有色金属冶炼及压延加工业： 3.13 万吨；（3）石油加工、炼焦及核燃料加工业： 2.57 万吨；（4）农副产品加工业： 1.79 万吨；（5）纺织业： 1.60 万吨；（6）皮革、羽绒及制品加工业： 1.49 万吨；（7）饮料制造业： 1.24 万吨；（8）食品制造业： 1.12 万吨；以上总计： 26.1 万吨

11、。考虑到有关统计数据的可靠性，实际工业氨氮排放量将达到30 万吨以上。另外，考虑到城市污水、农业、养殖等行业巨大废水排放量，我国总的氨 氮年排放量约 264 万吨。氨氮的大量排放，不仅造成了水环境的污染、水体富营养化及水体发生赤潮等现象， 而且在工业废水处理和回用工程中造成用水设备中微生物的繁殖而形成生物垢， 堵塞管道 和用水设备，影响热交换。 1995 年，德国要求 85污水处理厂的外排废水达到国家三级 标准。1999 年，在此标准基础上还要求污水厂出水每 2h 取样的混合水样至少有 80满足 无机氮 5mg/L。我国在 1988年实施的地面水环境质量标准 GB3838-88中规定硝酸盐、

12、亚曾诚：江西一企业高浓度氨氮废水处理工程设计硝酸盐、非离子氨和凯氏氮的标准。时隔 11 年，在 GHZB1-1999增加了氨氮的排放标准， 在 GB3838-2002标准中增加了总氮控制。 各地的环保部门要求相关行业必须马上建设脱氮 设施，否则关闭工厂或增加排污费的征收。 国家“十二五”发展规划中将氨氮减排列入控 制指标，要求“十二五”末氨氮排放量在 2010 年的基础上减排 10%。由此可知氨氮处理 的重要性。 目前，国内外有很多处理氨氮废水的方法， 为了避免重复建设和使用不成熟的 技术，分析当前的技术进展具有重要的现实意义。1.2国内高浓度氨氮废水处理常见工艺1.2.1 物化法国内外处理高

13、浓度氨氮废水的物理化学方法很多，主要有空气吹脱法、蒸汽汽 提法、折点加氯法、离子交换法、化学沉淀法、催化湿式氧化法和烟道气治理法等， 这些方法各有优缺点，可用于不同条件的废水处理。1.2.1.1 空气吹脱法空气吹脱法是使废水作为不连续相与空气接触，利用废水中组分的实际浓度与 平衡浓度之间的差异，使氨氮由液相转移至气相而去除。废水中的氨氮通常以离子 铵（ NH4+）和游离氨（ NH3）的状态保持平衡而存在，将废水 pH 值调节至碱性时， NH4+转化为 NH3，然后通入空气将 NH3 吹脱出来。+-NH4+ + OH- NH3 + H2O在吹脱过程中，废水 pH 值、水温、水力负荷及气水比对吹脱

14、效果有较大影响。 一般来说， pH 值要提高至 10.811.5 ，水温一般不能低于 20，水力负荷为 2.55 m3/（m2 h），气水比为 25005000 m3/m3，此时氨氮去除率在 80%95%。空气吹脱法工艺流程简单，但 NH3-N 仅从溶解状态转化为游离态，并没有彻底 除去，需要相应的回收装置，否则易造成二次污染；当温度低时， NH3-N 吹脱效率大大低，不适合在寒冷的冬季使用。另外，在当前越来越严格的排放要求条件下，作为一种较为简单粗糙的氨氮废 水处理工艺，空气吹脱法由于无法达到排放要求（如 15 mg?L-1 以下），加上氨的回收利用上受到限制，因此采用它的改良方法。1.2.

15、1.2蒸汽汽提法蒸汽汽提法是利用蒸汽将废水中的游离氨转变为氨气逸出，处理机理与吹脱法 一样，即在高 pH 值时使废水与气体密切接触，从而降低废水中氨浓度的过程。其传 质过程的推动力是气体中氨的分压与废水中氨的浓度相当的平衡分压之间的差值。 延长汽水间的接触时间及接触紧密程度可提高 NH3-N 的处理效率，用填料塔可以满足此要求。由于采用蒸汽作为工作介质，氨自废水进入蒸汽中，然后在塔顶蒸馏成 浓氨水、浓氨气或者液氨回收，或是采用酸吸收成为相应的铵盐。华东交通大学毕业设计蒸汽汽提法适用于处理连续排放的高浓度氨氮废水（浓度在 1000 mg?L-1 以上）， 操作条件易于控制。对于浓度在 10003

16、0000 mg?L-1，甚至更高浓度的氨氮废水，采 用该法可以经一次处理后，氨氮浓度达到 15 mg?L-1（国家一级排放标准）以下。蒸汽汽提脱氨技术因为是以蒸汽为脱氨介质，由于蒸汽价格较高（约 200 元 /吨），因此蒸汽消耗就成为了该技术关键指标。传统蒸汽汽提脱氨技术蒸汽消耗达 到 300kg/ 吨废水以上，因此传统蒸汽汽提脱氨技术成本很高。随着近些年来技术的 进步，一些在传统蒸汽汽提脱氨技术上研究开发的新型蒸汽汽提脱氨技术已经大大 降低了蒸汽单耗，达到了 30kg/ 吨废水，因此新型蒸汽汽提脱氨技术正在高浓度工 业氨氮废水处理领域得到广泛地推广应用，为我国氨氮污染物减排起到了强有力的 技

17、术支撑作用。1.2.1.3折点加氯法折点加氯法是将氯气通入水中，当投入量达到某一值（点）时，水中游离氯含 量最低而氨的浓度降为零，当投入量超过该点时，水中的游离氯就会增多。因此， 该点称为折点，该状态下的氯化称为折点氯化。折点氯化去除氨的的机理为氯气与 氨反应生成无害的氮气，氮气逸入大气。折点加氯法需氯量取决于氨氮的浓度，两者质量比为 7.6:1 ，为了保证反应完 全，一般氧化 1 mg 氨氮需加 910 mg 的氯气。当氨氮浓度 20 mg?L-1 时，脱氮率大 于 90%。pH 值对脱氮率影响较大， pH值高时产生 NO3-，pH 值低时产生 NCl 3，pH值较 高或较低时都会过多消耗氯

18、气，因而 pH 值通常控制在 68 。折点加氯法处理效率能达到 90%100%，处理效果稳定，不受水温影响，投资较 少，但运行费用很高，如果控制不好，副产物氯胺和氯代有机物会造成二次污染。 该法只适用于处理不易生化处理的低浓度氨氮废水（如几十 mg?L-1 左右），且处理量不宜过大。1.2.1.4离子交换法离子交换法是指在固体颗粒和液体的界面上发生的离子交换过程。离子交换法 采用无机离子交换剂沸石作为交换树脂，沸石具有对非离子氨的吸附作用以及与离 子氨的离子交换作用， 它是一种硅质类的阳离子交换剂， 沸石处理氨氮废水成本低， 而且对 NH4+有很强的选择性。 pH 值对沸石离子交换性能影响很大

19、：当 pH=48时， 沸石离子交换性能最佳；当 pH 8 时， NH 4+变为 NH 3而失去离子交换性能。离子交换法具有投资省、工艺简单、占地小、操作较为方便、温度和毒物对脱 氮率影响小等优点，该法适用于处理中低浓度氨氮废水（ 2.5 10-13 时可生成磷酸铵镁( MAP)，除去废水中的氨氮。穆大 纲等采用向氨氮浓度较高的工业废水中投加 MgCl 2?6H2O和 Na2HPO 4?12H2O生成磷酸铵镁沉淀的方法，以去除其中的高浓度氨氮。结果表明，在 pH为 8.9l ，Mg2+，NH 4+，PO43-的摩尔比为 1.25:1:1 ，反应温度为 25 ，反应时间为 20 min ，沉淀时间

20、为 20 min 的条件下，氨氨质量浓度可由 9500 mg?L-1 降低到 460 mg?L-1，去除率达到 95%以 上。化学沉淀法可以处理各种浓度的氨氮废水，并且得到的沉淀物是一种很好的复 合肥料。但是，由于 Mg(OH) 2 和 H3PO4 价格比较高，采用该法处理高浓度氨氮废水虽 然工艺可行，但成本太高，而且向废水中加入 PO43-，易造成二次污染，实际生产中难以推广应用，仅仅限于一些特定的废水处理场所。1.2.1.6催化湿式氧化法催化湿式氧化法是在一定的温度、压力下，在催化剂的作用下，经空气氧化使 污水中的有机物、氨等分别氧化成 CO2、H2O 及 N2等无害物质，达到净化的目的。

21、该方法净化效率高、流程简单、占地面积少，但由于反应设备需耐高温、耐腐 蚀，故投资较大，尚处于研究开发阶段，少见工业化应用报导。1.2.1.7烟道气法烟道气法是指通入烟道废气使含氨废水气化后，氨与烟道气中二氧化硫充分接 触发生物理化学反应，将其中的氨固化，从而降低废水中氨氮含量的方法。当废水 中氨与烟道气中二氧化硫含量相当时，可完全脱氨。此方法既有效地利用了烟道气 的废热，又使氨固化，是一种“以废治废”的综合利用方法。该方法用发电厂的烟 道废气，应考虑烟道气的量和剩余氨水的量相匹配，因此，烟道气法应用受到限制。1.2.2 生化处理法华东交通大学毕业设计生化法是利用好氧菌及厌氧菌的硝化和反硝化过程

22、，将废水中的氨氮转化为硝 酸盐，然后转化为氮气，实现废水的达标排放。生化法能彻底脱除废水中的氨，并 且不会造成二次污染， 能耗较物理化学法低。 但由于生物所能承受氨氮的浓度较低， 一般生物处理氨氮浓度不能超过 200 mg?L-1。如果废水中的氨氮浓度高于 200 mg?L -1而低于 1000 mg?L -1时则通常需要采用物理 化学法和生化法相结合的工艺，即采用物理化学法先去除废水中部分氨，然后再采 用生化法将氨氮彻底去除到排放标准。如果废水中的氨氮浓度高于 1000 mg?L-1，例如几千 mg?L-1，甚至达到数万 mg?L -1，对于 这样的废水，目前国内外的生产实践中比较通行的做法

23、是：先将高浓度氨氮废水通 过蒸氨的或吹脱将废水中的氨氮降到 300 mg?L-1以下(无法降到 300 mg?L -1以下，则需用清水进行稀释)，然后用 A/0 法或化学沉淀法(磷酸铵镁盐法)进行后续处理。 出水 NH 3-N 在操作管理十分良好的前提下，一般可以达到国家排放三级标准。1.3高浓度氨氮废水污染现状 目前，排放高氨氮废水的企业公司比较普遍，如：石化、矿产、焦化、印染、颜料、 稀土行业等。 高氨氮废水是世界难处理的废水之一， 对自然环境污染很大严重危害人类和 畜类的身体健康， 所以引起了国家环保部门的高度重视， 并成为国家十二五主抓治污环保 项目之一。“十一五”期间环境保护工作取得

24、积极进展。在国民经济快速发展的同时，化 学需氧量排放 (COD) 得到有效控制，地表水环境质量总体有所改善。 “十五”后期，氨氮 对水质的影响与高锰酸盐指数基本持平， “十一五”前两年氨氮已成为影响地表水质的首 要指标，也是各类型氮中危害影响最大的一种形态。 “十二五”期间，考虑到环境质量特 征、阶段重点、 现有基础和技术经济等因素， 有必要将氨氮纳入全国主要水污染物排放约 束性控制指标， 通过污水处理厂协同效应并升级改造， 提高生活源氨氮去除效率， 同时抓 住化工、造纸、食品加工、纺织、黑色冶金、石化等重点行业，辅以农业源污染防治，可 以有效控制氨氮排放总量， 较大程度地改善目前水质氨氮超标

25、现象， 并减轻湖库氨氮和总 氮的负荷。我国氨氮排放量远远超出受纳水体的环境容量、 污染负荷压力大是造成目前地 表水体氨氮超标的最主要原因。水体中的氨氮是指以氨 (NH 3)或铵(NH 4+)离子形式存在的化合氨。 氨氮是各类型氮中危 害影响最大的一种形态， 是水体受到污染的标志， 其对水生态环境的危害表现在多个方面。 与 COD 一样，氨氮也是水体中的主要耗氧污染物，氨氮氧化分解消耗水中的溶解氧，使 水体发黑发臭。 氨氮中的非离子氨是引起水生生物毒害的主要因子， 对水生生物有较大的 毒害，其毒性比铵盐大几十倍。 在氧气充足的情况下， 氨氮可被微生物氧化为亚硝酸盐氮， 进而分解为硝酸盐氮， 亚硝

26、酸盐氮与蛋白质结合生成亚硝胺， 具有致癌和致畸作用。 同时 氨氮是水体中的营养素，可为藻类生长提供营养源，增加水体富营养化发生的几率。氨氮是总氮在自然水体中的存在形式之一， 控制氨氮有利于减轻湖库氨氮和总氮的负荷。虽然污水处理氨氮降解只是将氨氮转化为硝态氮和亚硝态氮，不能实现总氮的去除。曾诚：江西一企业高浓度氨氮废水处理工程设计但是可以通过实施氨氮总量控制减少源头氨氮产生量， 降低进入水体的氨氮污染负荷， 也 就直接减少了水体总氮含量，有利于缓解湖库富营养化1.4我国治理高浓度氨氮废水的发展历程对于目前采用的各种氨氮脱除方法来说 , 每种方法都有自己的不足之处。折点氯化法存在安全、 二次污染的

27、问题 , 处理成本较高 ; 化学沉淀法沉淀剂成本较高 , 不易控制最佳的沉淀条件 ; 空气吹脱法、蒸汽气提法容易造成二次污染 ; 离子交换法树脂 再生问题没有解决。 传统的生物脱氮法 , 它的主要问题是硝化菌生长强烈地受温度、 碱度、 溶解氧、 COD 的影响, 同时, 高浓度 NH3- N 和 NO2- N 废水会抑制硝化细菌生长 , 导 致硝化过程效率低 , 生物系统的抗冲击能力较弱。而目前工业生产废水处理最常用、最彻底的方法是生化处理法 ,它可以高效率低成本 地处理含氨氮废水 ,但是进水氨氮浓度一般不能超过 500 mg/L,否则将影响正常的运行 ,而 且高浓度氨氮本身对微生物的活动和繁

28、殖有抑制作用。因此 , 高级氧化法作为一种新型脱氮方法 , 应该备受我们的重视。相信再投入大量工 作提高催化剂回收利用率 , 分析其反应机理 , 对反应中控制因素及反应中间产物进一步研 究后 , 高级氧化法脱氮将成为未来脱氮领域的重要方法。华东交通大学毕业设计第二章 工程概况2.1设计题目江西一企业日处理 500 吨高浓度氨氮废水处理工程设计2.2设计目的通过毕业设计工作， 掌握一般工业废水 （污水）处理工程项目设计的步骤和方法， 学 会怎样收集设计所需的相关资料， 并懂得如何从多种设计方案中选最佳方案。2.3设计资料2.3.1 工程背景该企业位于江西省九江市郊区， 距离九江市区大约 25 公

29、里。该企业主要生产青霉素 年产值 1000 万元；污水处理工程计划用地（自定） m2。2.3.2水量该企业所要处理的废水主要是指生产车间产生的高浓度氨氮废水。废水水量可按 5000 m3/d 计算。2.3.3 水质情况由于原始资料无法收集，拟定按下表水质设计表 2.1 废水进、出水水质项目进水水质出水水质COD（mg/l ）2000100BOD5（ mg/l ）-SS（ mg/l ）1000200NH4-N（ mg/l ）1200010pH566-9曾诚：江西一企业高浓度氨氮废水处理工程设计2.3.4 气象资料（1）年平均气温：23（2）夏季主导风：西北风，台风最高达 910 级， 10 米以上构筑物应考虑台风影响。2.3.5城市地质资料 城市地质资料：厂区土层情况良好，地下 2 米深以内为粘土层， 26.5米为砂粘土，6.588米为砾石层。厂区为地震 6 级区。2.4 设计内容（ 1）氨氮资源化率应在 95%以上。（2）污水处理工艺选择及各工艺单元的设计，包括工艺流程的确定、各单元构筑物的工 艺设计和计算等。（3）污泥处理方法选择及污泥处理构筑物的工艺设计计算。（4）污水泵站的工艺设计。可以是终点泵站，也可以是中途提升