煤化工20+25吨每天焦化废水处理设施改造及新建设计方案

1、 设计方案煤化工业公司（480+840）t/d焦化废水处理设施改造及新建设计方案二零一六年四月I目 录1 概述241.1 项目概况241.2 设计原则与设计依据241.2.1 设计原则241.2.2 设计依据241.3 设计水量与水质251.3.1 水量251.3.2 进水水质251.3.3 出水水质252 处理方案的确定252.1 废水处理工艺方案252.1.1 水质分析262.1.2 预处理工艺262.1.3 生化处理工艺262.1.4 深度处理单元272.2 固体废弃物处理方案283 工艺流程及主要构筑物说明283.1 工艺流程及说明283.2 预期处理效果294 新建/改建构筑物及设备

2、清单304.1 新建/改建构筑物清单304.2 新增设备清单305 投资成本估算326 深度处理运行成本估算347 平面布置23 设计方案1 概述1.1 项目概况煤化工业公司现有设计能力为20t/h的蒸氨水处理设施，实际处理能力约为5t/h，出水可基本满足炼焦化学工业污染物排放标准表2的要求。现新增35t/h熄焦水待处理。出水除满足以上标准要求外，考虑回用作为熄焦水循环使用（盐度高不宜作为锅炉冷却水）。我公司受煤化工业公司委托，为20+35t/h焦化废水处理编制工艺设计方案，包括旧工艺改造及新设施建设。1.2 设计原则与设计依据1.2.1 设计原则（1）国家相关政策、法规、技术规范；（2）业主

3、方对于该项目的相关要求；（3）污染物无害化、稳定化、资源化，工程设计节能、经济、高效；（4）选取工艺技术路线先进成熟、运行稳定可靠，运行管理便捷。1.2.2 设计依据中华人民共和国水污染防治法（2008年2月）炼焦化学工业污染物排放标准（GB 16171-2012）恶臭污染物排放标准（GB 14554-93）工业企业厂界噪声标准（GB 12348-90）焦化废水治理工程技术规范（HJ 2022-2012）室外给排水设计规范（GB 50014-2006）建筑给排水设计规范（GB 50015-2003）给水排水工程构筑物设计规范（GB 50069-2002）给水排水工程管道结构设计规范（GB 50

4、332-2002）钢结构设计规范（GB 50017-2003）建筑结构荷载规范（GB 50009-2001）混凝土结构设计规范（GB 50010-2002）建筑地基基础设计规范（GB 50007-2002）供配电系统设计规范（GB 50052-95）1.3 设计水量与水质1.3.1 水量 根据业主提供材料，现有20t/h蒸氨水及新增35t/h熄焦水待处理，则设计进水水量为：（480+840）t/d。1.3.2 进水水质业主提供的蒸氨水COD和氨氮设计进水指标及我方检测值见下表，酚、氰、油分等其他数据采用焦化废水治理工程技术规范表A1的推荐数据，整理如下：表1 污水处理系统进水设计水质水质指标废

5、水温度（）COD（mg/l）NH4+（mg/l）总氮（mg/l）挥发酚物（mg/l）硫氰酸根（mg/l）石油类（mg/l）蒸氨水2535业主：3000检测：1556业主：300检测：916检测：122190200300400515熄焦水7085检测：821检测：474检测：563- 可以看出，我方检测值与业主提供的设计值有差距。据了解，现有设施上游的蒸氨装置尚未满负荷运行，未来应可达到设计值的标准。故本设计仍以业主提供的设计值为准，但适当留有裕度。1.3.3 出水水质若出水用于熄焦补充水或排放，则水质应达到炼焦化学工业污染物排放标准表2的标准（表2）。表2 作为熄焦水回用或排放的出水水质检测项

6、目pH悬浮物（mg/L）COD（mg/L）BOD5（mg/L）NH4+（mg/L）TN（mg/L）设计值69701503025502 处理方案的确定 2.1 废水处理工艺方案2.1.1 水质分析由水质指标可知，蒸氨水的主要污染物为难降解有机物和氨氮，该有机成分对生化微生物具有毒性，可生化但污泥培养难度较大。依据焦化废水治理工程技术规范，现有污水设施本应满足20t/h蒸氨后水氨氮的处理需要，但实际负荷仅达到设计预期的1/4，说明污泥目前活性较差。对现有污水设施的性能改善还应从提高污泥活性和生物滞留性入手。熄焦水主要为炭渣类悬浮物、难降解COD和氨氮，经预处理和生化处理应可满足氨氮去除的需要。考虑

7、到场地限制，改造难度，成本经济性等因素，熄焦水不与蒸氨水合流处理，而是单独新建预处理和生化处理设施。为使总氮达标，必须适当投加外部碳源。为使难降解COD达到排放标准，必须在生化处理后增加深度处理。如熄焦水反复回用，则将出现盐度积累，破坏生化系统活性的情况，本设计中拟将处理后的蒸氨水（20t/h）和部分处理后熄焦水（15t/h）合流后作为熄焦水回用，剩余处理后熄焦水（20t/h）排放。2.1.2 预处理工艺对蒸氨水，预处理的主要目的是除油，除悬浮物和降低难降解有机物含量。据观察，现有蒸氨水预处理工艺段基本可满足除油和除悬浮物的要求，则这部分工艺段不需作较大改动。但目前气浮装置运行不正常，应予检修

8、或改造。对熄焦水，预处理主要目的是除炭渣、悬浮物和降温。采用沉砂池和沉淀池可去除炭渣和悬浮物。对污染较重的废水，可采用多段降温池的方式降温，对污染较轻的废水，可采用污水冷却塔（空冷）。本设计中，熄焦水采用污水冷却塔冷却。2.1.3 生化处理工艺现有蒸氨水生化处理工艺主要包括水解酸化、厌氧、好氧。实际负荷并未达到预期的处理能力，说明作为处理主体的微生物（即污泥）活性不足。应对生化池进行二次投泥，并采取有效措施，尽可能减少污泥流失。最有效的方法是将二沉池改建为MBR池。MBR池以平板膜作为填料，一方面有效截留微生物，另一方面形成生物膜，提高处理效果。熄焦水的生化处理工艺与蒸氨水相同，根据水质指标和

9、水量，熄焦水生化池规模约为蒸氨水的1.5倍。部分熄焦水要达标排放，其总氮指标应予控制。因此拟向熄焦水生化厌氧池投加醋酸钠作为反硝化外部碳源，提高总氮去除率。2.1.4 深度处理单元深度处理的主要目的是使难降解COD浓度达到排放标准，对蒸氨水或熄焦水，生化处理后COD预计降至200mg/L，如蒸氨水全部回用为熄焦水，则这部分出水不需要进行深度处理，排放的部分熄焦水，仍需将COD降至150mg/L才可排放针对难降解COD的深度处理技术主要为高级氧化技术，如湿式氧化、Feton法、微电解、催化臭氧氧化等。（1）湿式氧化：高温高压条件下对有机物进行氧化处理。该方法能耗高，设备安全性能要求高，经济性较差

10、，一般不采用。（2）Feton法：基本原理是H2O2在Fe2+离子催化作用下产生强氧化剂OH，可氧化难降解有机物。该方法有机物去除率高，除色度效果好，是目前市场上认可度高、应用较广的一种方法。但该法药剂成本高、劳动强度大（药剂投加、污泥处理等）、产泥量大、工艺参数较难控制（进水指标要求高），设备腐蚀也较快。应用于焦化废水时，对氰化物效果较好，对酚类效果不明显。（3）微电解法：基本原理是铁-碳颗粒间形成无数微型原电池，使废水中的难降解有机物进行氧化还原反应。该法对废水生化性提高及脱色具有良好效果，且运行成本较Feton法低。但该法存在对工艺要求较高（pH控制）、设备寿命较低（易板结）和劳动强度大

11、（铁屑补充）等问题。此外，微电解工艺还将产生大量铁泥，处理十分困难且费用昂贵。（4）臭氧具有强氧化性，但单一臭氧氧化存在选择性、反应速度慢等缺点。近年来新兴的一种非均相催化臭氧氧化技术解决了以上问题，该技术采用固体催化剂（见下图），大幅度强化图1 催化臭氧填料羟基自由基产生量，提高了难降解有机物的去除率，从而提高臭氧利用率，降低处理成本。对比其他技术，其优势在于： 可以显著提高臭氧的利用效率（无催化时，臭氧消耗量一般为1-3 g O3/g COD，催化臭氧氧化可以至少降低臭氧消耗量1倍）； 工艺简单，无需调节pH值，无化学试剂添加，设备简单，易于控制； 不产生任何固体废弃物； 运行成本低廉。催

12、化剂的使用寿命可达5年。目前该技术已进行多项工程试验及实践。如焦化厂、化肥厂等配有大流量空分装置，应用本技术可极大节省设备成本。经催化臭氧处理后，污水色度也将大大降低，满足排放要求。2.2 固体废弃物处理方案预处理过程中收集的废油和煤渣经重力脱水处理后回收利用或掺混到炼焦煤中。废水生化处理中产生的剩余污泥经机械压滤脱水后送煤厂掺入炼焦煤中。3 工艺流程及主要构筑物说明 3.1 工艺流程及说明 根据以上分析，确定工艺流程见图2。排放（20t/h）图2 工艺流程蒸氨后水（20t/h）沉砂池沉淀池熄焦后水（35t/h）絮凝沉淀池隔油池催化臭氧氧化石英砂过滤器MBR池A/O组合生化污水冷却塔（15t/

13、h）回用熄焦（35t/h）调节池A/O组合生化MBR池气浮隔油池预处理系统蒸氨后水经隔油池、絮凝沉淀池、气浮隔油等工艺后去除油分和悬浮物。熄焦后水经沉砂池除炭渣，经沉淀池除悬浮物和油分，经污水冷却塔降温至约2530。生化处理系统污水首先进水解酸化池，提高有机物可生化性。水解酸化池出水自流进入厌氧池，在此回流污水进行反硝化除总氮。厌氧池与好氧池相同，好氧池内曝气，去除大部分有机物和氨氮。出水自流进入MBR池，截留污泥部分回流（100%）至好氧池补充微生物量，上清液部分回流（100%）至厌氧池反硝化除总氮。蒸氨水MBR池出水全部泵入进入调节池，熄焦水MBR池出水泵入中间水池后，泵出15t/h至调节

14、池与蒸氨水MBR池出水混合作为熄焦水回用。熄焦水中间水池泵出20t/h至深度处理单元。深度处理熄焦水中间水池来水经纤维过滤器除悬浮物，出水进催化臭氧氧化去除残余难降解COD。出水可达标排放。3.2 预期处理效果表4 废水处理预期效果项目蒸氨水熄焦水调节池深度处理预处理生化预处理生化进水COD（mg/l） 3000250030002500200200出水COD（mg/l）25002002500200200150进水TN（mg/l）4504504504505050出水TN（mg/l）45050450505050进水NH4+-N（mg/l）3003003003002525出水NH4+-N（mg/l）

15、300253002525254 新建/改建构筑物及设备清单 4.1 新建/改建构筑物清单表6 新建/改建构筑物清单序号名称尺寸（m）结构形式数量1熄焦水沉砂池0.2516钢砼1座2熄焦水沉淀池30254钢砼1座3熄焦水水解酸化池5258钢砼1座4熄焦厌氧池20408钢砼1体2座5熄焦好氧池30254钢砼1体3座6熄焦水MBR池121610钢砼1座7熄焦水中间水池24168.5钢砼1座8脱气池3178.5钢砼1座9熄焦水事故池12128.5钢砼1座10熄焦水污泥池1288.5钢砼1座11深度处理调节池36448.5钢砼1座12催化臭氧氧化池9348.5钢砼1座13工作间（臭氧发生间，泵房，加药间

16、）11520砖砼1座4.2 新增设备清单表7 新增设备清单序号名称规格型号数量单位备注1蒸氨水处理系统1.1MBR膜组件平板膜1600m2台1用1备1.2MBR自吸泵Q=10m3/h，H=22m，N=30kw3台2用1备1.3MBR化学清洗系统-1套1.4MBR池风机Q=10m3/min2台1用1备1.5MBR池污泥回流泵Q=20m3/h2台1用1备2熄焦水处理系统2.1沉砂池排砂系统重力排砂1套2.2沉淀池排泥系统重力排泥1套2.3沉淀池提升泵Q=35m3/h2台1用1备2.4污水冷却塔Q=35m3/h，80301套2.5水解酸化池搅拌器2台2.6事故池提升泵Q=35m3/h1 台2.7厌氧

17、池搅拌器2台2.8好氧池鼓风机Q=40m3/min，P=0.05MPa 2台1用1备，1台变频2.9好氧池填料组合填料2.10硝化液回流泵Q=35m3/h2 台1用1备2.11MBR鼓风机Q=20m3/min，P=0.05 MPa1台2.12MBR池污泥回流泵Q=35m3/h2台1用1备2.13MBR自吸泵Q=20m3/h，H=10m，N=7.5kw3台2用1备2.14MBR膜组件平板膜2800m22.15MBR化学清洗系统1套可合用2.16醋酸钠加药系统1套3深度处理单元3.1调节池搅拌器2台3.2纤维过滤器35m2/h2台1用1备3.3催化臭氧池提升泵潜水泵，Q=45m3/h，H=10m

18、2台1用1备3.4臭氧发生器2kg/h3台1用1备3.5循环水泵Q=40m3/h，H=7m 4台2用2备3.6反冲水泵Q=160m3/h，H=20m2台1用1备3.7反洗风机Q=12m3/min，P=0.08MPa，2台1用1备4污泥处理单元4.1排泥泵Q=15m3/h2台1用1备4.2板框压滤机5m21台5 投资成本估算 一、新增土建部分名称规格数量结构形式造价（万元）熄焦水沉砂池0.2516m1钢砼0.105熄焦水沉淀池1.516m1钢砼0.63熄焦水事故池13.2564m31钢砼22.26熄焦水水解酸化池14.5144m2钢砼56.84熄焦厌氧池14.5144m2钢砼56.84熄焦好氧池

19、14.5324m1钢砼129.92熄焦水MBR池14.54.54m1钢砼18.27熄焦水中间水池3.544m1钢砼3.92深度处理调节池1144m1钢砼12.32催化臭氧氧化池6.43.27m1 钢砼10.0352脱气池43.24m1钢砼3.584熄焦水污泥池4.13.24m1钢砼3.6736工作间（臭氧发生间，泵房，加药间）290m21钢砼25小计343.4二、新增工艺设备设备名称规格型号数量单价（万元）总价（万元）MBR膜组件平板膜1600m20.02235.2MBR自吸泵Q=10m3/h3台0.51.5MBR池风机Q=10m3/min2台1530MBR池污泥回流泵Q=20m3/h2台0.30.6沉砂池排砂系统重力排砂1套55沉淀池排泥系统重力排泥1套55沉淀池提升泵Q=35m3/h2台0.51污水冷却塔Q=35m3/h，80301套11水解酸化池搅拌器-2台2.55事故池提升泵Q=35m3/h1台0.50.5厌氧池搅拌器-2台2.55好氧池鼓风机Q=40m3/min,P=0.05MPa22550好氧池填料组合填料928m30.0043.712硝化液回流泵Q=35m3/h2台0.