废水处理设计方案

1、工艺设计及设备选型方案一、基本设计条件1、原有污水处理工艺流程山西襄矿集团沁县华安焦化有限公司污水处理满足国家及相关行业标准。要求流量为130n3/h （其中年产130万吨的焦化装置焦化废水处理流量为：100m3/h , 焦炉煤气综合利用制液化天然气（LNG项目建成投产后将产生流量为 30m/h 生产废水也将一并引至该污水处理厂集中处理）。包括本工程及相关配套设施的设计、采购、施工、安装调试、负荷试车、试运行、完成功能考核、人员培训、技术服务直至竣工验收合格，以及缺陷修复、在质量保证期内的工程质量保证/ 保修义务全过程的交钥匙工程。原来焦化废水处理系统设计文件包括：事故池及预处理、生化处理单元

2、、高级氧化单元、膜法深度处理单元及配套所有辅助设施。但高级氧化单元、膜法深度处理单元没有施工。实际上，已建设施工的内容主要包括：1）事故池1 座（平面尺寸20*18 ）2）调节池1 座（平面尺寸12*18 ）3）除油池1 座（平面尺寸： 12*7.85 ，分 2格）4）浮选系统1 套5）厌氧池2 座（总体尺寸：26*9 ）6）缺氧池2 座（总体平面尺寸： 26*13 ）7）好氧池2 座（总体尺寸：35*26*5.9 ）8）二次沉淀池1座（14ml9 ）混凝沉淀池1座（12ml10）污泥浓缩池1座（6m）11）鼓风机 3 台，D60-1.7, N=185KW12）综合厂房1座（平面尺寸：6*44

3、.5 ）13） 1#集水池1座（平面尺寸：4*10）14） 2#集水池1座（平面尺寸：4*6）15） 3#集水池1座（平面尺寸：4*5）16）清水池1座（平面尺寸：4*7）17）污泥脱水机1套。（2）、现有工艺流程：蒸氨废水一除油池一气浮池-调节池-厌氧池-缺氧池-好氧池一二次沉淀池一混凝沉淀池-清水池（达标后送熄焦沉淀池）。现有工艺出水水质：污染因子单位数值CODcrmg/L 150氨氮mg/L 15挥发酚mg/L0.5氟化物mg/L0.5硫化物mg/L1.0PH一6.0-9.0SSmg/L70石油类mg/L5（3）、提标改造要求1 ）、业主拟推荐的方案，原二次沉淀池出水一二段缺氧给水泵一二

4、段缺氧池一二段好氧池一二段沉 淀池-催化氧化装置一浮选给水泵一超效纳米浅层气浮装置一原来的混凝沉淀 池一处理后达标水（外排或熄焦）注：投标方案，不限于此，也可以采用其它方案。2 ）、提标改造的水质指标：通过减少药剂投加量的手段，保证处理后达到炼焦化学工业水污染排放 标准（GB16171-2012表2间接排放六项指标要求，然后回用送至焦化厂用 于湿熄焦，用于熄焦的水质指标见表 2.1。表2.1用于熄焦（处理后浓水）的水质指标序号指标单位浓水指标要求1PH692悬浮物mg/L503CODcrmg/L1004氨氮mg/L 155挥发酚mg/L0.36易释放富化物mg/L0.2通过其它技术也可以通过调

5、整药剂投加量的手段，保证本工程外排出水满足炼焦化学工业污染物排放标准（GB16171-2012表2直接排放标准，详见表2-2设计出水水质序号项目单位直接排放备注1pH值无量纲6-92悬浮物mg/L503化学需氧量（COD）mg/L804氨氮mg/L105五日生化需氧量（BOD）mg/L206总氮mg/L207总磷mg/L1.08石油类mg/L2.59挥发酚mg/L0.3010硫化物mg/L0.5011苯mg/L0.1012富化物mg/L0.2013多环芳炫（PAHSmg/L0.0514苯并（a）花w g/L0.03 p g/L投标方案要考虑两种出水的不同要求，一次同步建成二、设计依据投标方在设

6、计及供货中，严格按照以下行业的标准规范进行设计、制造和 检验。对于进口设备，采用国际标准，并提供转换资料。这些标准和规范必须 米用最新版本。中华人民共和国环境保护法（1989年12月）中华人民共和国水污染防治法（1996年5月）GB8978-1996污水综合排放标准GB3095-1996环境空气质量标准GB12348-2008工业企业厂界噪声标准GB50141-2008给水排水构筑物施工及验收规范GB50069-2002给水排水工程构筑物结构设计规范GB50007-2002建筑地基基础设计规范GB50011-2001建筑抗震设计规范GB50014-2006室外排水设计规范GB50010-200

7、2 混凝土结构设计规范GBZ1-2002 工业企业设计卫生标准GB50034-1992 工业企业照明设计标准GB50054-92工业与民用供配电系统设计规范JB/T2932-1999水处理设备技术条件GB/T13992.1-92 水处理设备性能试验总则GB/T13384-97 机电产品包装通用技术条件GB/T 5656-94 化工离心泵技术条件GB 10889 89 泵的振动测量与评价方法GB 3216 89 离心泵，混流泵，轴流泵和旋涡泵试验方法GB/T 8196-2003 机械安全 防护装置 固定式和活动式防护装置设计与制造一般要求JB/T 7258-94 一般用途离心风机技术条件HG/T

8、 20505-2000过程测量和控制仪表的功能标志及图形符号HG/T 20507-2000自动化仪表选型规定HG/T 20509-2000仪表供电设计规定HG/T 20510-2000仪表供气设计规定HG/T 20511-2000信号报警、安全联锁系统设计规定HG/T 20512-2000仪表配管配线设计规定HG/T 20514-2000仪表及管线伴热和绝热保温设计规定HG/T 20515-2000仪表隔离和吹洗设计规定HG/T20699 2000自控设计常用名词术语HG/T 20573-95分散型控制系统工程设计规定HG/T20700 2000可编程控制器系统设计规定HG/T21581 95

9、自控安装图册GB/T2624-93流量测量节流装置用孔板，喷嘴和文丘里管测量充满圆管的流体流量IEC 581热电偶IEC 751-86工业铂电阻温度计传感器GB50093 2002自动化仪表工程施工及验收规范GBJ131-90自动化仪表安装工程质量检验评定标准HG2059220635-97钢制管法兰、垫片、紧固件GB113-9128钢制管法兰GB50139-2000建筑工程监理规范GB50016-2006建筑设计防火规范GB50231-1998机械设备安装工程施工及验收通用规范HGJ8-87化工设备管道外防腐设计规定CECS7：5 95 带式压滤机污水污泥脱水设计规范GB50052-1995供

10、配电系统设计规范GB50054-95低压配电设计规范GB50046-95工业建筑防腐设计规范GB50068-2001建筑结构设计可靠度统一标准GB50108-2001地下工程防水技术规范GB5009-2001建筑结构荷载规范CECS06:88栅条、絮凝池设计标准CECS50:1993滤池设计规程HG/T3923-2007循环冷却水用再生水水质标准地表水环境质量标准 GB3838-2002隐蔽工程：按隐蔽工程所规定的项目进行。有关的设计规范及设计手册。三、废水处理工艺方案(一) 焦化废水来源及特点介绍1、系统废水来源焦化厂主要以生产焦炭和煤气为主，另外还回收苯、焦油、氨、酚等化工产品。(1) 原

11、料煤附带的水分和煤中化合水，在生产过程中形成废水。煤的自由水分一般为8-12%，化合水份为2%。自由水分在炼焦过程中挥发逸出。同时，煤裂解析出化合水。水蒸气随煤气集气管，经氨水喷淋和初步冷却器冷却，生成大量剩余氨水。它的特点是：含高浓度氨、酚、氰、硫化物、及其它多环和杂环类有机物，这是焦化废水治理的重点。(2) 生产废水分为生产净排水和生产废水两部分。生产净排水主要分为间接冷却水、蒸汽冷却水，基本不含污染物。生产废水来源于与物料直接接触水，主要有原料带入和煤干馏生成的化合水两个方面。生产废水排放点主要有以下 环节： 炼焦车间熄焦时熄焦塔排放的熄焦废水，含有焦尘及微量的挥发酚、氰化物等污染物。熄

12、焦补充水全部采用的是污水处理站排放的废水，以节约新 鲜水。 冷鼓工段焦油氨水分离形成的剩余氨水含有焦油、NH4+-N、COR酚、氰、硫化物等污染物。 炼焦车间上升管水封、冷鼓、脱硫、氨回收过程设备水封和管道水封装置、冲洗地坪及其他排水，含有焦油、NH4+-N、COR硫化物等污染物。 硫氨工段油水分离器等设备排出的污水，含有NH4+-N、COD挥发酚等污染物。 粗苯工段油水分离器等设备排出的污水，主要成分为油、COD等。 冷却循环系统排出的循环外排水，含有盐类物质，污染成分少，可全 部复用。 生活污水，污染物为 COD BOD NH4+-N、石油类、SS等。 煤气管道冷凝水，含有酚、CN、NH3

13、、硫化物等。 化学水处理系统排水，含有一定的酸性。高炉煤气水和转炉煤气水，主要污染物为SS和COQ2、焦化废水特点受原煤性质、炼焦工艺、化工产品回收方式、季节等因素的影响，在焦炭炼制、煤气净化及化工产品回收过程中产生的焦化废水其水质成分及其含量有显著差异，组成焦化废水的污染物一般由NH4+-N、富化物、硫化物、硫富酸盐、酚类化合物、多环芳香族化合物及含氮、氧、硫的杂环有机化合物等组成，总体性质表现为NH4+-N、酚类及油份浓度高、有毒及抑制性物质多、生化处理过程中难以实现有机污染物的完全降解、对环境构成严重污染，是一种典型的高 浓度、高污染、有毒、难降解的工业有机废水。(1) 废水成分复杂，含

14、有数十种无机和有机化合物，其中无机化合物主要含有大量铵硫氰化物、硫化物、氰化物等，有机化合物主要有酚类，单环及多环芳香族化合物，同时也含有氮、硫、氧等杂环化合物等。(2) 废水中污染物浓度高，难于降解，由于焦化废水氮的存在，致使生物净化所需的氮源过剩，废水中的 NH4+-N的浓度可超出500mg/L, COD的浓度 可超过4000mg/L,酚的含量可超过700mg/L,由于污染物浓度高，给处理达标 带来较大困难。(3)废水排放量大，每吨焦用水量大于2.5吨，一般40x 140/a设计能力的焦化厂排废水量将超出 1000t/d 。(4) 危害大，焦化废水中多环芳烃不但难以降解，通常还是强致癌物质

15、，不但会对环境造成严重污染，同时也直接威胁到人类健康。(二) 工艺对比由于废水成分复杂且污染物浓度高，难于降解。因此经过前段生化后的出水可生化性很差，很难进一步的通过生化工艺将剩余污染物去除。因此需要考虑采用物理化学的方法来处理，提高可生化性后再进行生化处理或者直接处理达标。对于该类难生化的污水，物理化学方法常用的有两大类，吸附与混凝沉淀、高级氧化技术。1. 吸附及混凝沉淀1.1 吸附法吸附法处理废水，就是利用多孔性吸附剂吸附废水中的一种或几种溶质，使废水得到净化。常用吸附剂有活性炭、磺化煤、矿渣、硅藻土等。这种方法处理成本高，吸附剂再生困难，不利于处理高浓度的废水。膨润土粘土矿对焦化废水中氨

16、氮的吸附作用，研究表明天然膨润土能够有效地吸附焦化废水中的氨氮；颗粒膨润土的吸附效果优于粉状膨润土。粉末活性炭和柱状活性炭对焦化废水 COD的去除效率，结果表明，粉末 活性炭对COD的去除率可高达98.5%;同时，粉末活性炭的颗粒有一个最佳尺 寸范围，粒径为0.09mm的粉末活性炭对焦化废水COD的去除率最高。粉煤灰处理废水是近几年粉煤灰综合利用研究的热点之一。粉煤灰主要成分是二氧化硅和硅酸盐。用粉煤灰作为吸附剂深度处理焦化废水时，脱色效果好，对COD挥发酚、油等的去除效果好，费用低。粉煤灰处理废水的机理得到了初步认识，其作用基本上以吸附为主，包括物理吸附和化学吸附，吸附规律符合Freundl

17、ich 吸附等温式。粉煤灰作吸附剂净化处理焦化生化出水废水的研究，指出，当粉煤灰添加量为1.5g/100mL和浸渍时间为20-25min的条件下，处理后的废水除氨氮外， 其他各项指标均可达到外排标准。不足之处 ： 由于大规模工程类应用需要消耗大量的吸附剂，因此处理成本高，且设备规模大，因此占地面积大、投资也高。同时由于吸附剂的消耗量大，因此吸附剂以及使用后的废吸附剂的储存设施、运输费用都高，这样也增加了占地面积及一次性投资，同时也增加了运行成本。1.2 混凝沉淀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，中和废水中某些物质表面所带的电荷，使这些带电物质发生凝集。混凝法的

18、关键在于混凝剂，目前国内焦化厂家一般采用聚合硫酸铁（PFS）助凝剂为聚丙烯酰胺（PDM）。混凝澄清法在焦化废水处理中的应用，生产实践证明，采用混凝澄清法对焦化生化后废水进行深度处理，聚合硫酸铁（PFS的投加量在20-30mg/L,聚丙烯酰胺的投加量在 0.25-0.13mg/L,能够去除45%COD 37% 的氰化物，达到较好效果。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废水进行综合治理，使出水中 COD158mg/L NH4+-NO+3CQ由于反应是在较高温度、压力下进行的，要求设备耐高温、耐腐蚀，所采 用催化剂也较昂贵，故基建投资较高。该工艺对于低浓度污水虽不合适

19、，但对高浓度且难生化降解的有机污水、废液，不失为较理想的处理工艺。杜鸿章等研制出适合处理焦化厂蒸氨、脱酚前浓焦化污水的湿式氧化催化剂，该催化剂活性高，耐酸、碱腐蚀，稳定性高，适用于工业应用，对CODcr及 NH4+-N 的去除率分别为99.5%及 99.9%。（ 2）光催化氧化法利用光化学（AOP氟化降解废水中污染物是近20年来迅速发展的新领域。研究表明，若水样中存在氧化剂或半导体粉末催化剂，经过一定强度的光照射，便能产生多种形式的活性氧和自由基，使溶解或分散于水中的有机物氧化，直到矿化成水、CQ和其它无机物。它是用光敏化半导体为催化剂，以H2O和O2为氧化剂，在化学氧化和紫外光辐射的共同作用

20、下，使有机物氧化降解。 AOP技术特别适合不饱和有机化合物、芳烃和芳香化合物的降解，且反应条件温和，无二次污染。现己开发的人工光源（如汞灯、氛灯系列）或日光均可用于光解。对目前某些生化法或化学法难降解的高浓度有机废水，可先用AOPi术氧化，使难降解的大分子变成小分子，再辅以常规方法处理。朱春媚等人试验证明，用该法处理焦化废水，挥发酚的去除率可达86.3-100%。高华等人研究在焦化废水中加入催化剂粉末，在紫外光照射下鼓入空气。结果表明该方法可将包括多环芳炫（PAH庙内的所有有机毒物和颜色有效去除。紫外光催化氧化法较普通光氧化法具有去除能力强、反应迅速的特点，颇有发展前途。曹曼等人用光催化氧化法

21、处理焦化废水，并研究了催化剂、pH、温度和时间对处理效果的影响，研究发现，加入催化剂后，经过紫外光照射1h ，可使废水中所有的有毒物和颜色全部除去。（ 3）均相催化氧化法均相催化氧化法通过向反应溶液中加入可溶性的催化剂，以分子或离子水 平对反应过程起催化作用。研究最为广泛深入的 Fenton 试剂法即属于均相催化氧化，它用H2O2为氧化剂，Fe2+或Fe3+为催化剂，以加快H2O2分解为OH, 使溶液中的有机物被OH迅速氧化降解。朱静等人利用Fenton试剂对焦化废水进行初步的处理，使其 CODc去除率 达80砌上，再用活性炭进行深度处理，使 CODcr2mol/L厌氧氨氧化菌的活性就会完全抑

22、制。所以此工艺不能放在好氧后，水中的剩余溶解氧会使整个工艺彻底失败。4）温度要求温度是影响厌氧氨氧化反应器启动的一个重要因素，多数启动研究都将温度控制在3035，常温下启动厌氧氨氧化反应器的报道很少见。而实际工程中温度往往较难控制或者成本较高。5）控制点多厌氧氨氧化反应的影响因素主要有温度、 pH 值、 DO 、氨氮与亚硝态氮的比值、溶解氧、可降解的有机物等，条件不适宜时难以成功启动厌氧氨氧化反应器。造成控制非常的严格，有一个条件不适合，都会影响厌氧氨氧化。6）启动时间非常漫长厌氧氨氧化反应器启动时间长，实验室一般需要 36 个月，工程应用启动时间更长，一般在一年以上，主要是因为厌氧氨氧化细菌

23、数量少，同时此细菌的繁殖很慢，繁殖倍增时间超过11 天，世界上第一座生产性装置的启动时间长达 3.5 年。7）氨氮与亚硝态氮的比值的影响保持较为恒定的氨氮与亚硝态氮的比值对厌氧氨氧化很重要，并且很难控制，如何实现这个目标仍是尚待解决的问题。8）低负荷、低去除率单级短程硝化-厌氧氨氧化工艺存在氨氮负荷和去除率低，运行不稳定等问题。9）目前全世界都处于研究阶段此工艺在少数发达国家有应用，但仍然处于研究阶段，在我国基本还停留 在实验室阶段，中试及以上的应用还未见报道。鉴于此，我单位不采用此工艺。3.3.5 A/O 工艺A/O 脱氮工艺是一种有回流的前置反硝化生物脱氮工艺，由前段缺氧池，后端好氧池串联

24、组成。该工艺与传统的生物脱氮工艺相比的主要特点如下：1)流程简单，构筑物少，大大节省了基建费用；2)在原污水C/N 较高时，不需外加碳源，以原污水中的有机物为碳源，保证了充分的反硝化，降低了运行费用，因此节能是A/O 法除氮的主要特色；3) 好氧池设置在缺氧池之后，可使反硝化残留的有机物得到进一步去除，提高出水水质；4) 缺氧池在好氧池之前，一方面由于反硝化消耗了一部分碳源有机物，可减轻好氧池的有机负荷，另一方面，也可起到生物选择器的作用，有利于控制污泥膨胀；同时，反硝化过程产生的碱度也可以补偿部分硝化过程对碱度的消耗；5) 该工艺在低污泥负荷、长泥龄条件下运行，因此系统剩余污泥量少，有一定稳

25、定性；6)便于在常规活性污泥法基础上升级改造；7) 混合液回流比的大小，直接影响系统的脱氮效率，一般混合液回流比取200%-500%，太高则动力消耗太大。太低，不能有效的去除总氮。鉴于以上优势，我单位处理本焦化废水采用A/O的进化工艺A2/O2工艺,并在好氧段将脱碳和脱氮分开，使反应器内菌种保持高效性，且在好氧段采用 我单位的专有技术，从而提高氧气的利用率，节省运行成本。基于以上的各类技术对比，以及结合我单位多年类似工程的经验，我单位 决定采用DY超电位电解+曝气生物滤池的主体深度处理工艺。处理工艺方案1.工艺流程废水利用原建利用原建利用原建 新增单元利旧,利用原有的后生化池和混凝沉淀池新增单

26、元达标外送2.工艺流程介绍利用原建筑清水池2.1 预处理单元（ 1）澄清槽由于焦化废水中含有较多的油类和SG对于各个系统的运行均有影响，因此设置澄清梢将废水中的主要油类和SS去除，保证后续系统和设备的稳定运行。（ 2）混凝气浮系统该单元主要去除绝大部分油类、悬浮物质和部分COR BOD,减轻后续生化系统的处理负荷，保证了后面蒸氨塔和生化处理的正常进行。混凝阶段污水中加入混凝剂达到压缩双电层或吸附电中和作用，使胶体脱稳。而高分子混凝剂具有的松散网状长链结构也对胶粒进行吸附达到聚集、架桥的目的。从而形成了絮状物的沉淀，而在其沉淀过程中的卷扫（网捕）作用也使得水中未被脱稳或者聚集的微粒部分随其下沉，

27、从而达到将水中的胶体、微粒等去除的目的。气浮就是向水中通入空气，产生微细的气泡，使水中的细小悬浮物、絮体等黏附在气泡上，随气泡一起上浮到水面，形成浮渣，达到去除水中悬浮物， 改善水质的目的。气浮的适用范围： 可用于分离含油污水中的悬浮物和乳化油； 可代替活性污泥法的二沉池，对曝气池出流混合液进行固液分离，或者取代已建二沉池的活性污泥工艺中的污泥浓缩池； 可分离回收工业废水中的有用物质，如造纸废水中的纸浆等； 可分离分子或离子状态存在的物质，如金属离子、表面活性剂等；气浮的优点： 气浮增加了水中的溶解氧，浮渣含氧，则不易腐化，有利于后续处理； 气浮表面负荷高，水力停留时间短，池深浅，体积小； 浮

28、渣含水率低，一般低于96%，排渣方便； 投加絮凝剂处理废水时，气浮法需药量较少；气浮可分为电解气浮、散气气浮和加压溶气气浮，其中以加压溶气气浮效果最为理想。加压溶气气浮优点： 在加压情况下，水中空气溶解度大，能够提供足够的溶气量，以满足不同要求的气浮要求； 突然减压释放产生的气泡直径小（20100区功，粒径均匀，微气泡上浮稳定，对液体扰动小，特别适用于松散絮体和细小颗粒的固液分离； 流程简单，维护方便。（ 3）蒸氨塔蒸氨在焦化废水处理中是一个非常重要的环节，焦化废水氨氮含量很高，用普通的生化法不能有效的去除，且高浓度的氨氮会对生化反应造成抑制作用，所以污水首先要进行蒸氨。本方案建议在保证蒸氨系

29、统塔顶温度的同时，保证液碱的加入量，使蒸氨后的废水pH 值在 9 左右，保证蒸氨出水氨氮 200mg/L4）隔油均和池在污水处理系统中，由于生物处理单元对污水的水质水量比较敏感，所以需设置合适尺寸的调节池，对不同时间进入处理系统的污水进行水质水量的调节。污水进入隔油均和池，污水在其中进行水量、水质的调节。废水水量和水质在不同时间内有较大的差异和变化，为使管道和后续构筑物正常工作，不受废水的高峰流量和浓度的影响，设置均和池，把排出的高浓度和低浓度的水混合均匀，保证废水进入后序构筑物水质和水量相对稳定，便于生物处理的稳定。该池利旧。2.2 生物处理单元（ 1）缺氧池、好氧池隔油均和池出水自流进入缺

30、氧池，缺氧池部分加装填料，并恢复潜水搅拌机功能，且缺氧池不进行间歇曝气，前部分主要用于进行缺氧反应，后部分起到水解酸化池的作用。水解酸化池进行水解酸化反应。厌氧微生物对于杂环化合物和多环芳烃中环的裂解，具有不同于好氧微生物的代谢过程，其裂解为还原性裂解和非还原性裂解。厌氧生化处理的主要目的是去除CO于口改善废水的可生化性。厌氧过程对于浓度较高的有机废水，可以将废水中的有机物分解为甲烷等，以气体的形式从池中排中，可以去除废水中大部分COQ同时，还可以将废水中的芳煌类有机质所带的苯、萘、蒽醌等环打开，提高难降解有机物的好氧生物降解性能，为后续的好氧生物处理创造良好条件。厌氧过程分为四个阶段：水解阶

31、段、酸化阶段、酸性衰退阶段及甲烷化阶段。水解发酵阶段是将大分子不溶性复杂有机物在细胞胞外酶的作用下，水解成小分子溶解性高级脂肪酸（醇类、醛类、酮类等），然后渗入细胞内。参与的微生物主要是兼性细菌与专性厌氧菌，兼性细菌的附带作用是消耗掉废水带来的溶解氧，为专性厌氧细菌的生长创造有利条件；产酸脱氢阶段是将水解发酵阶段的产物降解为简单脂肪酸（乙酸、丙酸、丁酸等）并脱氢，提高废水可生化性。水解酸化池是把反应控制在第二阶段完成之前，故水力停留时间短，效率高，同时提高了污水的可生化性。缺氧池出水自流进入好氧池好氧生化反应，与前端的缺氧池形成缺氧好氧、反硝化硝化处理。该反应是生物脱碳、脱氮的主要工艺单元。生化脱氮途径之一主要依靠硝化 反硝化两大类菌种，其生存环境也有所不同。硝化菌属专性自养型，