小型焦化廢水處理廠工藝設計

1、 畢業(yè)設計開題報告學 生 姓 名：學號 ：系 部：冶金化工系專 業(yè)：煤炭深加工與利用論 文 題 目：小型焦化廢水處理廠工藝設計指導教師: 畢 業(yè) 設 計 開 題 報 告一論文研究目的及意義：水是生命的源泉，是人類賴以生存和發(fā)展的不可缺少的最重要的物質資源之一。當前，全球都面臨著水資源缺乏、水質惡化的嚴峻形勢，水污染問題成為當今世界面臨的重要環(huán)境問題之一。我國人均水資源占有量僅為2300m3，是世界上人均占有量的1/4，屬世界十二個貧水國之一，所以加強對新污染源的控制，改善老資源處理條件，才能從根本上改變我國水質惡化的現(xiàn)狀。在現(xiàn)代工業(yè)中，沒有一個工業(yè)部門是不用水的，也沒有一項工業(yè)不和水直接或間接

2、發(fā)生關系。在用煤制焦炭和煤氣凈化及焦化產品回收的過程中，會產生大量以含酚為主的高濃度有機廢水，簡稱焦化廢水。焦化廢水的處理一直是國內外污水處理領域的一大難題，幾十年來尚未出現(xiàn)突破性的研究成果。焦化廢水水量大，水質復雜，含有焦油、苯、酚、氟化物、氨氮、硫化物等污染物，是典型的有毒工業(yè)廢水，其成分不但難以生物降解，對環(huán)境造成嚴重污染同時也危害人類健康。隨著人們對環(huán)境認識的不斷深入，國家對環(huán)保的要求也日趨嚴格。在污水綜合排放標準（GB8979-96）中規(guī)定，對新建廠，要求外排污水中的氨氮質量濃度小于15mg/L。對排放重點保持水域的具有致癌性的Bop一類污染物，要求裝置出口小于30mg/L。由于焦化

3、污水中大量存在氨氮及一些致癌性芳烴，其超標排放對于環(huán)境造成了相當嚴重的污染。因此，為減輕總排污水處理負荷，提高回用水水質，擴大中水回用途徑，需對焦化廠生物處理出水進行深度處理，回收利用，這樣既減少廢水的排放量，同時也減少了工業(yè)新水用量，對減輕環(huán)境污染、節(jié)約水資源和整個行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展均具有重要的意義。本次畢業(yè)設計此課題的目的主要在于對成分復雜難處理的焦化廢水有一個深刻的認識，使理論與實際得到充分的結合。鍛煉自己的設計能力，強化自己的專業(yè)能力。本次畢業(yè)設計要求總平面布置圖，通過設計和繪圖，使我們系統(tǒng)的熟悉和掌握總圖設計方面的內容體系、操作程序，培養(yǎng)我們具有綜合運用所學的理論知識去解決實際問題的能

4、力，為今后從事工程實際設計打下基礎。參考文獻：1胡紅偉，歐陽華澎，吳俊峰.A/O+混凝處理焦化廠廢水運行效果分析J.水處理技術，2011,39（9）：123-125.2田穎，王麗華，常瑞卿，丁紅，王金梅.焦化廢水深度處理試驗J.環(huán)境工程，2011,29（3）：1-5.3楊云龍，白曉平.焦化廢水中幾種典型難降解有機物的特性研究及處理技術J.重慶環(huán)境科學，2001,23(4)：39-41.4李亞新，趙義，岳秀萍，周鑫，楊懷旺，杜金成，姚潤生，馬健安.生物膜法A2/O2焦化廢水處理系統(tǒng)缺氧反應器工藝特性J.INDUSTRIAL WATER & WASTE WATER 工業(yè)用水與廢水,2008,39（

5、1）：15-19.5田海，孫冰潔（太鋼不銹鋼股份有限公司焦化廠，山西 太原 ）.太鋼焦化廠廢水處理工藝優(yōu)化及改進J.應用技術 Applied Technology，20106李長慶.厭氧-缺氧/好氧工藝處理焦化廢水生產性試驗研究J.給水排水1996，22，（12）:54.7金兆豐，余志榮. 污水處理組合工藝及工程實例M.北京：化學工業(yè)出版社.20038馮瑞.生物膜A_2_O_2工藝處理焦化廢水的好氧反應器工藝特性中試研究D.太原：太原理工大學9沈耀良，王寶貞.廢水生物處理新技術理論與應用M.北京：中國環(huán)境科學出版社.2001,167-227.10甘樹應，楊青，陳季華，等.前置生物脫氮法處理有機

6、廢水的工程設計J.中國給水排水，2000，16(8):25.11馬雁林. 焦化廢水生物脫氮處理開工調試J. 給水排水，2000，26(12):51.12麥文寧.生物化工廢水處理技術及工程實例M.第一版.北京：化學工業(yè)出版社、環(huán)境科學與工程出版中心.200213鄭育毅，廖滿瓊，林金畫. 生物膜-活性污泥聯(lián)合工藝在高濃度工業(yè)廢水處理中的應用J. 給水排水，2001，27(10):61.14高廷耀，顧國維，周琪.水污染控制工程（下冊）M.3版.北京：高等教育出版社，2007.15白曉慧.超聲波技術與污水污泥及難降解廢水處理M.工業(yè)水處理，2000,20（12）：8-10.16范瀟夢，王紹文，王鶴立等

7、.高分散、高傳質好氧生化反應器的處理效果J.中國給水排水，2002，18(2):46. 17王秀蘅，劉俊新，李偉光. A/O活性污泥系統(tǒng)與生物膜系統(tǒng)處理煤氣廢水試驗研究J. 給水排水，1997，23(12):25. 畢 業(yè) 設 計 開 題 報 告二本課題要研究或解決的問題和擬采用的研究手段（途徑）：1、本課題要研究的問題：現(xiàn)代煉焦化學工業(yè)以煙煤為原料，在隔絕空氣條件下，加熱到960-1000，得到煉鋼所需的焦炭。焦化廠除生產焦炭和煤氣外，還回收苯、氨、酚等化工產品。焦化廢水主要包括煤氣的初冷階段煤氣冷凝水、煤氣終冷水、煤氣洗滌水和煤氣發(fā)生站的煤氣洗滌水、精苯分離水、氣柜廢水、焦爐水封水及其它場

8、合產生的污水。焦化廢水成分多，組分復雜、濃度高、毒性大、難降解。廢水中含有數十種無機和有機化合物，其中無機化合物主要是大量銨鹽、硫、硫化物、氰化物等；有機化合物除酚外，還有聯(lián)苯、吡啶、吲哚和喹啉等有機污染物。污染物色度高，屬較難生化降解的高濃度有機工業(yè)廢水。焦化廢水中COD，NH3-N和揮發(fā)酚等污染物濃度高，這些污染物會對人類、水產及農作物都有極大危害。焦化廢水中的氨氮是一種不穩(wěn)定的物質，在微生物作用下反應生成NO2、NO2-，NO3-是一種致癌物質，并引起胎兒畸形，NO3-會破壞血液結合氧的能力，若飲用NO3-含量超過10mg/l的水會引起高鐵血紅蛋白癥，甚至發(fā)生窒息現(xiàn)象。大量的氨氮排入水體

9、會造成水體富營養(yǎng)化。因此，降低廢水中的氨氮含量對減輕焦化廢水對環(huán)境的危害具有重要意義。為有效地控制水體污染、減少廢水排放量，本課題結合焦化廢水的特性、來源、危害，具有針對性、適用性的對焦化廢水處理工藝設計，使其達到行業(yè)排放標準。2、擬采用的研究手段：比較法目前焦化廢水一般按常規(guī)方法先進行預處理，然后進行生物脫酚二次處理。但是，焦化廢水經上述處理后，外排廢水中氰化物、COD及氨氮等指標仍然很難達標。針對這種狀況，近年來國內外學者開展了大量的研究工作，找到了許多比較有效的焦化廢水治理技術。這些方法大致分為生物法、化學法、物化法和循環(huán)利用等4類。2.1生物處理法生物處理法是利用微生物氧化分解廢水中有

10、機物的方法，常作為焦化廢水處理系統(tǒng)中的二級處理。目前，活性污泥法是一種應用最廣泛的焦化廢水好氧生物處理技術。這種方法是讓生物絮凝體及活性污泥與廢水中的有機物充分接觸；溶解性的有機物被細胞所吸收和吸附，并最終氧化成為最終產物（主要是CO2）非溶解性有機物被轉化為溶解性有機物 二沉池 空氣曝氣池進水 出水 回流污泥 剩余污泥 但是采用該技術，出水中的CODcr、BOD5、NH3-N等污染物指標均難于達標，特別是對NH3-N污染物，幾乎沒有降解作用。近年來，人們從微生物、反應器及工藝流程幾方面著手，研究開發(fā)了生物流化床、固定化生物處理技術及生物脫氮技術等。這些技術的發(fā)展使得大多數有機物實現(xiàn)了生物降解

11、處理，出水水質得到了很大改善，使得生物處理技術成為一項很有發(fā)展前景的廢水處理技術。2.2化學處理法2.2.1催化濕式氧化技術催化濕式氧化技術是在高溫、高壓條件下，在催化劑作用下，用空氣中的氧將溶于水或在水中懸浮的有機物氧化，最終轉化為無害物質N2和CO2排放。 2.2.2焚燒法焚燒法治理廢水始于20世紀50年代。該法是將廢水呈霧狀噴入高溫燃燒爐中，使水霧完全汽化，讓廢水中的有機物在爐內氧化，分解成為完全燃燒產物CO2和H2O及少許無機物灰分。焦化廢水中含有大量NH3-N物質，NH3在燃燒中有NO生成，NO的生成會不會造成二次污染是采用焚燒法處理焦化廢水的一個敏感問題。研究發(fā)現(xiàn)NH3在非催化氧化

12、條件下主要生成物是N2，不會產生高濃度NO造成二次污染。從而說明，焚燒處理工藝對于處理焦化廠高濃度廢水是一種切實可行的處理方法。然而，盡管焚燒法處理效率高，不造成二次污染。2.2.3臭氧氧化法臭氧是一種強氧化劑，能與廢水中大多數有機物，微生物迅速反應，可除去廢水中的酚、氰等污染物，并降低其COD、BOD值，同時還可起到脫色、除臭、殺菌的作用。2.2.4等離子體處理技術等離子體處理技術是利用高壓毫微秒脈沖放電所產生的高能電子(520eV)、紫外線等多效應綜合作用，降解廢水中的有機物質。等離子體處理技術是一種高效、低能耗、使用范圍廣、處理量大的新型環(huán)保技術，目前還處于研究階段。有研究表明，經等離子

13、體處理的焦化廢水，有機物大分子被破壞成小分子，可生物降解性大大提高，再經活性污泥法處理，出水的酚、氰、COD指標均有大幅下降，具有發(fā)展前景。但處理裝置費用、較高，有待于進一步研究開發(fā)廉價的處理裝置。2.2.5光催化氧化法目前，這種方法還僅停留在理論研究階段。這種水處理方法能有效地去除廢水中的污染物且能耗低，有著很大的發(fā)展?jié)摿?。但是有時也會產生一些有害的光化學產物，造成二次污染。由于光催化降解是基于體系對光能的吸收，因此，要求體系具有很好的透光性。所以，該方法適用于低濃度、透光性好的體系，可用于焦化廢水的深度處理。2.2.6電化學處理技術電化學處理技術的基本原理是使污染物在電極上發(fā)生直接電化學反

14、應或利用電極表面產生的強氧化性活性物質使污染物發(fā)生氧化還原轉變。目前的研究表明，電化學氧化能力強、工藝簡單、不產生二次污染，是一種前景比較廣闊的廢水處理技術。2.2.7化學混凝和絮凝化學混凝和絮凝是用來處理廢水中自然沉淀法難以沉淀去除的細小懸浮物及膠體微粒，以降低廢水的濁度和色度，但對可溶性有機物無效，常用于焦化廢水的深度處理。該法處理費用低，既可以間歇使用也可以連續(xù)使用。2.3物理化學法2.3.1吸附法 吸附法就是采用吸附劑除去污染物的方法?；钚蕴烤哂辛己玫奈叫阅芎头€(wěn)定的化學性質，是最常用的一種吸附劑?；钚蕴课椒ㄟm用于廢水的深度處理。但是，由于活性炭再生系統(tǒng)操作難度大，裝置運行費用高，在

15、焦化廢水處理中未得到推廣使用。2.3.2利用煙道氣處理焦化廢水由冶金工業(yè)部建筑研究總院和北京國維達環(huán)保公司合作研制開發(fā)的“煙道氣處理焦化剩余剩余氨水或全部焦化廢水的方法”已獲得國家專利。該技術將焦化剩余氨水去除焦油和SS后，輸入煙道廢氣中進行充分的物理化學反應，煙道氣的熱量使剩余氨水中的水分全部汽化，氨氣與煙道氣中的SO2反應生成硫胺。2.4廢水循環(huán)利用將高濃度的焦化廢水脫酚，凈化除去固體沉淀和輕質焦油后，送往焦爐熄焦，實現(xiàn)酚水閉路循環(huán)。從而減少了排污，降低了運行等費用，但是此時的污染物轉移問題也值得考慮。3、預采用方法：由于生物處理方法既方便又經濟合理，本次設計采用生物處理方法，其方法有A/

16、O法、A2-O法、SBR法、生物膜法、生物接觸氧化和曝氣生物濾池等方法。3.1 A/O法 A/O活性污泥法是一種改進的活性污泥法工藝流程如圖：沉淀池好氧池缺氧池 硝化液回流進水 出水 A/O工藝是一種有回流的前置式反硝化生物脫氮工藝，在缺氧池中進行反硝化，在好氧池中進行含碳有機物的去除、含氮有機物的氨化和氨氮的硝化。在好氧池中，發(fā)生硝化反應，氨氮被氧化為亞硝酸鹽氮和硝酸鹽氮。A/O工藝具有很多優(yōu)點：原污水的大量有機物為反硝化提供了充分的外加碳源，節(jié)省了外加碳源的費用；好氧池在缺氧池之后，經缺氧池去除一部分有機物后，好氧池負荷降低，可以對殘留的有機物進一步有效去除及完成氨氮的充分硝化；缺氧池前置

17、可以起到生物選擇器的作用，有利于控制污泥膨脹。A/O法雖然較普通的活性污泥法有很大的改進，但是依然不能有效地處理焦化廢水，原因是焦化廢水中的難降解有機物很難在A/O系統(tǒng)中得到降解，而焦化廢水中的有毒物質對硝化菌的抑制作用也不能得到消除或減輕。3.2 SBR（序批式活性污泥法） SBR是在同一反應器中，通過程序化控制進水、曝氣反應、沉淀、排水、排泥等五個階段，順序完成缺氧、厭氧和好氧過程，實現(xiàn)對廢水的生化處理。SBR工藝用于處理高濃度和難降解的有機物及生物脫氮、除磷、硫時，均可獲得比常規(guī)活性污泥好得多的出水水質。3.3 生物接觸氧化池 生物接觸氧化池是利用固著在填料上的生物膜，吸附和網捕水中有機

18、物，并將之氧化分解使污水得到凈化。此工藝容積負荷高、處理時間短、能耗小、易于維護。但是，與活性污泥法相比，工藝構造要復雜些，增加了設計、施工地工作量和難度。3.4 曝氣生物濾池 曝氣生物濾池是在濾池中裝填一定量粒徑較小的粒狀濾料，濾料表面生長著生物膜，濾池內部曝氣。污水流經時，由于濾料具有大的比表面積，其上高濃度的生物膜能夠對污水進行快速凈化；同時，污水流經時，濾料呈壓實狀態(tài)，利用濾料粒徑較小的特點及生物膜的絮凝作用，濾料可截流污水中的懸浮物并進行生物膜的更新。此工藝具有高水力負荷、高容積負荷及高的生物活性，具有生物氧化降解和截流SS的雙重功能，生物處理單元之后不需再設二次沉淀池，但是本工藝費

19、用高，需定期進行反沖洗，清洗濾料中SS以及更新生物膜。3.5 AAO工藝AAO工藝是一種典型的脫氮除磷工藝，其主要由厭氧區(qū)、缺氧區(qū)、好氧區(qū)組成，能夠同時做到脫氮、除磷和有機物的降解。原污水和回流污泥一起進入生物選擇段，進行泥水和生物相優(yōu)選，進入厭氧段實現(xiàn)磷的釋放后進入缺氧段，硝化液通過內循環(huán)回流到缺氧段前，在缺氧反應段中完成反硝化脫氮后進入好氧段，好氧反應段中實現(xiàn)BOD去除、硝化和磷的吸收去除。AAO工藝的主要特點：（1）本工藝在系統(tǒng)上可以稱為最簡單的同步脫氮除磷工藝，總的水力停留時間少于其他同類工藝；（2）在厭氧(缺氧)、好氧交替運行條件下，絲狀菌不能大量增值，不會發(fā)生污泥膨脹，SVI值一般均小于100，有利于生物處理后泥水分離；（3）運行中不需投藥，兩個A段只需輕緩攪拌，以不增加溶解氧濃度，運行費用較低。（4）由于厭氧、缺氧和好氧三個區(qū)嚴格分開，有利于不同微生物菌群的繁殖生長，因此脫氮除磷效果較好。（5）增加了生物選擇段，實現(xiàn)了生物活性的選擇性要求。4、具體采用技術：表一 （焦化廠廢水一般組成成分及含量）成分CODBOD5氨氮pH含量mg/l2500-45001200-2000400-10006.5-8.5成分酚油分氰化物色度含量mg/l150-200200-100010-201000-2500經過對焦