高氨氮COD焦化废水处理

高氨氮COD焦化废水处理

××钢铁公司煤化工厂焦化废水处理工程技术方案建设单位：××钢铁公司煤化工厂设计单位：扬州大学环境科学与工程学院2012年01月11日-15-n目录1概述-1-2设计基础-2-2.1设计依据-2-2.2设计范围-2-2.3设计规模-2-2.4设计原则-3-2.5废水产生过程-4-2.6废水水质与水量-4-3工艺设计-4-3.1废水中主要污染物来源分析-4-3.2工艺选择原理-5-3.3废水处理工艺流程-9-3.4工艺特点-9-4主要构筑物、设备参数及说明-10-4.1格栅-10-4.2隔油调节池-10-4.3混凝中和池-10-4.4SDN工艺（强化缺氧-好氧段）-11-4.5污泥池-11-4.6污泥压滤机-12-4.7排放口-12-5节能、环保、安全生产-12-5.1节能-12-5.2环保-12-5.3安全生产-12-6工程投资概算-13-6.1土建部分费用-113-6.2设备及主材费用-13--15-n6.3设计、指导调试费用-14-6.4总概算-14-7管理、运行费用分析-15-7.1耗电费用-15-7.2人工费-15-7.3药剂费-15-7.4总运行费-15--15-n××钢铁公司煤化工厂焦化废水处理工程技术方案1概述××钢铁公司煤化工厂是一个为钢铁生产配套的煤化工炼焦企业，炼焦过程以及化产回收过程所产生的废水具有氨氮和COD较高的特点。（以下资源来自百度文库<焦化废水特点及焦化废水处理(焦化废水处理时活性污泥的培养驯化及调试)>一文)焦化生产过程中排放出大量含酚、氰、油、氨氮等有毒、有害物质的废水。焦化废水主要来自炼焦和煤气净化过程及化工产品的精制过程，其中以蒸氦过程中产生的剩余氨水为主要来源。蒸氨废水是混合剩余氨水蒸馏后所排出的废水。剩余氨水是焦化厂最重要的酚氰废水源，是含氨的高浓度酚水，由冷凝鼓风工段循环氨水泵排出，送往剩余氨水贮槽。剩余氨水主要由三部分组成：装炉煤表面的湿存水、装炉煤干馏产生的化合水和添加入吸煤气管道和集气管循环氧水泵内的含油工艺废水。剩余氨水总量可按装炉煤14%计。剩余氨水在贮槽中与其它生产装置送来的工艺废水混合后，称为混合剩余氨水。混合剩余氨水的去向，有的是直接蒸氨，有的是先脱酚后蒸氨，有的是与富氨水合在一起蒸氨，还有的是与脱硫富液一起脱酸菜氨，脱酸蒸氨前要进行过滤除油。焦化厂还含一些其它废水，其所占比例不大，污染指标也较低，这里就不介绍了。(至此)-15-n××钢铁公司煤化工厂焦化废水处理工程技术方案根据国家环境保护的法规和节能减排政策，拟在××公司煤化工厂建设污水处理工程。主要工程内容为：生产污水处理工程。设计规模为65m3/d，进水水质指标为：表1.1　焦化废水各组分基本含量污染物CODCrSS挥发酚氰化物氨氮油含量mg/L4500500600200200250水质要求达到出水水质要求:表1.2　焦化废水各组分排放标准污染物CODCrSS挥发酚氰化物氨氮油排放标准mg/L1501500.50.52510另外，进水pH为3～5，排放标准为6~9.受××公司煤化工厂委托，我们对生产现场、污染源点位和原污水处理设施进行了现场考察，在此基础上提出本项目设计方案。2设计基础2.1设计依据1.××公司煤化工厂提供的有关水质、水量资料2.《中华人民共和国环境保护法》3.《中华人民共和国水污染防治法》4.《中华人民共和国水污染防治法实施细则》5.《污水综合排放标准》(GB8978-1996)6.《室外排水设计规范》(GB50014-2006)-15-n××钢铁公司煤化工厂焦化废水处理工程技术方案7.《给水排水工程结构设计规范》(GB50069-2002)8.《混凝土结构设计规范》(GB50010-2005)9.《工业与民用供配电系统设计规范》(GB3095-1996)2.2设计范围本治理方案包括废水处理站内的处理工艺、土建工程、设备、管道及电气安装工程。废水及给水进口从废水处理站区边线开始计算，动力线从污水处理站配电柜进线开始，排水至废水处理站界区边线止。2.3设计规模根据××公司煤化工厂提供的的有关资料，本工程设计规模为：65m3/d，按每天8小时运行设计。2.4设计原则满足国家和当地有关环境法规的要求，取得明显的环境、社会效益和污水污染物减排效益，使企业树立良好的社会形象。（1）严格执行国家环境保护的各项规定，确保处理后的废水水质达到有关排放标准；（2）采用成熟先进工艺，降低工程造价和运行费用；工艺设计与设备选型能够具有较大的灵活性和调节余地，能适应水质水量的变化，确保出水水质稳定、满足使用要求；（3）操作运行和维护管理应简便实用，可操作性强；工艺运行过程中考虑操作自动化，减少劳动强度，便于操作、维修；-15-n××钢铁公司煤化工厂焦化废水处理工程技术方案（4）建筑物、构筑物布置合理顺畅，降低噪声，消除异味，改善周围环境。尽量减少污泥排放量，避免产生二次污染。2.5废水产生过程焦化生产过程中排放出大量含酚、氰、油、氨氮等有毒、有害物质的废水。焦化废水主要来自炼焦和煤气净化过程及化工产品的精制过程，其中以蒸氦过程中产生的剩余氨水为主要来源。2.6废水水质与水量1.水质经取样分析，废水水质见表1：表1：废水水质污染物CODCrSS挥发酚氰化物氨氮油含量mg/L45005006002002002502.水量设计水量Q=65m3/d。每天按8小时工作计，小时流量为8.2m3/h。3工艺设计3.1废水中主要污染物来源分析-15-n××钢铁公司煤化工厂焦化废水处理工程技术方案蒸氨废水是混合剩余氨水蒸馏后所排出的废水。剩余氨水是焦化厂最重要的酚氰废水源，是含氨的高浓度酚水，由冷凝鼓风工段循环氨水泵排出，送往剩余氨水贮槽。剩余氨水主要由三部分组成：装炉煤表面的湿存水、装炉煤干馏产生的化合水和添加入吸煤气管道和集气管循环氧水泵内的含油工艺废水。剩余氨水总量可按装炉煤14%计。剩余氨水在贮槽中与其它生产装置送来的工艺废水混合后，称为混合剩余氨水。混合剩余氨水的去向，有的是直接蒸氨，有的是先脱酚后蒸氨，有的是与富氨水合在一起蒸氨，还有的是与脱硫富液一起脱酸菜氨，脱酸蒸氨前要进行过滤除油。焦化厂还含一些其它废水，其所占比例不大，污染指标也较低，这里就不介绍了。3.2工艺选择原理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。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；焦化废水深度处理技术有化学氧化法、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。由废水水质指标及废水主要污染物来源分析可知，废水处理工程主要应去除石油类物质、产生COD物质，挥发酚与氰化物。物化法(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。该法操作简单，工艺流程短，适合处理排放量较小的废水。其缺点是吸附剂的吸附效果不太好，用量大，更换劳动强度大，处理后产生大量废渣。-15-n××钢铁公司煤化工厂焦化废水处理工程技术方案(2)　化学沉淀法化学沉淀法是将要去除的离子变为难溶的、难解离的化合物的过程。化学沉淀法的处理对象主要是重金属离子、两性元素、碱土金属及某些非金属元素。该方法加入沉淀剂的同时，容易引入新的污染成分，并且对于大部分有物污染物无能为力，通常作为辅助处理方法。(3)　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(PAM)。近年来，新型复合混凝剂在焦化废水的处理中的应用得到广泛的研究，例如开发的聚硅酸盐即是一类新型无机高分子复合絮凝剂，是在聚硅酸(即活化硅酸)及传统的铝盐、铁盐等絮凝剂的基础上发展起来的聚硅酸与金属盐的复合产物。混凝法是目前应用较多的方法，成本低，效果明显，但是尚不能彻底处理焦化废水。(4)　Fenton试剂法Fenton试剂是由H2O2和Fe2+混合得到的一种强氧化剂，由于H2O2与Fe2+作用能产生氧化能力很强的·OH自由基，其组合能氧化焦化废水中多种有机物。在处理难生物降解或一般化学氧化难以奏效的有机废水时，具有反应迅速、温度和压力等反应条件缓和且无二次污染等优点。(5)　蒸氨法焦化废水中氨氮主要来源于熄焦水和剩余氨水，蒸氨法就是通过蒸汽加热焦化废水，使废水中氨氮挥发后收集，可大大降低水中氨的浓度。该法能够回收部分氨气，其不足之处是蒸汽用量大，能耗高，蒸氨后剩余氨水仍高达300mg/L，不能满足排放标准，后工序往往采用生化处理。(6)　焚烧法焚烧法处理焦化废水是采用高温焚烧方式使焦化废水变成CO2和水蒸气，及少许无机物灰分。该法有助于对焦化废水有多数难降解的物质进行彻底消除，COD去除率高达99.5%。缺点是焚烧过程需要喷洒燃油，设备投资及运行成本高，随着油价上涨，国家不提倡采用焚烧法治理焦化废水。(7)　膜分离法　-15-n××钢铁公司煤化工厂焦化废水处理工程技术方案膜分离法是利用特殊的半渗透膜分离水中离子和分子的技术，主要包括反渗透(RO)、纳滤(NF)、超滤(UF)、微滤(MF)等。液膜法除酚技术在我国发展较快，是一项快速、高效、节能的新型分离技术。膜分离法处理焦化废水主要问题是由于焦化废水粘度高，而导致清液通量小，不适合大批量处理，膜组件更换频繁，处理成本较高。(8)　萃取法　萃取法是采用液膜分离技术使废水中酚类物质或者有机物质，由废水体系转移至液膜中，从而达到浓缩废水中污染成分的目的。该法思路新颖，除酚效果良好，但目前还没有相关工业化方面的报道。(9)　催化湿式氧化法催化湿式氧化技术是在高温、高压状况下，在催化作用下，使用空气将废水中的氨氮和有机污染物氧化最终转化成无害物质N2和CO2排放。该技术始于20世纪70年代特别适用于农药、染料、橡胶、合成纤维及难于生物降解的高浓度废水。(10)　粉煤灰处理焦化废水　粉煤灰的主要成分是SiO2，Al2SO3，NaA1Si04等，将粉煤灰作为吸附剂深度处理焦化废水，脱色效果好，COD、挥发酚去除率高，可对焦化废水进行深度处理。(11)　催化铁内电解方法　该方法主要对焦化废水中存在的难降解物质、生化反应抑制物质以及染料和化工废水中存在的显色物质，利用单质铁催化还原，从而使其转化为无色、可生化降解的物质，在此过程中产生的新生态铁离子混凝去除部分污染物。该方法还可以去除水中的重金属、磷酸根，有效地解决了废水处理中的许多难题。该方法反应速率快，作用有机污染物质范围广，适用pH范围宽，运行成本极低，运行管理方便，COD的去除率较高。1.3.2　生化法(1)　普通活性污泥法-15-n××钢铁公司煤化工厂焦化废水处理工程技术方案活性污泥法即将焦化废水与活性污泥混合一起进入曝气池，成为悬浮混合液，沿曝气池注入空气曝气，使污水与活性污泥充分接触，并供给混合液足够的溶解氧。这时污水中的有机物被活性污泥中的好氧微生物分解，然后混合液进入二次沉淀池，活性污泥与水澄清分离，部分活性污泥再回流到曝气池中，继续进行净化过程，澄清水则溢流排放。由于在整个过程中活性污泥在不断增长，部分剩余污泥从系统中排出，以维持系统的稳定。(2)　序批式活性污泥法(SBR)SBR工艺是集生物降解和脱氮除磷集于一体的新技术，它结构形式简单，运行方式灵活多变，是一种间歇运行的废水处理工艺，SBR反应池生化反应能力强，处理效果好，用它来处理焦化废水NH3-N的去除率为60%。缺点是传统SBR法对焦化废水降解效率不够高。目前，SBR技术从生活污水到工业废水等各领域都得到了广泛应用。(3)　膜生物反应器(MBR)MBR是将膜技术应用于废水处理系统，提高了泥水分离效率，并且由于曝气池中活性污泥浓度的增大和污泥中特效菌(特别是优势菌群)的出现，提高了生化反应速率。同时通过降低F/M减少剩余污泥产生量，从而基本解决了传统活性污泥法存在的系统在运行过程中产生大量的剩余污泥，易出现污泥膨胀，出水固体，出水水质不理想等突出的问题。与传统的生化水处理技术相比，MBR具有以下主要特点：固液分离率高、出水水质好、处理效率高、占地空间小、运行管理简单、应用范围广。现在膜生物反应器的处理对象也由原来的城市生活污水，逐渐扩大到各种工业废水，发展前景广阔。(4)　生物铁法生物铁法是在曝气池中投加铁盐，以提高曝气池活性污泥浓度为主，充分发挥生物氧化和生物絮凝作用的强化生物处理方法。由于铁离子不仅是微生物生长必需的微量元素，而且对生物的黏液分泌也有刺激作用。铁盐在水中生成氢氧化物与活性污泥形成絮凝物共同作用，使吸附和絮凝作用更有效地进行，从而有利于有机物富集在菌胶团的周围，加速生物降解作用。该法大大提高了污泥浓度，由传统活性污泥法2-4g/L提高到9-10g/L，降解酚、氰化物的能力也大大加强。当氰化物的浓度高达40mg/L条件下，仍可取得良好的处理效果。对COD的降解效果也较传统方法好。(5)　炭-生物法目前，国内一些焦化厂生化处理装置由于超负荷运行或其他原因，处理后的水质不能达标，炭-生物法是在传统的生物法的基础上再加一段活性炭生物吸附、过滤处理。该工艺简便、操作方便、设备少、投资低。由于活性炭不必频繁再生，故可减少处理费用对于已有生物处理装置处理后水质不符合排放标准的处理厂，采用炭-生物法进一步处理以提高废水净化程度也是一项有效的方法。(6)　A-O与A-A-O工艺　-15-n××钢铁公司煤化工厂焦化废水处理工程技术方案目前国内主要采用A-O(缺氧-好氧)与A-A-O(厌氧-缺氧-好氧)工艺及其变型脱氮工艺进行焦化废水的脱氮处理，脱氮效果较好。实验表明：A-O工艺在NH3-N去除和反硝化方面均优于A-O工艺，特别是反硝化率方面A-A-O工艺是A-O工艺的两倍。(7)　三相气提升循环流化床处理焦化废水　实验研究证明用三相气提升循环流化床反应器(AZLR)处理焦化废水，比活性污泥法处理效果好。该方法对于酚、氰等污染物有良好的耐受力，去除效果好，可有效降低曝气能耗。3.3废水处理工艺流程基于上述和废水水质特点，现提出废水处理工艺流程如下：PFSPAM接管排放SDN工艺混凝中和池池泵格栅隔油调节池废水污泥池huac压滤废水泥饼污泥压滤机3.4工艺特点（1）根据水质特点，在试验的基础上，确定了以生化技术为主的工艺技术。（2）污染物去除效率高，COD、石油类等指标能够稳定达到排放标准要求。（3）工艺流程简明，功能明确，运行管理方便。-15-n××钢铁公司煤化工厂焦化废水处理工程技术方案4主要构筑物、设备参数及说明4.1格栅功能：去除废水中粗大漂浮物。工艺：钢制固定格栅，人工清理杂物。数量：1个.配套：格栅井，尺寸800×400×12004.2隔油调节池功能：①去除废水中浮油。②由于废水的流量在时间上具有不均衡性，为了保证后续水处理系统稳定运行，需设置调节池，均衡水量水质。工艺：设置隔板，重力隔油、液下出水。隔油调节池水力停留时间4h，有效水深2.50m，有效容积60m3。数量：1只。结构：地下，钢砼结构。配套：①潜污泵：型号：WQR20-9-1.5/A，H=9m，N=1.5kw，数量：2台，1用1备。②浮油收集装置1套。4.3混凝中和池功能：对废水的酸度进行中和，使废水pH在8左右。去除水中部分COD，SS和部分有毒物质。工艺：投加稀碱，对废水搅拌，控制pH。混凝中和池水力停留时间-15-n××钢铁公司煤化工厂焦化废水处理工程技术方案0.5h，有效水深2.0m，有效容积5m3。投加PAM，PFS,排除沉淀。数量：1只。结构：工程塑料制。配套：①搅拌器1台。②稀碱投加装置1套。③混凝剂，辅助混凝剂投加装置及设备。4.4SDN工艺（强化缺氧-好氧段）功能：使氨氮和COD去除率达到90～96%以上。去除工艺：采用由强化缺氧和好氧两部分组成的生化处理SDN工艺。该工艺氨氮和COD去除率达到90～96%以上，彻底解决了传统处理工艺中氨氮、COD去除率低下，生化系统不稳定，投资和运行成本据高不下等难题。处理能力15m3/h。数量：1套。结构：混凝土结构。配套：加药装置1套。4.5污泥池功能：接纳混凝池与SDN工艺强化缺氧好氧段后二沉池沉淀，对污泥进行浓缩，降低污泥含水率。工艺：污泥重力浓缩，上清液排入调节池。有效水深3.0m，有效容积12m3。数量：1只。-15-n××钢铁公司煤化工厂焦化废水处理工程技术方案结构：地下，钢砼结构。配套：中心导流筒。4.6污泥压滤机功能：对浓缩污泥进行压滤，形成泥饼。工艺：采用厢式压滤机。数量：1台。配套：污泥泵1台。4.7排放口按照公司所在地环保局要求，建设规范化排放口1座。5节能、环保、安全生产5.1节能据国家规定，设计中选用的泵与设备均选用节能新产品。5.2环保废水站周边设置绿化隔离带，以防止臭气、噪声污染周围环境。5.3安全生产整个处理设施池顶设置栏杆，排放口设警示标志，周围加防护设施，禁止非运行人员上处理设施。-15-n××钢铁公司煤化工厂焦化废水处理工程技术方案6工程投资概算6.1土建部分费用土建部分费用一览表序号名称容积/面积单位数量单价(元/m3)总价(万元)备注1格栅井1m3座110000.1钢砼2隔油调节池60m3座18004.8钢砼3污泥池20m3座110002.0钢砼4设备用房60m2座18004.8钢混小计11.76.2设备及主材费用设备及主材费用一览表序号设备名称单位数量单价（万元）总价（万元）备注1格栅台10.20.2废油收集装置台10.30.3废水提升泵台20.61.2液位控制仪台10.30.32中和池只11.51.5搅拌机台10.80.8加稀碱装置台11.01.0-15-n××钢铁公司煤化工厂焦化废水处理工程技术方案pH在线控制套10.90.93加药机台10.59.04压滤机套15.005.0污泥泵套11.01.05AO工艺只115.015.06池外管道阀门及型钢制件套17.007.07走道爬梯套15.005.08电气及照明套14.004.09油漆防腐套18.008.010运输费6.0合计66.26.3设计、指导调试费用按8万元计。6.4总概算工程总投资为：11.7+66.2+8=85.9万元（人民币）其中：土建费：11.7万元（人民币）设备及安装费：66.2万元（人民币）-15-n××钢铁公司煤化工厂焦化废水处理工程技术方案7管理、运行费用分析7.1耗电费用污水处理电费按0.6元/度计，总功率约为12kw，实际运行功率约为8kW。吨水电耗E1为：E1=(0.6×8×8)/65=0.59元/m3水。7.2人工费污水处理人员2人，年工资按20000元/人计。吨水人工费E2为：E2=20000×2/365/120＝1.70元/m3水。7.3药剂费生产中每天消耗片酸60kg，若全部中和，约需浓度为30%的稀盐酸175kg。市场上30%稀盐酸价格约为800元/t，故每天需140元。混凝剂消耗一般为：0.20元/m3水。因此，总药剂费用为：E3=140/65+0.20=2.35元。7.4总运行费0.59+1.70+2.35=4.64元/m3水。-15-