日处理3万吨氮肥厂废水处理工艺设计毕业设计(编辑修改稿)

日处理3万吨氮肥厂废水处理工艺设计毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

...................................................................................................... 43 主要构筑物水面标高 ................................................................................................................ 43 参考文献 .............................................................................................................................................. 44 谢 辞 ................................................................................................................................................. 45 合肥学院 2020 级 毕业设计 第一章 设计任务及资料 日处理 3万吨氮肥厂废水处理工艺设计 设计目的 （ 1）掌握工业污废水处理工程项目设计的步骤和方法，学会收集设计相关资料，并知道如何从多种工艺计方案中选最合适的方案。 （ 2）掌握污水处理工艺设计的基本技能，例如，资料查阅、工艺比较选择、 参数确定、设计计算与设备选型。 （ 3）掌握工艺流程图、平面布置图、高程图及主要构筑物 图纸的绘制； 掌握设计说明书的基本写作规范。 设计意义 我国是人口和农业大国， 化肥在经济发展 和农业增产 中处于 非常 重要的地位。 而我国一些氮肥厂高氨氮废水处理效率低 ,高氨氮废水大量进入水体，将会导致水体污染，造成水体污染，致使水体营养化，危害水生生物。 而且 通水管道中 微生物大量繁殖而形成生物垢 ，影响热交换率 [1]。 因此结合氮肥厂废水的特点，设计高效率、低能耗的氮肥厂工业废水处理工艺方案，对保护水资源、维护生产设备和提升健 康品质等方面都有重要意义。 设计基本要求 （ 1） 设计方案应符合实用的要求，必须确保污水处理后能够达标排放。 结合考虑经济技术因素及现实条件，以及当地的具体情况。 （ 2） 设计中各个构筑物的参数应严格按照设计规范选取，保留一定的安全系数。 （ 3） 设计工艺必须考虑经济条件，力求处理效率和运营花费达到最佳平衡。 （ 4） 应当力求技术合理，尽可能选择工艺成熟，管理方便，运营简单，自动化程度高的工艺，减少人员投入。 （ 5） 条件允许时，厂界布局尽量合理、美观，同时注意注意绿化，增加观赏性。 合肥学院 2020 级 毕业设计 废水水量 根据设计任务书废水水量 可按 30000 m3/d 计算。 废水进、出水质 根据设计任务书废水水质按下表水质设计 ，出水水质需要满足 《合成氨工业水污染物排放标准》（ GB13458－ 2020）中的间接排放标准。 表 1 废水 进、出水水质 项目 进水水质 出水水质 COD（ mg/l） 800 100 BOD5（ mg/l） 250 50 SS（ mg/l） 300 60 NH4N（ mg/l） 1000 50 pH 8～ 9 6～ 9 （ 1）《中华人民共和国 环境保护法 》； （ 2020 修订版） （ 2）设计任务书提供 废水量及水质数据； （ 3）《中华人民共和国水污染防治法》； （ 2020 修订版） （ 4）《国务院关于编制全国主体功能区规划的意见》， （ 5）环保部门对污染治理的指示与要求； （ 6）《合成氨工业水污染物排放标准》（ GB13458－ 2020）； （ 7）《室外排水设计规范》 GBJ1487有关规定； （ 8） 氮肥厂所处位置的具体情况（包括位置、气候、水源等） （ 9）环境工程手册 （ 1）污水处理工艺方案的确定 及各处理单元的选择，包括工艺流程、各单元构筑物的工艺设计和计算、设备选型。 合肥学院 2020 级 毕业设计 （ 2）污泥处理方法 的比较选择及 其 工艺 的 设计计算。 （ 3）污水处理区的平面布置，包括污水处理站的主要处理单元，生产构筑物及附属建筑 （ 4）处理工艺方案的主要工艺流程图，包括各处理单元的主要构筑物。 （ 5）污水处理站各处理单元水 头 损失及高程计算，高程图的绘制，主要处理构筑物的三视图。 第二章 设计方案的比较和确定 （ 1）确保出水水质达到排放要求，技术可靠、处理效果稳定、先进适用； （ 2） 各处理单元设备 布置紧凑， 尽可能节省土地 ，坚持实用美观 并重 的 布局 原则； （ 3） 选择工艺 时，应该考虑 实用的处理工艺 ，运行 管理简单、运转灵活占地少、成本少； （ 4）最大程度的 优化设计 以减少 工程投资及运 营 费用。 （ 1）技 术因素； 处理规模；进水特性，重点考虑有机负荷；出水水质要求。 （ 2）技术经济因素：占地面积，地价；基建投资；运行成本；自动化成本；自动化水平，运行管理能力。 当前主要处理方法的比较 物化法 目前，国内处理氨氮废水的物理化学方法有许多，工艺相对成熟的主要有空气吹脱法、蒸汽汽提法、折点加氯法、离子交换法、化学沉淀法等，这些处理 方法各有特点，针对不同的水质条件，选择不同的处理方法 [2]。 （ 1）空气吹脱 法 空气吹脱法 目前较为成熟，首先向吹脱塔中送入空气，空气在吹脱塔下方进入，液体在合肥学院 2020 级 毕业设计 上部进入，淋洒在吹脱塔的填料上。 废水与空气充分接触，因两者氨氮分压的差异，一部分氨氮从废水中转移到气体中，随空气一起排出，可通过分离器分离后资源化利用。 废水 pH 值对吹脱率有较大的影响。 吹脱过程中， NH4+转化为 NH3， 其反应原理如下 4 3 2 ? N H O H N H H O   废水酸碱度、温度、气水比等都可以影响到吹脱效果。 通常情况下，当 pH 值提高至 11左右，水温保持大约 20℃，水力负荷为 ~ 5 / ()m m h，气水比为 332500 ~ 5000 /mm时，氨氮去除率在 85%左右 [3]。 温度对吹脱的效率有较大的影响，不宜在长时间低温地区采用。 但是空气吹脱法工艺较成熟，流程简单，增加回收装置后吹脱后的氨氮可以资源化利用，以提高经济效益，故空气吹脱法在高氨氮废水处理工艺中应用较广。 (2) 蒸汽汽提 法 蒸汽汽提法是通过蒸汽把污水中游离态氨转化成氨气逸出水面，机理类似于吹脱法一，在较高 ph 情 况下，使废水接触到蒸汽，将氨氮从废水中带出。 气体中氨的分压和污水中氨浓度的平衡分压之间的差值是其传质过程的主要推动力。 增加气液接触时间和接触面积有利于传质过程。 将蒸汽作为气相进入吹脱塔，氨从废水中进入蒸汽，随后在塔顶部蒸馏成液氨，或者浓氨气回收，或是用酸吸收。 蒸汽汽提法效率高，条件易于控制，适宜连续排放的高浓度氨氮废水。 对于浓度在1000～ 30000 mg∙L1，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∙L1（国家一级排放标准）以下 [4]。 蒸汽汽提法使用蒸汽作为介质， 成本较高，因此蒸汽使用量是该技术关键经济指标。 传统蒸汽汽提法蒸汽量消耗较大，因此采用该法脱氨花费较多。 随着近来技术的进步，蒸汽用量已经大幅下降，故新型蒸汽汽提脱氨法也有不少的应用。 (3) 折点氯气 法 折点加氯法：将氯气通入废水中，当浓度达到一定值时，废水中的游离氯含量最低，氨的浓度变为零，当加入量大于该点时，废水中游离氯含量就会增多。 盖点即是所谓的折点。 此法的机理为，氯气与氨在水互相接触反应生成无害的氮气，逸出水面。 折点加氯法 ， 氯气使用量 和水中 氨氮的含量 密切相关。 二这之间有一个最佳的比例，当达到最佳比 例时，氨氮吹脱率达到最高。 为了确保完全反应，一般情况下氧化氨氮，合肥学院 2020 级 毕业设计 需加过量的氯气。 氯气浓度足够高时，脱氮率可以超过 90%[5]。 折点加氯法处理效果相对稳定，有较高的处理效率， 条件适宜， 可以达到 90%， 而且温度对处理效果影响不大。 但是此法也有其局限性，运营管理过程中如果处理不当 ，其副产物 将 可能 对环境产生 二次污染 ，且此法处理水量有限，氨氮浓度也不能过大，因此， 折点氯气 法 在实际污水处理中应用较少。 生化法 生化法在废水处理中有广泛的应用，利用微生物硝化作用和反硝化作用，先把氨氮转化为硝酸盐亚硝酸盐， 然后转化为氮气，实现水体中氨氮含量的降低。 生化法的优点有，脱除氨氮效率较高，无二次污染，耗能普遍低于物理化学法 [6]。 但由于微生物所能承受的废水中的氨氮浓度较低，通常生物法处理氨氮浓度不宜大于 1200mg L。 当废水中的氨氮浓度大于 200mg/l 时则通常要使用物理化学法和生化法相结合的工艺，即先用物理化学方法先出去一部分氨氮以降低氨氮浓度，然后采用生化法使得氨氮浓度进一步降低以排放标准。 当废水中的氨氮浓度大于 1000mg/l 时，国内外的生产实践中比较普遍的做法是：先 将浓度较高的氨氮废水通过蒸氨的或吹脱使其氨氮降到 300 mg∙L1 左右，然后用 A0法或化学沉淀法等进行后续再处理。 氮肥厂生产工艺中的造气和脱硫的过程是其废水中氨氮的主要来源，废水中含量较高。 通常情况下，采用物化法和生物法相结合的工艺具有较好的处理效果。 氨氮质量浓度大于 200mg/L 时 ,会对后续生化处理的微生物造成较大影响，高浓度氨氮应该先经过物理化学方法处理，氨氮含量下降后，再利用生物法进一步降低其氨氮含量 [7]。 综合考虑上述各种处理方法，结合进出水水质状况及经济实际，本设计采用吹脱 法 +AO法处理氮肥厂 高浓度氨氮废水， 它主要优点是 技术比较成熟， 处理后能达到排放标准，并能回收利用 氨氮 ，因而应用较广。 空气吹脱法 +AO 法 （ 1）原理 ： 即 把气 体通入水中，气液充分接触 后 ， 由于气体分压的差异，氨氮会从液相转移到液相 ，从而 降低废水中氨氮的浓度。 水中 氨离子和游离氨保持平衡的状态。 其平衡关系式如下： 4 3 2N H O H N H H O  　 （ 1） pH 值 会对 式（ 1） 产生 影响， pH 值 增加， 平衡向右移动，游离氨的 含量增加 ， pH 值减小时，平衡左移。 当 pH 值为 11 左右时，游离氨 含量可达到 占 90％ [8]。 合肥学院 2020 级 毕业设计 （ 2）废水的 碱化 ， 废水吹脱 必须在 碱 性条件下进行。 水中离子态的氮如 NH4+等会随着废水碱性的逐渐增加，而更有利于被吹脱出。 根据实验得知 :当 pH 为 11时，氨氮分离率能达到 90%以上，原水质 pH 为 8～ 9，所以要在调节池加入 NaOH溶液调节污水的pH 达到 11。 （ 3） 吹脱 PH变化 表 21 为 pH、氨氮浓度、曝气方式和氨氮去除率的关系 表 2 pH、氨氮浓度、曝气方式和氨氮去除率的关系 [9] pH 3 5 7 9 11 13 氨氮分离率（ % ） 4 0 . 5 5 1 . 1 8 0 . 8 9 5 . 2 9 6 . 8 9 6 . 9 吹脱后废水 pH 2 . 6 3 . 8 6 . 2 7 . 1 7 . 8 7 . 9 备注 采用 H 2 SO 4 或 N aOH 调节废水的 pH AO 法工艺 AO 工艺法在污废水生 物处理中有广泛的应用， A(厌氧段 )，可以脱氮除磷； O(好氧段 )，用来降低废水中有机物的含量。 AO 法去除氨氮原理：废水中氨氮，在好氧的条件下（ O段），经过硝化细菌、亚硝化细菌的硝化作用转化为硝态氮， AO 池中硝态氮回流至 A 段时，缺氧条件下，经过兼性厌氧的反硝化菌的作用，硝态氮被还原为氮气进入空气，从而达到降低废水中氮含量的自的 [11]。 硝化反应： 4 2 3 22 2 ?N H O N O H H O ＋ ＋ 反硝化反应： 3 3 2 2 26 5 5 7 6 3N O C H O H C O H O O H N      ＋ （ 有 机 物 ） ＋ 废水处理工 艺流程 氮肥厂废水首先经过格栅，部分的漂浮物和不溶物被阻拦。 因此格栅的主要作用是防止对后续的水泵等造成堵塞，确保 水泵的正常工作 以及后续工艺的正常进行。 随后废水进入初沉池，密度大的颗粒物在初沉池中沉淀，初步沉淀后废水进入调节池，向调节池中投加碱剂调节 pH，将 pH调节为 11左右。 在吹脱塔内用空气将氨氮吹脱出来 ,再用吸收装置进行吸收（在本设计中未将吸收装置设计纳入其中），达到资源化利用。 合肥学院 2020 级 毕业设计 吹脱完之后的废水经 AO 池、二沉池，再排入城镇污水管道。 污泥处理：经板框压滤机脱水，采用连续排泥。 图 1 处理工艺流程图 其他工程方案 初沉池 初沉池的作用是用来去除废水中的密度较大的物。