焦化工业废水工艺设计毕业设计(编辑修改稿)

焦化工业废水工艺设计毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

丰硕的成果。 在试验研究的基础上将宝钢焦 化废水处理装置进行了改造，将其改为 A/O 脱氮工艺，并获得改造装置的开工调试 [5]成功，该装置达到了国际焦化行业的领先水平。 在总结宝钢焦化废水生物脱氮经验的同时又建成了三个焦化废水生物脱氮装置，其中安钢焦化厂已达标验收，另两个在调试中。 焦化废水的处理方法 目前焦化废水一般按常规方法先进行预处理，然后进行生物脱酚二次处理。 但是，焦化废水经上述处理后，外排废水中氰化物、 COD 及氨氮等指标仍然很难达标。 针对这种状况，近年来国内外学者开展了大量的研究工作，找到了许多比较有效的焦化废水治理技术。 这些方法大致 分为生物法、化学法、物化法和循环利用等 4 类。 (1) 化学处理法 ① 催化湿式氧化技术 催化湿式氧化技术是在高温、高压条件下，在催化剂作用下，用空气中的氧将溶于水或在水中悬浮的有机物氧化，最终转化为无害物质 N2和 CO2排放。 ② 焚烧法 焚烧法治理废水始于 20 世纪 50 年代。 该法是将废水呈雾状喷入高温燃烧炉中，使水雾完全汽化，让废水中的有机物在炉内氧化，分解成为完全燃烧产物CO2和 H2O 及少许无机物灰分。 焦化废水中含有大量 NH3N 物质， NH3在燃烧中 有 NO 生成， NO 的生成会不会造成二次污染是采用焚烧法处理焦化废水的一个敏感问题。 研究发现 NH3在非催化氧化条件下主要生成物是 N2，不会产生高浓度 NO 造成二次污染。 从而说明，焚烧处理工艺对于处理焦化厂高浓度废水是一种切实可行的处理方法。 然而，尽管焚烧法处理效率高，不造成二次污染。 ③ 臭氧氧化法 焦化工业废水工艺设计 6 臭氧是一种强氧化剂，能与废水中大多数有机物，微生物迅速反应，可除去废水中的酚、氰等污染物，并降低其 COD、 BOD 值，同时还可起到脱色、除臭、杀菌的作用。 ④ 等离子体处理技术 等离子体处理技术是利用高压毫微秒脉冲放电 [6]所产生的高能电子 (5～20eV)、紫外线等多效应综合作用，降解废水中的有机物质。 等离子体处理技术是一种高效、低能耗、使用范围广、处理量大的新型环保技术，目前还处于研究阶段。 有研究表明，经等离子体处理的焦化废水，有机物大分子被破坏成小分子，可生物降解性大大提高，再经活性污泥法处理，出水的酚、氰、 COD 指标均有大幅下降，具有发展前景。 但处理装置费用较高，有待于进一步研究开发廉价的处理装置。 ⑤ 光催化氧化法 目前，这 种方法还仅停留在理论研究阶段。 这种水处理方法能有效地去除废水中的污染物且能耗低，有着很大的发展潜力。 但是有时也会产生一些有害的光化学产物，造成二次污染。 由于光催化降解是基于体系对光能的吸收，因此，要求体系具有很好的透光性。 所以，该方法适用于低浓度、透光性好的体系，可用于焦化废水的深度处理 [2]。 ⑥ 电化学处理技术 电化学处理技术的基本原理是使污染物在电极上发生直接电化学反应或利用电极表面产生的强氧化性活性物质使污染物发生氧化还原转变。 目前的研究表明，电化学氧化能力强、工艺简单、 不产生二次污染，是一种前景比较广阔的废水处理技术。 ⑦ 化学混凝和絮凝 化学混凝和絮凝是用来处理废水中自然沉淀法难以沉淀去除的细小悬浮物及胶体微粒，以降低废水的浊度和色度，但对可溶性有机物无效，常用于焦化废水的深度处理。 该法处理费用低，既可以间歇使用也可以连续使用。 (2) 物理化学法 ① 吸附法 吸附法就是采用吸附剂除去污染物的方法。 活性炭具有良好的吸附性能和稳焦化工业废水工艺设计 7 定的化学性质，是最常用的一种吸附剂。 活性炭吸附法适用于废水的深度处理。 但是，由于活性炭再 生系统操作难度大，装置运行费用高，在焦化废水处理中未得到推广使用。 ② 利用烟道气处理焦化废水 由冶金工业部建筑研究总院和北京国维达环保公司合作研制开发的 “烟道气处理焦化剩余剩余氨水或全部焦化废水的方法已获得国家专利。 该技术将焦化剩余氨水去除焦油和 SS 后，输入烟道废气中进行充分的物理化学反应，烟道气的热量使剩余氨水中的水分全部汽化，氨气与烟道气中的 SO2反应生成硫胺。 (3) 废水循环利用 将高浓度的焦化废水脱酚，净化除去固体沉淀和轻质焦油后，送往焦炉熄焦，实现酚水闭路循环。 从而 减少了排污，降低了运行等费用，但是此时的污染物转移问题也值得考虑。 (4) 生物法 ① 普通活性污泥法 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 NH3N 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，提高了生焦化工业废水工艺设计 8 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 24g/L提高到 910g/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 AO 工艺 A/O 活性污泥法 [1]是一种改进的活性污泥法工艺流程如图 12。 硝化液回流 进水 出水 污泥回流 图 12 A/O 活性污泥工艺流程 A/O 工艺是一种有回流的前置式反硝化生物脱氮工艺 [10]，在缺氧池中进行反缺氧池 好氧池 沉淀池 焦化工业废水工艺设计 9 硝化，在好氧池中进行含碳有机物的去除、含氮有机物的氨化和氨氮的硝化。 在好氧池中，发生硝化反应，氨氮被氧化为亚硝酸盐氮和硝酸盐氮。 A/O 工艺具有很多优点：原污水的大量有机物为反硝化提供了充分的外加碳源，节省了外加碳源的费用；好氧池在缺氧池之后，经缺氧池去除一部分有机物后，好氧池负荷降低，可以对残留的有机物进一步有效去除及完成氨氮的充分硝化；缺氧池前置可以起到生物选择器的作用，有利于控制污泥膨胀。 A/O 法虽然较普通的活性污泥法有很大的改进，但是依然不能有效地处理焦化废水，原因是焦化废水中的 难降解有机物很难在 A/O 系统中得到降解，而焦化废水中的有毒物质对硝化菌的抑制作用也不能得到消除或减轻。 2 焦化废水工艺设计 设计基础资料 污水水量和水质 ① 处理水量： 10000m3/d ② 处理水水质见表 ： 表 处理水质 污染物 COD BOD5 酚 氰化物 SS 氨氮 PH 含量 mg/l 6000 3000 750 23 150 360 69 污水 出水要求 ③ 处理要求：处理后废水达到《污水综合排放标准》 GB89781996 规定的一级标准。 即 COD 小于 100mg/L；酚类小于 ；氰小于 23 mg/L； SS 小于 70 mg/L；油小于 10 mg/L；氨氮小于 15 mg/L； PH6～ 9。 工艺设计原则 确定处理工艺的依据有以下几点： (1) 污水处理程度。 (2) 处理规模和污水水质质量变化规律。 (3) 新工艺及类似污水工程资料。 (4) 污泥处理的工艺。 污水处理的程度：确定污水处理程度主要需要考虑收纳水的功能，水环境质量要 求，污染状况和自静能力，处理后的污水是否回用等因素。 处理规模和污水水质和水量变化规律：污水处理规模也是影响工艺选择的重焦化工业废水工艺设计 10 要因素。 某些处理工艺，如完全混合曝气池，塔式生物滤池和竖流式沉淀池只适用水量不大的小型污水处理厂，因此处理方案也要处理规模调整。 新工艺及类似污水工程资料：采用先进技术，应做到技术上先进可靠，经济上高效节能。 对于采用新工艺，新技术的设计，应对其设计参数和技术经济指标作精心选择。 污泥处理工艺：污泥处理工艺作为污水处理系统方案的一部分，决定于污泥的性质与污泥的出路（农用，填埋，排海等）。 污水 处理构筑物排出的剩余污泥性质的不同，对选用污泥处理工艺有较大的影响。 工艺 确定 焦化废水中氨氮、有机物、油类、悬浮物等难降解物质含量较高。 为了更好的去除氨氮、难降解有机物，而且经上述比较知物理处理效果较差、化学处理费用较高、循环废水处理会有后续污染问题，本次采用生物处理工艺 [7]。 生物处理工艺适合于中小型污水处理厂的脱氮除磷工艺比较多，常用的生物处理焦化工艺有： AO 工艺、氧化沟工艺、 SBR 工艺、生物滤池、生物转盘法、生物流化床等，但是基于考虑可行性、经济性等原则，采用 A2/O 法。 A2/O 是厌氧－缺 氧－好氧生物脱氮除磷工艺的简称，其工艺的特点： (1)厌氧、缺氧、好氧三种不同的环境条件和不同种类的微生物菌群的有机配合，能同时具有去除有机物、脱氮功能； (2)在脱氮去除有机物的工艺中，该工艺流程较为简单，总的水力停留时间也少于同类其它工艺。 (3)在厌氧 缺氧 好氧交替运行下，丝状菌不会大量繁殖， SVI 一般小于 100，不会发生污泥膨胀。 (4)厌氧 缺氧池只需要轻微搅拌，使之混合，而不以增加溶解氧为限。 A2/O 工艺将反硝化段设置在系统的前面，因此又称为前置式反硝化生物脱氮系统。 反硝化反应以污水中的有机物为碳源 ，曝气混合液中含有大量硝酸盐，通过内循环回流到缺氧池中，在缺氧池中进行反硝化脱氮。 A2/O 法就是在 A/O 法前面增加了一个厌氧池，增加了有机污染物的可生化性， 在脱氮方面的效率要明显高于 A/O 法、 SBR 法以及氧化沟等方法。 及作用 A2/O 工艺原理 A2/O 工艺是在 A/O 法流程前加一个厌氧段，废水中难以降解的芳香有机物焦化工业废水工艺设计 11 在厌氧段开环变为链状化合物，链长化合物开链为短链化合物。 由于焦化废水中含有大量的喹啉、吡啶和异喹啉等难降解的化合物，增加厌氧段能提高废水的处理效果。 A2/O法处理交焦化废 水，首先在好养条件下，通过好氧硝化菌的作用，将废水中的氨氮氧化成亚硝酸盐或硝酸盐；然后在缺氧的条件下，利用反硝化菌将亚硝酸盐和硝酸盐还原为氮气而从废水中逸出。 因而，废水生物脱氮包括硝化和反硝化两个阶段。 硝化包括两个基本的反应：由亚硝酸菌参与的将氨氮转化为亚硝酸盐的反应；由硝酸菌参与的将亚硝酸盐转化为硝酸盐的反应。 反硝化是在缺氧的条件下，由于兼性脱氮的作用，将硝化过程中产生的硝酸盐或亚硝酸盐还原成氮气的过程。 其中，张敏等通过实验发现 A2/O 生物中每段的生物固体浓度都远于悬浮系统，氨氮和 COD 的去处率分别高达 %和 %。 [8] A2/O 池的作用 (1)水解反应器：水解酸化提高了焦化废水的可生化性。 复杂物料的厌氧降解过程可分为水解、酸化、产乙酸和产甲烷四个阶段。 在两段厌氧处理中，水解和酸化往往作为一个独立的阶段。 水解和酸化对于焦化废水的出理十分必要，难降解的多环芳烃和杂环化合物经水解与产酸能转化为简单低分子有机物，为后续的处理提供易于氧化的有机底物，即提高废水的可生化性。 厌氧微生物。