焦化废水处理设计本科学位论文 22页

毕业设计题目：焦化废水处理设计说明书课题类别：设计þ论文o　学生姓名：肖曦韬学号：20106968班级：环境科学1班专业（全称）：环境科学指导教师：肖剑波2013年05月目录一工程概况12n二设计依据1三设计原则1四废水量及废水性质24.1废水量24.2废水特点24.3废水性质24.4处理出水标准2五废水处理工艺流程图3六废水处理工艺4七工艺说明与计算57.1格栅池57.1.1中格栅57.1.2细格栅67.2调节池77.2.1调节池计算77.3隔油池87.3.1隔油池计算87.4平流气浮87.5A2O2系统97.5.1厌氧池97.5.2好氧池107.5.3中间水池107.5.4缺氧池107.5.5二级好氧池117.6辐流沉淀池117.7清水池127.8深度处理机房127.8.1机械过滤器127.8.2UF超滤137.8.3超滤进水泵177.9综合机房177.9集油井187.10污泥浓缩池18九废水处理设施布置19十防渗措施19十一生产班制与人员安排202n焦化废水处理设计一工程概况KSJH焦化厂是一个负责向联合企业提供优质冶金焦炭和高热值的焦炉煤气，焦化废水主要来自于焦炭、煤气净化及焦化产品回收过程中产生，日均焦化废水总量为5000m3（日变化系数为K=1.2）。场地地坪设计标高为海拔360m，纳污河流的T=100的最高洪水位标高为340m，平均水位标高335m。用地面积：L（长）=800m；B（宽）=500m。规划绿化率35%以上，面积率不大于50%，容积率不大于3.0。二设计依据《钢铁工业水污染物排放标准》（GB13456-92）《地面水环境质量标准》（GB3838-88）《污水综合排放标准》（GB8978-96）《室外排水设计规范》（GBJ14-87）《污水综合排放标准》（GB8978-1996）三设计原则3.1排入废水处理设施的废水为焦化废水，其他废水不得混入（如生活污水），废水经处理后达到国家有关标准规定后排入可纳入水域或市镇管网。3.2采用物化+生化+专利药剂的处理工艺，该工艺具有可靠性、稳定性，并符合国内实际情况。3.3废水处理设施具有较大的适应性，应急性，可以满足水质、水量的变化。最大日废水量Q=5000*1.2=6000m3/d20n3.4所选设备性能可靠、运行稳定、运行费用低、管理维护方便。3.5处理过程中产生的污泥排入污泥浓缩池，经压力系统压成泥饼后送至填埋场填埋处理。3.6本工程设计范围从废水进入格栅池起到废水处理设施至净化水排出止的工艺。包括污泥的处理、构筑物设计计算、结构等设计。不包括设备、基础、电气、工程预核算及设备运行费用计算。四废水量及废水性质4.1废水量a平均日排放废水总量为5000m3/db废水日变化系数K=1.24.2废水特点焦化废水成分复杂多变，污染物浓度高，毒性大，性质稳定，是一种典型的难降解有机废水。4.3废水性质污染物名称浓度污染物名称浓度CODcr≤　5000mg/LBOD5≤　1800mg/LNH3-N≤　290mg/L挥发酚≤　650mg/LSS≤　220mg/L油≤　100mg/L氰化物≤　15mg/L硫化物200mg/L注：温度为80℃~50℃。4.4处理出水标准执行《污水综合排放标准》（GB8978-1996）中的一级标准污染物名称浓度污染物名称浓度CODcr≤　100mg/LBOD5≤　20mg/LNH3-N≤　15mg/L挥发酚≤　0.5mg/LSS≤　70mg/L油≤　5mg/L氰化物≤　0.5mg/L硫化物1mg/L20n超滤水池机械过滤器250m3/h250m3/h栅渣、沉砂外运格栅池提升泵调节池平流气浮隔油池中间水池厌氧池缺氧池好氧池好氧池沉淀池清水池UF超滤达标排放鼓风机房集油井污泥浓缩池PAM回流回流带式压滤机泥饼外运上清液压滤液PAC反冲洗水250m3/h250m3/h250m3/h250m3/h250m3/h500m3/h500m3/h250m3/h500m3/h500m3/h250m3/h250m3/h进水水渣油气五废水处理工艺流程图20n六废水处理工艺由于焦化废水成分复杂，可生化性差，根据多年焦化废水处理经验，利用微生物进行生化处理，出水可达到国家二级排放标准的水平，即CODcr达到150mg/L以下，可稳定运行，而CODcr达到100mg/L以下，由于污水经前级生化处理后，其可生化性很差，无法满足生化系统的运行要求，再利用生化处理，运行极不稳定，处理工艺复杂，运行成本大幅度增加。因此，借鉴现污水处理行业中水处理工艺，研制开发了焦化废水深度处理工艺，使焦化废水经生化处理后进一步进行深度处理，使处理后污水达到国家排放一级标准的要求和生活杂用水水质标准。本系统采用A2O2生物脱氮处理工艺，是在A/O脱氮工艺的基础上又增设了缺氧段2和好氧段2，所以该工艺又称四段强化生物脱氮工艺。增设的缺氧段2能对从好氧池1流入的硝化液在硝化菌的作用下进行反硝化脱氮，该工艺的脱氮效率高达90%～95%，而增设的好氧段2能提高混合液中的DO浓度，防止沉淀池内因缺氧产生反硝化，干扰污泥的沉降，从而改善了沉淀池内污泥的沉降性能。该工艺的运行过程如下：原水进入厌氧池，在厌氧菌和反硝化菌的作用下，进行分解高分子有机物和苯环类污染物及反硝化反应。厌氧池出水进入好氧池1，在硝化菌的作用下，进行硝化反应，将水中的氨氮分解成硝氮、亚硝氮，从好氧池1流出的含有硝氮、亚硝氮的硝化液回流至厌氧池，在此进行反硝化脱氮。活性污泥在中间沉淀池沉淀浓缩后，回流厌氧池。20n部分硝化液随污水进入缺氧池2，进行二次反硝化脱氮，然后再进入好氧池2去除水中残余BOD。最后污水流入沉淀池进行泥水分离，上清液进入清水池，沉淀下来的污泥一部分作为回流污泥回流至缺氧池2，另一部分作为剩余污泥脱水排出。由此可见，硝化、反硝化等生化反应在该工艺流程中反复进行了二次甚至二次以上，所以该工艺的脱氮工艺好于AO、A2O等其他工艺，同时，反硝化反应需要消耗大量碳源，该工艺的多次反硝化对水中的COD、BOD的去处也优于其他工艺，并且该工艺承受负荷能力强，避免了以往工艺需要大量稀释水稀释的弊病。七工艺说明与计算7.1格栅池处理前设置格栅池用来截留污水中较粗大漂浮物和悬浮物，如：前卫、碎皮、毛发、布条、塑料制品等，防止阻塞和缠绕水泵机组、曝气器、阀门管道、处理构筑物配水设施，减少后续处理产生的浮渣，保证污水处理设施正常运行。7.1.1中格栅设计池子数：2参数选择：栅条宽s=20mm；栅间距b=60mm；l栅前水深h=0.4m；格栅倾斜角；渐宽角；水流过栅流速v=0.9m/s栅条间隙数：20n算出n=9单池栅条间隙数：n=5栅后池宽：算出B=0.4m过栅水头损失：（采用迎水面为半圆矩形）栅前超高h2=0.4m则栅后总高为：H=h1+h2+h=0.03+0.4+0.4=0.83m取渠前进水宽度为B1=0.28m总长L=L1+L2+L3+1+0.5=0.17+0.085+0.46+1+0.5=2.22m取2.3m7.1.2细格栅设计池子数：2参数选择：栅条宽s=10mm；栅间距b=10mm；栅前水深h=0.4m；格栅倾斜角；渐宽角；水流过栅流速v=0.6m/s栅条间隙数：算出n=27单池栅条间隙数：n=14栅后池宽：20n算出B=0.27m过栅水头损失：（采用迎水面为半圆矩形）；；；栅前超高h2=0.4m则栅后总高为：H=h1+h2+h=0.09+0.4+0.4=0.89m取0.9m取渠前进水宽度为B1=0.16m；；总长L=L1+L2+L3+1+0.5=0.15+0.075+0.46+1+0.5=2.18m取2.2m7.2调节池污水在一天24h内的水量和水质是波动变化的，这样对污水厂的处理设备，特别是生物处理设备后生化反应系统处理功能正常发挥是不利的，设置调节池调节水质水量，并在调节池中加入曝气装置，对废水进行预曝气，使水质更好的均质均量，保证后续处理设施的正常运行，设计调节池的水力停留时间是5小时，长时间的停留并且能起到沉砂池和初次沉淀池的作用，能沉降大部分沙粒和少量的COD、BOD。20n7.2.1调节池计算设计水力停留时间T=4h；设计池深h=5m；设计池数2；设计池长宽比L/B=4/3单池容积单池面积；则L=11.6m，B=8.7m7.3隔油池主要作用为去除谁中的轻油、重油，分别将轻重重油送入集油井处理。7.3.1隔油池计算设计水力停留时间T=2min；设计池深h=0.7m；设计池数2；设计池长宽比L/B=3/1单池容积单池面积则L=4.3m，B=1.4m7.4平流气浮平流气浮池去除水中残留的矿物质油，收集难以沉降和漂浮的细小颗粒物。20n同向流隔油池出水经过加入聚合氯化铝（PAC）混合反应，自流进入气浮池，气浮池在工艺中主要去除水中的乳化油及胶状油。由于气浮池内的水流处于紊流状态，通过气浮形成的微气泡的浮力作用，把水中的悬浮物与水进行分离，从而达到固液分离的目的。气浮装置为Q235-A结构，主要由溶气装置、气浮池、刮渣机构及自控等部分组成。（Q235表示钢筋屈服点为235N/MM2，A表示耐气候的温度，分别有A、B、C、D、E五个等级，A是零上40度，B是零上20度，C是零度以上，D是零下20度，E是零下40度，在偏冷地区对此性能有所要求。）7.5A2O2系统水中苯、苯酚等苯环系类难于好氧生物降解的有机物质，在高效微生物的分解作用下，破环分解成直链有机物、CO2和水，氰化物、硫化物等在微生物的作用下，有效分解去除。污水经过好氧池中硝化细菌的硝化作用，将水中的氨氮分解转化成NO3-N和NO2-N。好氧池出水部分回流至厌氧池，利用厌氧池进水COD、BOD，在厌氧池内反硝化菌的作用下，进行反硝化脱氮反应，使水中的NO3-N和NO2-N转化成氮气。7.5.1厌氧池设计流量250*2=500m3/h水力停留时间:HRT=30小时20n容积:500*30=15000m3；池子数：3750m3x4座结构：钢筋混凝土运行方式：双路并联运行设计处理能力:Q=250m3/h厌氧池搅拌机：4台套L×B×H（单池）33.2x24x4.7（m）7.5.2好氧池设计流量250*2=500m3/h水力停留时间:HRT=30小时容积:500*30=15200m3。池子数：3800m3x4座。结构：钢筋混凝土运行方式：双路并联运行设计处理能力:Q=250m3/h蝶形布气器：6套L×B×H（单池）33.7x24x4.7（m）7.5.3中间水池设计流量250*2=500m3/h水力停留时间:HRT=3小时容积:500*3=1500m3池子数：750m3x2座，结构：钢筋混凝土运行方式：双路并联运行设计处理能力:Q=250m3/hL×B×H（单池）16x10x4.7（m）20n7.5.4缺氧池设计流量250*2=500m3/h水力停留时间:HRT=20小时容积:500*20=10000m3池子数：2500m3x4座结构：钢筋混凝土运行方式：双路并联运行搅拌机4台套L×B×H（单池）26.6x20x4.7（m）7.5.5二级好氧池设计流量250*2=500m3/h水力停留时间:HRT=25小时容积:500*25=12500m3池子数：781.25m3x16座结构：钢筋混凝土运行方式：双路并联运行水力停留时间:HRT=25小时设计处理能力:Q=250m3/h主要设备及性能参数：蝶形布气器16套散流式曝气器4000套L×B×H（单池）16.6x10x4.7（m）7.6辐流沉淀池20n设计流量250*2=500m3/h水力停留时间:HRT=3小时容积:500*3=1500m3池子数：750m3x2座，结构：钢筋混凝土运行方式：双路并联运行R×H（单池）7.13x4.7（m）7.7清水池设计流量250m3/h容积:800m3池子数：400m3x2结构：钢筋混凝土运行方式：双路并联运行清水泵2台L×B×H（单池）12x7.1x4.7（m）7.8深度处理机房面积200m27.8.1机械过滤器生化处理后沉淀池出水含有大量悬浮物、藻类、微生物等颗粒杂质，在机械过滤器中，利用混凝反应、浓缩、过滤等物化处理，对污染因子有效去除。20n机械过滤器是利用一种或几种过滤介质，在一定的压力下把浊度较高的水通过一定厚度的粒状或非粒状材料，从而有效的除去悬浮杂质使水澄清的过程，常用的滤料有石英砂，焦粒，锰砂等，主要用于水处理除浊，软化水，纯水的前级预处理等，出水浊度可达3度以下。3台，二开一备。处理能力：140m3/h·台过滤器填料：石英砂粒径1.0-1.2mm，密度2.66g/cm3，堆密度1.8g/cm3吨30焦粒粒径1.0-2.0mm，密度1.5g/cm3，堆密度0.95g/cm3吨207.8.2UF超滤超滤系统（UF）工艺采用中空纤维膜分离技术，中空纤维膜分离技术是一种新型的净化分离技术。主要用于从液体物质中分离大分子化合物（蛋白质、核酸聚合物、酶等），胶体分散液（黏土、颜料、乳液粒子、微生物），从而达到含有高分子物质的分离净化。超滤属于压力驱动型膜分离技术，其操作静压差一般为0.1～0.5Mpa，被分离组分的直径大约为0.01～0.1μm，这相当于大于500～1000000的大分子和胶体被截留。超滤系统（UF）是以中空纤维超滤膜为中心处理单元，配以特殊设计的管路、阀门、自清洗单元、加药单元和自控单元等，形成一闭路连续操作系统。核心技术是以高抗污染性中空纤维膜为中心，加上特殊设计的高效自动控制水气两用清洗系统。与现有反洗和空气振荡清洗或两者交错间隔清洗方法相比，气水两用自清洗方法具有清洗效率高的特点，可以对中空纤维超滤膜实现不停机在线清洗，保证了水处理过程的高效、连续进行。20n采用超滤作为反渗透的预处理工艺后，出水水质远远优于常规预处理工艺，允许反渗透系统的运行通量提高20%～30%，并且可以减少反渗透膜的清洗次数，提高膜的寿命。UF超滤系统的组成及功能如下：①主系统（制水系统）泵：为系统供水或化学药液的使用提供动力。主要有超滤膜供水泵和反洗水泵、化学清洗泵和化学计量泵。超滤膜组：为本系统的核心部件，有承前启后的作用，即对预过滤的水进行深度处理，也为反渗透膜组的进水水质提供保障。②辅助系统反洗系统：20n按一定的周期自动进行反洗，以恢复膜的通水量。设计的新的外压中空纤维膜清洗工艺方法，即中空纤维膜超滤技术（UF）。在清洗过程中，反洗液由膜组件的滤过液出口进入到外压中空纤维膜内进行反向渗透清洗；与此同时，在膜组件的原液入口端鼓入压缩空气于外压中空纤维膜外壁与膜组件壳体之间的空间，以对外压中空纤维膜的外壁进行空气振荡清洗，洗后液体与空气则从膜组件的排污口排出。采用这种方法可以对中空纤维超滤膜实现在线清洗，采用专门设计的膜组件结构，当组件外壳内通入压缩空气时，中空纤维束由于上升气泡的作用而摆动，使中空纤维束相互摩擦碰撞，从而使中空纤维膜壁上附着的污染物剥离脱落。与现有反洗和空气振荡清洗或两者交错间隔清洗方法相比，具有清洗效率高的特点。同时该方法采用一般低压压缩空气进行振荡清洗，无需高压压缩空气，既降低运行成本，又对中空纤维膜本身无耐压及孔径的特殊要求，从而实现连续生产的目的。化学清洗系统：属于对膜做彻底的清洗，去除膜上黏附的细菌、藻类等生物体，水垢和有机物等，使其通水量得到良好的恢复。采用的化学药品包括：盐酸、氢氧化钠及次氯酸钠等。无论预处理过程多么完善，在长期运行过程中，膜面上总会日积月累水中存在的各种污染物，从而使装置的性能下降，组件进、出口压差升高。为此，除日常运行过程中每个周期的化学反洗外，还需进行定期化学清洗，有时还需进行杀菌处理。本系统设置一套化学清洗系统，每半年定期对超滤系统进行清洗，与反渗透系统共用。利用UF超滤系统去除水中生物酶等大分子有机物，降低水中COD。处理能力：140m3/h·台包括：主机，自动清洗系统，化学清洗系统，PLC自动控制系统，配电，进水流量控制等。超滤系统由超滤进水泵、盘式过滤器、超滤主机、超滤反冲洗系统、加药系统等组成：超滤水泵采用变频供电，通过计量后进入超滤系统，PLC采集流量，调节控制供水泵的转速，实现恒流量供水。机械过滤器为成套装置，主要用于除去大粒径悬浮物等杂质，保护膜元件正常使用，其运行由配套控制系统自动控制。自清洗过滤器为成套装置，主要除去悬浮物等杂质，保护膜元件正常使用，其运行由配套控制系统自动控制。20n超滤主机包括膜架、超滤膜组件、气动阀门、手动阀门、就地仪表盘等组成，为超滤系统的核心组成部分，直接关系着出水水质的好坏。超滤系统的基本工艺包含以下四个内容：①过滤用超滤进水泵将原水加压送入超滤设备，由于过滤膜本身的特性，大部分的细菌、藻类、胶体物质和微小（大于0.2微米）的颗粒物质可以在此去除，并且连续膜过滤的出水的SDI值小于3，大肠杆菌检测不出，可保证反渗透设备的安全稳定运行。②反冲洗在反洗过程中，反洗液（一般为膜过滤的透过液）由膜元件的透过液出口进入到中空纤维膜的外侧，由外向内反向清洗；同时，在膜元件的原液入口加入压缩空气，对中空纤维的内壁进行空气振荡和气泡擦洗。压缩空气在中空纤维内壁与反洗水共同作用，将膜表面的污染物清洗干净，清洗后的污水从膜元件的排污口排出。排放的反洗水只占超滤设备进水的5～10%。反洗周期一般为每运行20～40min，反洗30～90s。反洗泵由变频器供电，通过PLC调节使反洗流量恒定，以防过流量反洗对超滤膜造成损害。③加药反冲洗在反冲洗时定期加入次氯酸钠（200～300ppm）和氢氧化钠。氢氧化钠作用是清洗洗膜表面的油污。20n次氯酸钠的作用是清洗膜表面的有机污染物和细菌。④化学清洗当自控系统发出化学清洗指令后，化学清洗系统将自动配制相应的清洗药剂，当清洗药剂配制完成后，超滤设备将自动转入化学清洗状态，同时化学清洗泵启动，将化学清洗液送入超滤设备，并在超滤设备和化学清洗槽内循环，直至化学清洗历时结束。经对超滤设备冲洗后，超滤设备将投入正常运行。化学清洗运行为根据人工指令，周期一般为每90-180天使用一种（或几种）药剂清洗一次，清洗时间一般为2～6h。主要设备说明：7.8.3超滤进水泵功能描述：为超滤进行恒流量供水。设备数量：2台主要参数：流量140m3/h扬程0.32Mpa运行控制：超滤系统程控开停，超滤进水流量连锁变频。7.9综合机房二层砖混结构，建筑面积：单层：220m2。L×B=27.5×8主要设备及性能参数：1、罗茨鼓风机6台，三用一备风机参数:50m3/min,65kPa,55KW曝气管道系统1套20n处理能力Q=50m3/h2、加药机絮凝剂加药机JY-I1台碱液加药机JY-I1台3、压滤机7.9集油井收集隔油池和平流气浮池中的油份。钢混砼结构。容积：4.7m3。L×B×H=1x1x4.7（m）7.10污泥浓缩池排入的污泥经重力浓缩后，送到带式压滤机进一步脱水。钢混砼结构。容积：250m3。内设消化管1套螺杆泵2台套，20m3/hL×B×H=10x5.3x4.7（m）7.11其他构筑物综合办公室L×B=25×16（m）污泥脱水间L×B=18×16（m）化验室L×B=13×8（m）20n九废水处理设施布置十防渗措施本处理工艺采用钢筋混凝土池，为了避免地下水渗入或是废水渗出，钢筋混凝土采用防渗设计，并在混凝土池内壁用20mm厚1:2水泥浆粉刷，池外壁用851防水涂料，保证设备本体耐腐寿命，以防止造成二次污染。混凝土：（1）构筑物混凝土等级采用C30，垫层采用C10，水泥强度等级为425级普通硅酸盐水泥，混凝土抗渗等级S620n。露天的钢筋混凝土水池抗冻等级F200。（2）框架结构：主体上部为C25混凝土，下部为C30。砌体结构地面以下采用MU10烧结砖，M10水泥砂浆，地面以上采用MU10烧结砖，M5混合砂浆；填充墙采用MU5加气混凝土块，M5混合砂浆。十一生产班制与人员安排废水处理设施采用三班运转，废水处理站需一人每班。20