焦化废水处理毕业设计 30页

'山东轻工业学院2012届毕业设计目录摘要1ABSTRACT1第一章前言21.1研究目的及意义21.2国内外研究现状31.2.1物化法41.2.2生化法61.2.3焦化废水深度处理71．3处理要求8第二章设计原则与依据82.1设计依据82.2设计原则92.3工艺选择9第三章设计构筑物尺寸103.1预处理构筑物尺寸103.1.1集水井103.1.2隔油池113.1.3调节池113.1.4气浮池123.2A/A/O工艺的设计计算123.2.1好氧池生物固体停留时间1228 山东轻工业学院2012届毕业设计3.2.2厌氧池容积123.2.3缺氧池与好氧池容积123.2.4反应池容积133.2.5水力停留时间133.2.6需氧量143.2.7曝气设备的设计143.2.8空气管道的计算153.2.9鼓风机的选择163.2.10剩余污泥量163.3平流二沉池173.4混凝沉淀池设计计算183.4.1涡流反应池设计计算183.4.2沉淀池设计计算203.6污泥浓缩系统设计计算223.6.1污泥的来源223.6.2污泥浓缩系统计算22第四章平面及高程布置234.1污水厂平面布置原则234.2污水厂的平面布置244.3污水厂高程布置原则254.4高程布置计算26第五章结语2728 山东轻工业学院2012届毕业设计摘要焦炭生产过程中产生大量的焦化废水，焦化废水成分复杂，有害物质很多，如不加处理，任意排放，会对环境造成严重的污染。本文通过A2/O工艺处理焦化废水，该工艺是在厌氧—好氧除磷工艺（A/O）的基础上开发出来的，其核心是在厌氧-好氧工艺（A/O）中间加一缺氧池，将好氧池流出的一部分混合液回流至缺氧池前端，该工艺同时具有脱氮除磷的功能。污水首先流入厌氧池，在兼性厌氧菌和专性厌氧菌的作用下，废水中的有机物被降解，生成沼气，被微生物吸收利用，以污泥形式得以去除，厌氧过程还能大大地改善废水中难以直接用好氧生化法降解的苯、蒽醌类有机物的可化生性，提高后续生物氧化法的处理效率。由于该工业废水的磷含量不高，该厌氧段的主要目的是去除有机物及改善废水的可生化性。本设计的进水水质为：进水COD浓度5000mg/L，BOD5浓度2400mg/L，SS浓度280mg/L。此工艺的处理效果比较好，出水水质达到中华人民共和国《污水综合排放标准》（GB8978－1996）一级标准。关键词：焦化废水气浮A²/O工艺混凝沉淀ABSTRACTCokingwastewaterisproducedincokeproductionanditscomponentiscomplexwhichcontainsmanyharmfulmaterials.Itwillcauseseriousenvironmentproblemswithouttreatment.ThispaperadoptsA2/Oprocesstodealwithcokingwastewater.Thetechnologyisdevelopedonthebaseoftheanaerobic-aerobic(A/O)phosphorusremovalprocess.Thekeytechnologyistoadoptahypoxiatankbetweenanaerobictankandaerobictank(A/O).Partofmixedliquorfromtheaerobictankwillreturntothefrontoftheanaerobictank.Meanwhile,thetreatmentprocesscanremovenitrogensandphosphorus.Theinfluententerstheanaerobictankandtheorganicpollutantsinwastewateraredigestedunderthefacultativeanaerobeandtheobligateanaerobe.Thepollutantsareremovedbytheformofsludge.Theanaerobicprocesscangreatlyimprovethebiodegradabilityofthebenzeneandanthraquinoneswhichwasdifficulttodigestinaerobicbiochemicalmethod.Inaddition,itcanimprovethesubsequentbiologicaloxidationefficiency.Thetreatmenteffectofthisprocessisexcellentandthewaterqualityofeffluentcanreachthefirstclassofintegratedwastewaterdischargestardard（GB8978－1996）.Keywords:CokingwastewaterfloatationA²/Ocoagulationsedimentation28 山东轻工业学院2012届毕业设计第一章前言1.1研究目的及意义焦化废水是煤制焦炭、煤气净化及焦化产品回收过程中产生的高浓度有机废水。焦化废水主要污染物质有：COD、BOD、氰化物、氨氮、悬浮物、苯酚及苯系化合物等，焦化废水成分多，组分复杂、浓度高、毒性大、难降解。废水中含有数十种无机和有机化合物，其中无机化合物主要是大量铵盐、硫、硫化物、氰化物等；有机化合物除酚外，还有联苯、吡啶、吲哚和喹啉等有机污染物。焦化废水中COD，NH3-N和挥发酚等污染物浓度高，这些污染物会对人类、水产及农作物都有极大危害。备煤焦炉煤气初冷煤气脱氮煤气终冷煤气脱苯蒸苯粗笨加工古马隆生产焦油氨水分离焦油加工除尘废水焦炭加工除尘废水图1-1焦化废水产生工艺流程图当前，全球都面临着水资源短缺、水质恶化的严峻形势，水污染问题成为当今世界面临的重要环境问题之一。我国人均水资源占有量仅为0.24万m3，只有世界上人均占有量的1/4，属世界十二个贫水国家之一，所以加强对新污染源的控制，改善老污染源处理条件，才能从根本上改变我国水质恶化的现状。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，28 山东轻工业学院2012届毕业设计有生物化学法、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1.2国内外研究现状目前，焦化废水的处理方法主要有物化法、生化法、物化-生化法等。物理化学处理方法一般是焦化废水深度处理方法。物理化学方法对氨氮等物质的去除率较低，单独使用，很难使焦化废水处理达标排放，必须与其他方法相结合，才能使出水达标。该方法具有操作简单，管理方便，运行成本相对较低，但处理设施占地面积大，土建投资较大，污染物只是从水中转移到污泥中，没有得到无害化降解，并产生污泥处理问题。深度处理技术对设备要求高，操作复杂，耗能大，目前在工厂中实际应用很少。化学处理方法催化剂和絮凝剂等药剂的价格较高，处理成本高，并且对设备要求严格，设备投资比较大。生物处理方法是国内外处理焦化废水技术应用最广泛的方法。主要应用于焦化废水的二级处理。生物处理方法的稀释水用量大，处理设施规模大，停留时间长，投资费用较高，对废水的水质条件严格，废水的pH值、温度、营养物质、有毒物质的浓度、进水有机物的浓度、溶解氧量等多种因素都会影响到细菌的生长和出水水质，对操作管理提出较高的要求，操作费用较高。在焦化生产过程中的废水主要来自于以下几个方面：化工产品蒸馏和苯、焦油精制过程中的间接冷却水；炼焦前后对煤和焦炭运输和加工等过程中的除尘洗涤水；在蒸氨塔中蒸氨废水含有酚、氰化物、焦油、硫化物等；对焦油精馏时间断排放含油含酸的高浓度废水；粗笨分离和苯精制产生酚、苯、氰化物和氨含量较高的废水；煤气终冷的排水。因此，焦化废水中有多种有机物，如有酚、芳香族化合物、含氮硫氧的杂环化合物等。而无机物主要是氨盐、硫氰化物、硫化物、氰化物等。由此可知，焦化废水污染很严重，处理起来也十分困难，必须采用多种方法组合联用处理才能达到排放标准。焦化厂对废水的处理方法有很多种，但是归纳起来可以分为物理法、化学法、生物法以及这3种方法的之间的相互组合处理废水。焦化废水中酚的含量最多，所以统称为酚水，是一种典型的难处理高浓度有机工业废水，但焦化废水水中有毒物质对微生物毒性较大，所以在生化法进行处理前应采用物化法进行预处理。在一定程度上降低有毒物质。不但有利于微生物对废水中污染物的吸附和降解而且也可以减少生化处理阶段的负荷。常见的物化法有气浮法、镀铜铁内电解法、Fenton28 山东轻工业学院2012届毕业设计－混凝沉淀法、吸附法、重力分离法等等。膜分离法是利用一种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）及微滤（MF）等。膜分离过程具有节能、高效的优点，是一种发展较快的高新污水处理技术。多用于三级处理，即深度处理。目前，在国内各焦化企业大多采用生化法处理焦化废水。生化法在废水处理工艺中处于中间关键环节，主要有传统活性污泥法、A/O、A²/O、SBR、生物膜法等。然而，绝大多数焦化企业对焦化废水处理效果理想，物化法在去除废水毒性和生化法出水COD含量均很高，达不到排放标准。高级氧化技术是对废水中不可生化的有机污染物有较强的降解能力。高级氧化技术（AdvancedOxidationProcesses,AOPs）是近20年来水处理领域兴起的新技术，通常指在环境温度和压力下通过产生具有高反应活性的轻基自由基（·HO）来氧化降解有机污染物的处理方法。高级氧化技术的关键是产生高活性的轻基自由基，一般采用加入氧化剂、催化剂或借助紫外光、超声波等多种途径产生。按所用的氧化剂及催化条件的不同，高级氧化技术通常包括超临界水氧化法、Fenton试剂法及类Fenton试剂法、组合类臭氧法、半导体光催化氧化法、超声化学氧化法等。1.2.1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。(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焦化产物。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28 山东轻工业学院2012届毕业设计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[8,9]，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28 山东轻工业学院2012届毕业设计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。1.2.2生化法(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，28 山东轻工业学院2012届毕业设计降解酚、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-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。1.2.3焦化废水深度处理焦化废水二级出水中COD和NH3-N常常超标，应进行三级处理。许多学者已研究出了一些三级处理方法，如化学氧化法、折点加氯法、絮凝沉淀辅以加氯法、吸附过滤辅以离子交换法等，但由于经济和技术的原因，这些方法均处于试验阶段，目前较为经济可行的三级处理方法主要有以下两种。3.1氧化塘深度处理法氧化塘深度处理焦化废水简单易行，处理效果好，能耗低，易管理，费用低。COD进水浓度在250-400mg/L范围内，该方法对COD处理效果较为理想。氧化塘对低浓度焦化废水进行处理的适宜pH值为6－8，最佳pH值为7；适宜温度范围为25－35℃，最佳温度为35℃。如果投加生活污水于焦化废水中，其COD和NH3-N去除率都可得到提高。藻类吸收作用是焦化废水氧化塘脱除NH3-N的主要途径，硝化反应是焦化废水NH3-N转化的重要反应。经试验证明，采用氧化塘深度处理焦化废水，COD、NH3-N均可达标排放。3.2粉煤灰吸附法X光衍射仪测定结果表明：粉煤灰主要成分是SiO2、Al2SO5、NaAlSiO4等，将粉煤灰作为吸附剂深度处理焦化废水，脱色效果好，对CODCr、挥发酚、油等去除效果好，费用低廉。研究表明腐植酸类物质－长焰煤作为吸附剂对焦化废水中化学耗氧物质具有较快的吸附速率以及可观的吸附容量，28 山东轻工业学院2012届毕业设计可以对焦化废水进行深度处理。山西焦化厂采用生化－粉煤灰深度处理焦化废水的工艺技术，经处理后，除氨氮偏高外，CODCr、挥发酚、硫化物、氰化物、BOD5等污染物浓度均低于国家规定的允许排放标准，处理后的水60％被回用。1．3处理要求根据当地环保局的要求，污水外排标准执行《污水综合排放标准》（GB8978—1996）一级标准，其主要指标表1-1基本控制项目最高允许排放浓度（日均值）（单位mg/L）序号基本控制项目一级标准二级标准三级标准1化学需氧量（COD）1001505002氨氮（NH3-N）1525无要求3悬浮物（SS）70200400第二章设计原则与依据2.1设计依据(1)业主提供的相关技术资料、委托资料及设计要求等(2)《污水综合排放标准》（GB8978－1996）(3)《室外排水设计规范》（GBJ14-87）(4)《城镇污水处理厂附属建筑和设备设计标准》（CJJ31-89）(5)《污水再生利用工程设计规范》（GB/T50335-2002）(6)《泵站设计规范》（GB/T50265-97）(7)《采暖与空气调节设计规范》（GBJ19-87）(8)《工业企业噪声控制设计规范》（GBJ87-85）(9)《工业企业设计卫生标准》（TJ36-79）(10)《建筑设计防火规范》（GBJ16-87）(11)《地下工程防水技术规范》（GBJ108-87）(12)《工业建筑防腐蚀设计规范》（GB50046-95）(13)《建筑抗震设计规范》（GBJ11-89）(14)《给水排水工程结构设计规范》（GBJ69-84）(15)《建筑结构荷载设计规范》（GBJ9-87）(16)《建筑地基基础设计规范》（GBJ7-89）(17)《混凝土结构设计规范》（GBJ10-89）(18)《通用用电设备配电设计规范》（GB50055-93）(19)《工业与民用供配电系统设计规范》（GB50052-95）28 山东轻工业学院2012届毕业设计(1)其它相关的设计规范2.2设计原则(1)严格执行国家及地方的现行有关环保法规及经济技术政策。根据国家有关规定和甲方的具体要求，合理地确定各项指标的设计标准。(2)本着技术上先进、安全、可靠，经济上合理可行的原则，尽量采用技术成熟、流程简单、处理效果稳定的废水处理系统。从降电耗、节约药剂使用量方面精心设计，从技术经济上达到最佳效果。(3)在总图布置方面，充分利用现有条件，因地制宜，少占用地；同时保证使污水处理设施与周围环境协调一致，不会影响环境美观。(4)选用的设备自动化水平比较高，易于工人操作管理，减轻劳动强度。同时也要考虑设备的耐用性，以保证长时间免维修正常使用。(5)废水处理工程中的设备选用国内先进节能优质产品，确保工程质量。2.3工艺选择目前，焦化废水处理主要采用一级预处理和二级生化处理。一级预处理的目的是去除漂浮物和大的悬浮物，均和水质水量，一级预处理主要有隔油、气浮、调节、等方法。二级生化处理采用缺氧厌氧好氧(A²/O)法进行处理主要工艺单元（1）平流式隔油池，去除油类悬浮物。（2）调节池在废水进入生化处理系统前起调节水量及均化水质的作用。（3）平流式分压气浮池溶气系统由溶气水泵、空压机、溶气释放器及加药系统组成，采用行车式中心传动刮泥机刮渣，回流水为气浮池出水。利用溶气水在减压过程中释放出直径为30～120μm的气泡，并投加絮凝剂以去除乳状油和胶状油，削弱油类物质对后续生化处理的影响。（4）厌氧池升流式厌氧复合反应器的底部为水力布水，上部装有半软性填料。总有效容积600m3。由于焦化废水中的有机物主要以酚类化合物、多环芳香族化合物及含氮、氧、硫的杂环有机化合物为主，生化性差，B/C为0.1～0.2。故设此段为进行厌氧消化的酸化水解阶段，将废水中一些生物难降解的单环、杂环类化合物及大分子有机物转化为易于生物降解的小分子有机物（如有机酸），以提高废水的可生化性，有利于反硝化反应的进行和COD的最终降解。（5）缺氧池28 山东轻工业学院2012届毕业设计采用平流式活性污泥法，。来自厌氧池的废水与好氧池出水回流的含有硝态氮和污泥的混合液在此进行反硝化反应，同时降解部分COD。所谓反硝化是指在缺氧条件下，水中硝态氮（NO3-N）在反硝化菌的作用下，被还原成氮气的过程。从氧化还原的角度来看，该过程可表示为：Ared+NO3-→N2+Aox（硝化细菌）式中NO3-为电子受体，Ared为电子供体，可以是任何能提供电子，且能还原NO3-的物质，包括有机物、硫化物、H2等。这里的反硝化主要是指利用有机物的异养反硝化。（6）好氧池来自缺氧池的废水在好氧池内进行有机物的最终降解和硝化反应。所谓硝化是指在好氧条件下，水中的氨在亚硝酸菌和硝酸菌的作用下被氧化为硝酸的过程，其反应可表示为:NH4++2O2+NO3-→2H++H2O（硝酸菌亚硝酸菌）能量完成有机物降解和硝化反应的废水，一部分进入二沉池，一部分由泵提升回流至缺氧池进行反硝化反应，使废水中的NO3-最终以氮气的形式从废水中降解。（7）二沉池平流式沉淀池，混合液在此进行泥水分离，污泥一部分回流至缺氧池，另一部分作为剩余污泥排入污泥浓缩系统，上清液流入混凝沉淀池。（8）混凝沉淀池平流式沉淀池。废水经混凝沉淀泥水分离后可进一步去除悬浮物和COD。污泥进入污泥浓缩系统，废水达标排放。第三章设计构筑物尺寸3.1预处理构筑物尺寸3.1.1集水井(1)集水井体积公式（3-1）Q：流量=75m³/h；t：水力停留时间=12h；体积V=900m³(2)高H=4m；(3)表面积m²；(4)长L=15m；宽W=15m3.1.2隔油池28 山东轻工业学院2012届毕业设计(1)隔油池表面积公式（3-2）：流量，=75/h：修正系数，与水平流速v和油珠上浮速度V的比值有关，取=1.44:油珠上浮速度，取V=1..6m/h：水平流速，取v=16m/h=m2(2)过水断面面积=公式（3-3）(3)有效水深和池宽水深h一般在1.5-2.0m之间，取h=2m池宽b不大于6.0m，深宽比为0.3—0.5；则取b=4.5m(4)池长公式（3-4）长宽比L/b=6.4>4符合要求(5)高度隔油池高度h1：池水面以上到池壁标高，一般不小于0.4m；取h1=0.5m则3.1.3调节池（1）池容公式（3-5）：流量，75m3/h；：调节时间，取10h代入得(2)调节池面积公式（3-6）：调节池水深，取5m；28 山东轻工业学院2012届毕业设计代入得m2取调节池长×宽=30m×5m。3.1.4气浮池(1)公式（3-7）Q：流量，75m3/h；t：水力停留时间，1.2hV=75×1.2=90m³H：有效水深，取3m，超高0.5m。气浮池面积A=90/3=30m2长：6m宽：5m3.2A/A/O工艺的设计计算基本设计参数处理废水量Q=75m³/h，污泥负荷Ls=0.5kgCOD/(kgMLSS·d),回流污泥浓Xr=9000mg/L，回流污泥比Rr=50%，混合液回流比R=500%，MLSS浓度mg/L。公式（3-8）3.2.1好氧池生物固体停留时间公式（3-9）式中T：冬季水温，℃（取13℃）；K：安全系数，（1.2～1.5，取1.5）。=14d3.2.2厌氧池容积回流污泥量QrQr=RrQ=0.5×75=37.5m³/h公式（3-10）循环混合液量QcQc=RQ=5×75=375m³/h厌氧池容积公式（3-11）式中t：厌氧池水力停留时间，h，取4.0h。3.2.3缺氧池与好氧池容积公式（3-12）28 山东轻工业学院2012届毕业设计式中，进水COD浓度，5000mg/L；，出水COD浓度，80mg/L；，污泥负荷，0.42kgCOD/(kgMLSS·d)。=2928.6m³h，取40h则m³缺氧池与好氧池的停留时间比一般为：h，m³h，m³3.2.4反应池容积取池深H=5m，则厌氧池：池长L1=30m池宽B1=2m长宽比符合要求缺氧池：池长L2=30m池宽B2=4m，长宽比符合要求好氧池：池长L3=30m池宽B3=16m，分四格长宽比符合要求3.2.5水力停留时间h厌氧池停留时间：h缺氧池停留时间：h好氧池停留时间：h28 山东轻工业学院2012届毕业设计3.2.6需氧量公式（3-13）式中，去除1kgBOD的需氧量，kgO2/kgBOD（=0.45），微生物自身氧化系数，kgO2/kgMLSS（=0.45），硝化率（=0.7），进水设计总氮浓度，260mg/L;,好氧池末端溶解氧浓度，1.5mg/L，硝化单位氨氮需氧量，kgO2/kgNH4-N（=4.57），进水BOD5浓度，2400mg/L，出水BOD5浓度，90mg/L，回流到缺氧池硝态氮总量，kg/h，缺氧池流出硝态氮总量，kg/h（为的70%~80%，这里取70%）。=176.33kg/h3.2.7曝气设备的设计对曝气设备的要求：供氧能力强；搅拌均匀；构造简单；能耗少；价格低廉；性能稳定；，故障少；不产生噪声及其他公害。本设计采用直径为300mm的膜片式微孔曝气，安装在距好氧池底0.2m处，故实际浸没深度为4.8m。计算深度按照最不利条件考虑（本设计定为30℃），水中溶解氧饱和度分别为，。微孔曝气器出口处的绝对压力Pb为Pa微孔曝气器的氧转移效率（E）为15%，则空气离开曝气池时氧的百分比为：公式（3-14）28 山东轻工业学院2012届毕业设计曝气池中平均溶解氧饱和度（按最不利温度条件考虑）为：公式（3-15）温度为20℃时，曝气池中的溶解氧饱和浓度为：温度为20℃时，脱氧清水的充氧量为：公式（3-16）式中氧转移折算系数（一般=0.8~0.85，取0.82）；氧溶解折算系数（一般=0.9~0.97，取0.95）密度，1kg/L;废水中实际溶解氧浓度，mg/L（一般为2mg/L）需氧量，136.5kg/L。曝气池中的平均供气量为：公式（3-17）每立方米废水的供气量为：3.2.8空气管道的计算采用I型D=300mm的膜片式微孔曝气器，其服务面积为1.0m²/个。所以每个好氧池需要的微孔曝气器的个数为120/1.0=120个布置形式为沿好氧池长的方向布置30个，间距为90cm。宽的方向布置4个，间距为100cm。每个曝气器的空气流量约为。整个氧化池中空气管设计要考虑压力平衡，所以连成网状，28 山东轻工业学院2012届毕业设计沿池宽的方向分成四组，每组设一条支管每条支管有四条小支管，每条小支管有30个曝气器，四个好氧池共设一条主干管。空气管设计流速干管为：15m/s，流量为4849m³/h；支管为10m/s,，4849/4=1212.25m³/h；小支管为5m/s，4849/16=303.1m³/h。空气管道管径的确定空气管道管径的确定应根据所通过的空气流量和相应的经济流速来确定。由《水污染治理工程》附录一管径空气流量与流速计算图，干管管径为300mm,支管管径为200mm，小支管管径为150mm。3.2.9鼓风机的选择鼓风机所需压力（P）鼓风机所需压力应为好氧池压力损失P0为了保证正常工作要求，所需压力再乘以一个安全系数1.2，所以鼓风机所需压力P应为：P=1.2P0=1.2×55=66kPa=6735mmH2O。鼓风机所需供气量：GS=4849m³/h=80m³/h鼓风机型号：采用SD60×48-80/7000。罗茨风机4台2备2用。3.2.10剩余污泥量剩余污泥量W由降解COD生成的污泥量W1，扣除内源呼吸分解掉的污泥量W2和不可生物降解悬浮固体W3构成。公式（3-18）式中，COD的污泥转化率（）；，内源代谢系数，；，VSS/SS之比值（一般采用0.6~0.8，取0.75）；，进、出水COD差值，kg/m³，进出水SS差值，kg/m³50%，不可生物降解和惰性悬浮物占TSS约50%。28 山东轻工业学院2012届毕业设计则湿污泥量（含水率P取99.6%）公式（3-19）每天生成的活性污泥量则污泥龄公式（3-20）3.3平流二沉池沉淀区的表面积A公式（3-21）式中Q，进水废水流量，75m³/h；，表面水力负荷，沉淀区有效水深h2式中t，二沉池水力停留时间，h（一般为1.5~2.5h，取2.5h）。沉淀区有效容积V1沉淀池长度L式中v，最大设计流量时的水平流速，mm/s（一般不大于5mm/s，取2.0mm/s）.沉淀池总宽度B（符合要求）污泥区的容积V28 山东轻工业学院2012届毕业设计公式（3-22）式中，：进出水悬浮物浓度，kg/m³（分别取0.4kg/m³0.1kg/m³）；：污水流量变化系数（一般取1.2~2.3，取1.5）：污泥容量，kg/m³（一般为1000kg/m³）；：污泥含水率，%（取97%）；：排泥时间间隔，h（取8h）。沉淀池的总高度h式中：沉淀池超高，m（一般取0.5m）：沉淀池有效高度，2.5m：缓冲层高度，m（无机械刮泥设备时为0.5m；有刮泥设备时，其上缘应高出0.3m取0.5m）：污泥斗高度，m（取1.0m）：梯形高度，m（取1.0m）。3.4混凝沉淀池设计计算3.4.1涡流反应池设计计算(1)有效面积f1=公式（3-23）式中,f1—圆柱部分面积，m2v1———圆柱部分上升流速4-5mm/s，取4mm/sQ—设计流量，m3/hN—池数，两个28 山东轻工业学院2012届毕业设计f1==0.11m2(2)圆柱部分直径D1===0.37m公式（3-24）(3)圆锥部分底面积f2=公式（3-25）式中,v2—底部入口处流速0.7m/sf2=75/(24×3600×2×0.7)=m2(4)圆锥部分底面直径D2===0.15m公式（3-26）(5)圆柱部分高度H2=D1/2=1.92/2=0.96m(6)圆锥部分高度H1=公式（3-27）式中，θ—底部锥角,一般采用30-45°,取45°H1==2.14m(7)池容积VV=πD12H2/4+π(D12+D1D2+D22)H1/12+πD22H3,公式（3-28）式中,V—每池容积H3,—池底部立管高度,取0.2mV=3.14×1.922×0.96/4+3.14×(1.922+1.92×0.15+0.152)×2.14/12+3.14×0.152×0.2/4≈5m3(8)反应时间T,一般采用6-10min,取8min(9)水头损失h=公式（3-29）式中,h0—每m工作高度的水头损失,m(0.02-0.05),取0.03v—进口流速，m，(0.7m/s)ξ—进口局部阻力系数，取1.0H3—超高，0.3m28 山东轻工业学院2012届毕业设计H=≈0.13m3.4.2沉淀池设计计算(1)沉淀池池长LL=3.6ut式中，u—水平流速,一般不大于5mm/s,取2.4mm/st—沉淀时间，取2.5hL=3.6×2.5×2.5=21.6m(2)沉淀池面积AA=Qt/h2式中，Q—设计流量，75m3/hh2—池有效水深，取2.25mA=75×2.5/2.25=83.3m2(3)沉淀池池宽BB=A/L=83.3/21.6=3.9m(4)校核为使水流均匀分布，长宽比不小于4:1，L/B=21.6/3.9=5.5，符合要求；长深比不小于8，L/h2=21.6/2.25=9.6，符合要求。(5)每日产生的污泥量：V=公式（3-30）式中,C0—进水悬浮物浓度，0.28kg/m3C1—出水悬浮物浓度，0.02kg/m3P0—污泥含水率，一般取96％-98％，设计取98％ρ—污泥密度，以1000kg/m3计W==23.4m3/d(6)污泥区容积VV=公式（3-31）式中，TW—贮泥时间,一般不大于2h,取0.4h28 山东轻工业学院2012届毕业设计Rr—回流比,为0.5Xr—回流污泥浓度,Xr=9000mg/LV=2×0.4×（1+0.5）×1800×3/24（3+9）=22.5m3(7)污泥斗的容积Vi=公式（3-32）式中,—泥斗高度,mf1—污泥斗上口面积，m2，f1=3×3=9m2f2—污泥斗下口面积，m2，f2=0.5×0.5=0.25m2污泥斗为方斗，α=50o=L1—污泥斗上口边长，3mL2—污泥斗下口边长，0.5m==1.5mV1==5.4m3(7)污泥斗以上梯形部分的容积V2公式（3-33）=(21.6-3+0.3)×0.1=0.9mV2=(21.6+3)×0.19×4.3/2=10.0m3(8)污泥层高度===1.1m(9)沉淀池总高度H=h1+h2+h3+h4=h1+h2+h3+++=0.3+2.25+0.5+1.5+0.19+1.1=5.84m式中：H—二沉池总高度，m；28 山东轻工业学院2012届毕业设计h1—超高，取h1=0.3m；h3—缓冲层高，取h3=0.5m；3.6污泥浓缩系统设计计算3.6.1污泥的来源(1)调节池Q1=30m3/d，含水率98％(2)水解酸化池Q2=12m3/d，含水率98％(3)沉淀池Q3=31.1m3/d，含水率99％(4)混凝沉淀池Q4=14m3/d，含水率98％总污泥量Q=Q1+Q2+Q3+Q4=30+12+31+14=87m3/d3.6.2污泥浓缩系统计算固体负荷M,一般为10-35kg/(m2*d)，取M=35kg/(m2*d)，浓缩时间取24小时，设计污泥量Q=87m3/d，浓缩后含水率为96％(1)污泥浓缩池总面积A=QC/M公式（3-34）式中：C：入流固体浓度C=(W1+W2+W3+W4+W5)/Q公式（3-35）根据公式:W=1000Q×(1-P)，P为含水率,得W1=600kg/d，W2=240kg/d，W3=310kg/d，W4=280kg/dC=(600+240+310+280)/87=16.4kg/m3A=78×16.4/35=40.8m2(2)单池面积取2个池A1=A/n=40.8/2=20.4m2(3)污泥浓缩池直径D===5.1m(4)污泥浓缩池工作部分高度h1===2.1m公式（3-36）(4)污泥浓缩池总高度H=h1+h2+h3式中：h2—超高，取0.3mh3—缓冲层高度，取0.8mH=2.1+0.3+0.8=3.2m(5)浓缩后污泥体积28 山东轻工业学院2012届毕业设计根据公式V2=公式（3-37）P1—进泥浓含水率P2—出泥含水率分别代数计算，浓缩后污泥体积V=15+6+7.75+7=35.75m3/d(6)污泥斗尺寸泥斗容积：上底半径r1=2.4m，下底半径r2=1.0m，取高h4=1.2m公式（3-38）每6个小时排一次泥，4V3=4×11.5=46.0m3>35.75m3符合要求第四章平面及高程布置平面布置的内容主要包括：各种处理构筑物的平面定位；各种输水管道、阀门的布置；排水管渠及检查井的布置；各种管道交叉定位；供电线路位置；道路、绿化、围墙及辅助建筑的布置等。污水处理厂包括生产性的处理构筑物和泵站、鼓风机房、药剂间、化验室等建筑物，及辅助性的修理间、仓库、办公室、值班室等。在厂区内还有道路系统、室外照明系统和美化的绿化设施。在各构筑物和建筑物的个数和尺寸确定以后，根据流程和厂区的地形、地质条件，进行平面布置。4.1污水厂平面布置原则在平面布置时，应考虑以下原则：1.布置应紧凑，以减少处理厂占地面积和连接管(沟道)的长度，并应考虑工作人的方便。2.各处理构筑物之间的连接管(沟道)应尽量避免立体交叉，并考虑施工、检修方便。3.在高程布置上，充分利用地形，少用水泵并力求挖填土方平衡。4.使需要开挖的处理构筑物避开劣质地基。5.考虑分期施工和扩建的可能性，留有适当的扩建余地。6.按功能分区，配置得当。主要是对生产、辅助生产、生产管理、生活福利等各部分的布置，要做到分区明确、配置得当、而又不过分独立分散。既有利于生产，又避免非生产人员在生产区通行和逗留，确保安全生产。在有条件时，最好把生产区和生活区分开，但二者之间不必设置围墙。28 山东轻工业学院2012届毕业设计7.功能明确、布置紧凑。首先应保证生产的需要，结合地形、地址、土方、结构和施工等因素全面考虑。布置时力求减少占地面积，减少连接管的长度，便于操作管理。8.顺流排列，流程简捷。指处理构筑物尽量按流程方向布置，避免与不必要的转弯和用水泵提升，严禁将管线埋在构筑物下面，目的在于减少能量损失、节省管材、便于施工和检修。9.充分利用地形，平衡土房，降低工程费用。某些构筑物放在较高初，便于减少土方，便于放空、排泥，又减少了工程量，而另一些构筑物放在较低处，使水流按流程按重力顺畅输送。10.必要时应预留适当余地，考虑扩建和施工可能。11.构筑物布置应注意风向和朝向，将排放异味、有害气体的构筑物布置在居住与办公场所的下风向；为保证良好的自然通风条件，建筑物布置应考虑主导风向。总之，处理厂的平面布置，除应满足设计上的要求外，还要顾及施工和运行上的要求。对于大、中型厂，应作方案比较，以便找出较为经济合理的方案。在平面布置时，如需要可以调整各处理构筑物的个数。多个同种处理构筑物构成一组时，要配水均匀，否则有的池子超负荷，有的池子又没有充分发挥作用。为此，在平面布置时，常为每组构筑物设置一配水井。实践表明，均匀配水是一个需要高度注意的问题。4.2污水厂的平面布置污水厂的平面布置是在工艺设计计算之后进行的，根据工艺流程、单体功能要求及单体平面图形进行，污水厂总平面图上应有风向玫瑰图、构筑物一览表、占地面积指标及必要的文字说明，比例尺一般为1：（200-500）,图上应有坐标轴线或方格控制网。①首先对处理构筑物和建筑物进行组合安排。布置时对其平面位置、方位、操作条件、走向、面积等统盘考虑。安排是应对高程、管线和道路等进行协调。为了便于管理和节省用地、避免平面上的分散和零乱，往往可以考虑把几个构筑物和建筑物在平面、高程上组合起来，进行组合不止。构筑物的组合原则如下；a.对工艺过程有利或无害，同时从结构、施工角度看也允许的，可以组合，如曝气池与沉淀池的组合、反应池与沉淀池的组合，调节池与浓缩池的组合。b.从生产上看，关系密切的构筑物可以组合成一座构筑物，如调节池和泵房，变配电室和鼓风机房，投药间和药剂仓库等。28 山东轻工业学院2012届毕业设计c.为了集中管理和控制，有时对于小型污水厂还可以进一步扩大组合范围。构筑物间的净距离，按它们中间的道路宽度和铺设管线所需要的宽度，或者按其它特殊要求来定，一般为5-20m.布置管线时，管线之间及其他构筑物之间，应留有适当的距离，给水管或排水管踞构筑物不小于3m,给水管和排水管的水平距离，当d≤200m时，不应小于1.5m,当d>200m时不小于3m.②生产辅助建筑物的布置，亦应尽量考虑组合布置，如机修间与材料的组合，控制室、值班室、化验室、办公室的组合等。③预留面积的考虑。必要时预留生产设施的扩建用地。④生活附属建筑物的布置，宜尽量与处理构筑物分开单独设置，可能时应尽量放在厂前区。应避免构筑物与附属生活设施的风向干扰。⑤道路、围墙及绿化带的布置。通向一般构筑物应设置人行道，宽度1.5-2.0m；通向仓库、检修间等应设车行道，其路面宽度3-4m，转弯半径为6m,厂区主要车行道宽5-6m，行车道边缘至房屋或构筑物外墙面的最小距离为1.5m.道路纵坡一般为1%-2%，不大于3%。⑥污泥区的布置。由于污泥的处理和处置一般与污水处理相互独立，且污泥处理过程条件比污水处理差，一般将污泥处理放在厂区后部；若污泥处理过程中产生沼气，则应按消防要求设置防火间距。由于污泥来自于污水处理部分，而污泥处理脱出的水分又要送到调节池或初沉池中，必要时，可考虑某些污泥处理设施与污水处理设施的组合。⑦管的平面布置。在各处理构筑物之间应由连通管，还应有使各处理构筑物独立运行的管。当某一处理构筑物因故停止工作时，使其后接按处理构筑物，仍能够保持正常的运行，污水厂应设超越全部或部分处理构筑物，直接排放水体的超越管。此外还应设又给水管、空气管、消化气管、蒸汽管及输配电线路等，这些管线有的敷设在地下，但大部分都在地上，对它们的安排。既要便于施工和维护管理，也要紧凑，少占用地。4.3污水厂高程布置原则在污水厂内，各构筑物之间水流一般是依靠重力流动的，前面的构筑物中的水位应高于后面构筑物中的水位。在污水处理厂，如果进水沟道和出水沟道之间的水位差大于整个污水处理厂所需的总水头损失，处理厂内就不需设提升泵房。反之，就必须设置泵房。污水处理厂的水面标高设计应综合原污水管渠标高、厂区地面标高、地形、排水的水体、各处理构筑物的水头损失等来确定。水位水头损失应通过计算求得，并适当留有余地。4.4高程布置计算（1）准面：28 山东轻工业学院2012届毕业设计设计地面高程为0.00米，出水高程为-1.00米。（2）混凝沉淀池：涡流反应池水头损失:0.13m沉淀池水头损失：0.5m管道损失：0.10m其他：0.05m混凝沉淀池最高水位：-1.00+0.13+0.5+0.10+0.05=-0.22m（3）二次沉淀池：沉淀池水头损失：0.5m管道损失：0.20m其他：0.05m沉淀池最高水位：0.5+0.20+0.05-0.22=0.53m(4)A²O池:A²O池水头损失:0.50m管道损失：0.20m其他：0.05m生物接触氧化池最高水位:0.50+0.20+0.05+0.53=1.28m(5)气浮池：气浮池水头损失：0.20m管道损失：0.20m其他：0.05m水解酸化池最高水位：0.30+0.20+0.05+1.28=1.83m(6)调节池：调节池水头损失：0.20m管道损失：0.20m其他：0.05m调节池水位高度：0.20+0.20+0.05+1.83=2.28m(7)隔油池：隔油池水头损失：0.25m管道损失：0.20m其他：0.05m隔油池水位高度：0.20+0.20+0.05+2.28=2.73m（8）集水井：集水井位于-3m集水井水头损失忽略不计28 山东轻工业学院2012届毕业设计其他：0.05m则出水水位-3.05m计算水位差为6.00m；选择150QGW200-10-11型污水泵,第五章结语（1）A2/O工艺处理焦化废水效果良好，去除污染物效率较高,具有一定的耐冲击能力,处理效果稳定。（2）A2/O工艺系统为焦化废水处理和老工艺改造提供了一条切实可行的新途径。（3）焦化废水的处理，从环保角度来看，前期的脱酚、蒸氨等化工产品的回收工序都是污水处理设施的一部分（生化处理只能消减焦化废水总污染负荷的20%左右），前期蒸氨、脱酚的预处理和回收是关键。因此焦化处理工艺设计时要做好前期脱酚、蒸氨等回收预处理工序与生化处理之间的衔接，未添加生活污水的焦化废水更应采取强化水质均匀稳定的措施。（4）由于焦化废水中含有大量的、多种的有机物、无机物等。又由于个人能力有限，所以本设计有很多漏洞与不足。希望在以后的学习、工作中能得到更好的改善。努力不断的提高自己的知识。（5）通过这次毕业设计，我对废水工艺设计有了更深刻的认识，对焦化废水处理的工艺流程有了更一进步的认识，同时对废水工艺流程中的各个构筑物的运行原理和设计计算过程也有了更深刻的理解，对我的CAD制图能力也有很大的提高。参考文献[1]高廷耀,顾国维.水污染控制（上、下册），北京：高教出版社，1989[2]曾科,卜秋平,陆少鸣.污水处理厂设计与运行，北京：化学工业出版社，2001[3]高俊发,王社平.污水处理厂工艺设计，北京：化学工业出版社，2003[4]陈季华,奚旦立,杨大通.废水处理工艺设计及实例分析，北京：高教出版社，1990[5]唐受印等主编.废水处理工程，北京：化学工业出版社，1998[6]孙力平等主编.废水处理新工艺与设计计算实例，北京：科学出版社，2001[7]冯生华主编.城市中小型污水处理厂的建设与管理，北京：化学工业出版社，2001[8]单明军，吕艳丽，从蕾主编.焦化废水处理技术，北京：化学工业出版社，2007.4[9]王绍文等主编.焦化废水无害化处理与回用技术，北京：冶金工业出版社，2005.5[10]北京市政设计院主编给水排水设计手册（第五册）城市排水，28 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