焦化废水处理工艺设计改

《化工工艺学》课程设计240万吨／年焦炭焦化厂生物脱酚工段设计专业：化学工程与工艺班级：化工12-3班姓名：陈涛学号：2012020860目录前言..................................................I1焦化废水概述........................................21.1焦化废水概况...................................21.1.1焦化废水来源与组成.........................21.1.2焦化废水的特点及危害.......................41.2国内外焦化废水处理技术.........................51.2.1物理化学法.................................61.2.2生化处理法.................................61.2.3化学处理法.................................72水质分析和处理工艺选择..............................82.1.1来源组成.....................................82.1.2水质特征.....................................92.1.3排放量.....................................102.2排放标准.......................................102.3.1焦化废水水质.................................102.4处理工艺的选择................................102.4.1处理工艺流程选择应考虑的因素..............102.4.2工艺对比..................................112.4.3工艺选择..................................142.4.4A/O工艺原理...............................142.5各段工艺去除率................................153主体构筑物设计....................................173.1格栅...........................................173.2集水池.........................................193.3隔油池........................................203.4调节池........................................213.5事故池........................................223.6缺氧池........................................223.8二沉池.........................................253.9混合反应池.....................................273.10混凝沉淀池....................................283.11污泥浓缩池...................................293.12回流水井.....................................304设备选型...........................................304.1格栅设计选型..................................304.2风机选型......................................304.4废水污泥泵选型................................314.5加药装置选型...................................324.5.1加药装置选型..............................324.6污泥脱水机选型................................324.7搅拌机选型....................................324.8刮泥机及撇油机选型............................33结论...............................................33参考文献.............................................34前言水是地球的重要组成部分，也是生物机体不可缺少的组分，人类的生存和发展离不开水资源。地球上约有97.3%的水是海水，它覆盖了地球表面的70%以上，但由于海水是含有大量矿物盐类的“咸水”，不宜被人类直接使用。这样，人类生命和生产活动能直接利用且易于取得的淡水资源就十分有限，不足总水量的3%，且其中约3/4以冰川、冰帽等固态的形式存在于南北极地，人类很难使用。与人类关系最密切、又较易开发利用的淡水储量约为4×106km3，仅占地球上总水量的0.3%。因此，解决水废染、合理地利用水资源是世界各国经济可持续发展的当务之急。焦化废水是一种高含氮、毒性强的有机工业废水之一。如果直接排入水体其废染程度大，毒害性强[1]。因此，对焦化厂废水的处理无论在环境还是资源方面显得尤为重要。鉴于可持续发展和环境质量的要求，现决定对某煤焦化有限责任公司产生的焦化废水进行处理工艺设计。废水产生量为300t/d，废水主要由含高浓度氮焦化废水和生活废水组成，且都含较高COD、SS和石油类物质。本文根据该焦化废水浓度高，毒性大的水质特点，设计“A/O”工艺对其进行处理。废水中的SS、石油类物质、COD等浓度大大降低，使得出水水质达到《废水综合排放标准（GB8978-1996）》中的一级排放要求。本文对各处理单元构筑物进行了设计计算，绘制各处理单元构筑物图示，以及废水处理站的平面布置图和高程布置图，同时对该废水处理站进行了投资经济概算，验证废水不仅得到有效处理，且经济可行，符合可持续发展要求。某焦化废水治理工艺设计21焦化废水概述1.1焦化废水概况1.1.1焦化废水来源与组成焦化厂是钢铁企业生产的重要组成部分，焦炭是钢铁冶炼的重要原材料，炼焦回收的化工产品供给许多行业的生产。随着社会、经济的发展，焦化行业已发挥着越来越重要的作用。目前，国内生产焦化产品的厂家达数百家。焦化厂生产的主要任务是进行煤的高温干馏—炼焦，以及回收处理在炼焦过程中所产生的副产品。整个生产过程分为选煤、炼焦及化工三部分。焦化废水则产生于炼焦、制气过程及化工产品回收过程，水质复杂，产生量较大。其主要来源有[2]：(1)剩余氨水。由炼焦的水分及炼焦过程中产生的化合物组成。通常情况下，其数量占全部废水的一半以上，是氨氮废染物的主要来源；(2)化工产品工艺排水。包括化工产品回收和精制过程中各有关工段的分离水及各种贮槽定期排水和事故排水；(3)粗苯终冷水及煤气脱硫和煤气终冷循环的排废水。其中含有一定数量的酚、氰、苯、硫化物及吡啶碱等。(4)焦油车间废水：焦油车间根据有机物的沸点不同，用蒸馏法初步分离各种产品，再经酸碱洗涤分离出粗苯、吡啶等产品。废水主要是间断地排出高浓度含油、含酸的废水。这部分废水一般经溶剂脱酚通过蒸氨塔后才能进入生物处理装置；(5)古马隆废水：从酚、油、重苯中提取古马隆，要经过蒸馏、碱洗、酸洗、中和及水洗，排除含酚、吡啶、油等废染物的废水。焦化废水产生的一般工艺流程如图1.1所示[3]：某焦化废水治理工艺设计3图1.1焦化生产工艺流程焦化废水因受原煤性质、焦化产品回收工序及方法等多种因素的影响，含有多种废染物。焦化废水是一种含高氨氮、高有机物、成分复杂的、难处理的有机工业废水。焦化废水中的许多高毒性难降解有机物，对生态环境危害极大，如占总有机物的一半以上酚类化合物，可使蛋白质凝固，对人类、水产及农作物都有极大危害[4]。经常接触煤焦油、沥青和某些石油化工溶剂的人，皮肤癌、唇癌以及肺癌的患病率相当高，因为吲哚、萘、吡啶碱、煤备煤焦炉煤炭加工焦炭除尘废水除尘废水煤气初冷焦油氨水分离剩余氨水焦油加工焦油精制分离水煤气脱氨煤气终冷煤气脱苯终冷废水蒸苯粗苯分离水粗苯加工精苯分离水古马隆生产古马隆废水净煤气煤气管道水封水某焦化废水治理工艺设计4啡蒽、苯并芘等多种多环和杂环芳香族化合物(PAHs)中有不少是致癌和致突变物质。氨氮是水体富营养化的主要废染物，近年来，国家不仅对COD的排放做了严格的规定，对氨氮的危害也越来越重视，并对氨氮的排放也做了严格的规定。1.1.2焦化废水的特点及危害1、水质特点(1)成分复杂焦化废水组成十分复杂，浓度高、毒性大。核磁共振—色谱分析显示：焦化废水中含有数十种无机和上百种有机化合物[5]。无机废染物主要是大量的氨盐、硫氰化物、硫化物及氰化物等。有机废染物除酚类化合物以外，还包括脂肪族化合物、杂环类化合物和多环芳香族化合物等。其中酚类化合物为主，占总有机废染物的80％左右，主要成分有苯酚、邻甲酚、对甲酚、邻对甲酚、二甲酚、邻苯二甲酚及其同系物等；杂环类化合物包括二氮杂苯、氮杂联苯、氮杂苊、氮杂蒽、吡啶、喹啉、咔唑及吲哚等；多环类化合物包括萘、蒽、菲及α-苯并芘等[6]。(2)水质变化幅度大焦化废水中氨氮变化系数可达2.7，COD变化系数可达2.3，酚和氰化物浓度变化系数达3.3和3.4。(3)含有大量的难降解物，可生化性较差焦化废水中有机物(以COD计)含量高，且由于废水中所含有机物多为芳香族化合物和稠环化合物及吲哚、吡啶、喹啉等杂环化合物，其BOD5/COD值低，一般为0.3~0.4，有机物稳定，微生物难以利用，废水的可生化性差。(4)废水毒性大其中含有的氰化物、芳烃、稠环及杂环化合物都是有毒物质，有的甚至是致癌物质，毒性极强。2、危害(1)对人的危害某焦化废水治理工艺设计5焦化废水中含有的酚类化合物是原型质毒物，可以通过皮肤、黏膜的接触和经口服而侵入人体体内。高浓度的酚可以引起剧烈腹痛、呕吐和腹泻、血便等症状，重者甚至死亡。低浓度的酚可引起积累性中毒，有头痛、头晕等不良反应。废水中的氰化物毒性很大。当pH值在8.5以下时，氰化物的安全浓度为5mg/L。人食用的平均致死量氰氢酸为30~60mg/L，氰化钠为0.1g，氰化钾为0.12g。另外废水中含有大量的氨氮，可能转化为NO2－或NO3－。人体若饮用了NH4＋-N10mg/L或NO3－-N50mg/L的水，可使人体内正常的血红蛋白氧化成高铁血红蛋白，失去输氧能力，出现缺氧症状。若亚硝酸盐长时间作用于人体，可引起细胞癌变。(2)对水体和水生生物的危害大量的有机废染物进入水体，会消耗水体当中大量的溶解氧，水体发臭，水质恶化。同时由于有毒物质的进入使得水中水生生物的生存受到影响，鱼类和贝类等的大量减产与死亡，并能通过食物链传递给人类造成食物中毒等。此外，含氮化合物还能导致水体的富营养化，尤其对湖泊等封闭水域的危害更大。(3)对农业的危害采用未经处理的焦化废水直接灌溉农田，将使农作物减产和枯死，特别是在播种期和幼苗发育期，幼苗因抵抗力弱，含酚的废水使其腐烂；焦化废水中的油类物质能堵塞土壤孔隙，含盐量高而使土壤盐碱化；农业灌溉用水中TN含量如超过1mg/L，作物吸收过剩的氮能产生贪青倒伏现象[7]。1.2国内外焦化废水处理技术目前，国内80％的焦化厂普遍采用的是以传统生物脱氮处理为核心的工艺流程。分为预处理、生化处理以及深度处理。预处理主要采用物理化学方法，如除油、蒸氨、萃取脱酚等；生化处理工艺主要为A/O、A