钢铁企业污水处理毕业论文

**钢铁厂污水处理工艺设计摘要：本文以****钢铁公司为例，根据该企业生产原料及工艺过程的特点，以控制SS、pH、COD、BOD、浮油等几项指标为目的讨论了钢铁工业废水的处理工艺。在工艺的选择上，综合效果和造价两方面的考虑，选择气浮+接触氧化的工艺，通过该设计工艺处理，预计结果能够达到国家《钢铁工业水污染物排放标准》中一级排放要求。关键词：钢铁废水；反冲洗；接触氧化近年来，钢铁制品企业飞速发展，生产规模不断扩大，废水的处理随之显得十分必要和紧迫。****钢铁公司总资产45亿余元，员工近3000人，已形成年产钢220万吨、生铁220万吨、钢材210万吨的综合生产能力。由于市场的要求，该公司计划在****新建一个生产基地，主要生产气体保护焊丝、焊接管材、镀锌钢板、冷轧钢板、热轧钢板等钢铁加工产品。其废水主要来自于下属的7个车间和员工生活污水，其废水处理后排放的受纳水体为“东风渠”，是周围农村农业生产的主要水源[3]，因而按照国家《钢铁工业废水处理排放标准》（GB13456—92）中一级标准要求设计。1钢铁废水中污染物的来源和排放标准1.1污染物来源1.1.1焊丝车间主要排放的废水有冲洗水和循环排污水，均为间隙排放，排放量均为3t/h主要污染物为酸碱物质和少量的2Fe和2Cu。1.1.2焊管车间主要排放的废水有冲洗水和循环水排放水，均为间隙排放，排放量约为3t/h，主要污染物为酸碱物质和一定量的32OFe。1.1.3轧机车间轧机车间排放废水主要是循环水排放和废乳化液两个月中分数次排放，共20003m，日排放量约为403m/d，主要污染物是其中的矿物油。1.1.4酸洗车间酸洗车间将排放大量的酸洗废水，同时有一定的循环水排放，排放量约为5t/h，是连续排放，其中含有酸性物质（主要是HCl）和2Fe。1.1.5锌镀车间镀锌车间主要排放废油，碱洗废水和冲洗废水，间隙与连续排放共存，排放量共为5t/h，主要油和碱性脱脂剂，pH值为11~12。1.1.6彩涂车间彩涂车间主要排放废油，碱性废水和冲洗废水，间隙与连续排放共存，约为4t/h，主要含油和碱性脱脂剂。pH值为11~12。1.1.7电解清洗组电解清洗机组主要排放废油、碱洗废水和冲洗废水，碱洗与连续排放共存，排放量约为4t/h，主要含油和碱性脱脂剂，pH为11~12。1.1.8车间生活污水该公司在职工作人员为2000人，采用四班三运转方式，按每人每天排污量120L/P排放生活污水，总计约为240t/d。水中主要含有COD、BOD5。1.2污水排放标准钢铁工业废水的排放执行国家《钢铁工业废水处理排放标准》（GB13456—92）中一级标准。2设计概况2.1设计原则(1)选择先进可靠的工艺，高效节能的设备，经济合理的土建结构形式。(2)能有效的降低氨氮含量，使其达到国家排放标准。(3)整个工艺的运行成本低，操作简便可靠。2.2设计依据(1)根据《中华人民共和国环境保护法》的有关文件。(2)室外排水设计规范GBJ14—87。(3)建筑给排水设计规范GBJ15—88。(4)国家《钢铁工业废水处理排放标准》（GB13456—92）中一级标准。2.3设计范围(1)污水处理方案的确定(2)污水处理工艺的相关计算(3)污水处理厂总平面布置(4)工程投资概算2.4设计水量、水质该轧钢厂含油废水水量Q=14403m/d；SS=400Lmg/；pH=10.0~11.0；油600Lmg/；COD=1500Lmg/；温度约50ºC。处理后废水达到国家《钢铁工业废水处理排放标准》（GB13456—92）中一级标准，即COD100Lmg/，5BOD20Lmg/，SS70Lmg/，油5Lmg/，pH=6.0~9.0。3处理工艺流程选择工艺流程如图1和图2。本工艺采用向接触氧化池和曝气生物滤池中投加特殊的生物菌种以达到去除乳化油的目的。选用接触氧化法和BAF分别进行一级和二级生物处理，可以使添加的生物菌剂最大程度地停留在生物反应器中，生长于填料表面的膜上，使具有较强专一性的生物菌剂最大限度地发挥降解作用[2]。接触氧化法兼有活性污泥和生物膜法的特点，其填料表面全为生物膜所步满，有利于维护生物膜的净化功能，提高充氧能力和氧的利用率，还能够保持高度的生物量。故在此阶段，加入菌种后形成的生物膜可以使油的去除率大雨98%，COD去除率大雨86%，而且接触氧化对冲击负荷有较强的适应能力，不需回流污泥。因此，经过接触氧化池的一级处理后废水水质将得到很好的改善。出水再进入曝气生物滤池（BAF）进行深度处理。曝气生物滤池是一种运行可靠，自动化程度高，出水水质好，抗冲击能力强和节约能耗的新一代污水处理工艺。在滤池中主要实现有机物的降解、硝化/反硝化，如与其他的物化方法结合可同时实现除磷目的，他既可用于污水的二级处理和处理水需回用的深度处理，也可以用于饮用水的微污染处理等。还可在曝气生物滤池中添加特殊的菌种以处理特殊的废水，如在曝气生物滤池中添加由江苏博大公司与国外共同研究开发的“倍加清”生物菌种，可处理喊乳化油的废水，该菌种的去除率为：COD85%~90%，5BOD90%~95%，NNH390%~95%。曝气生物滤池要求进水COD≤1500mg/L。因曝气生物滤池有以下的优点，固选用曝气生物滤池(1)较小的池容和占地面积曝气生物滤池的5BOD容积负荷可达到5~6kg5BOD/(3m·d)，是常规活性污泥法或接触氧化法的6~12倍，所以它的池容和占地面积只有活性污泥法或接触氧化法的1/10左右。(2)出水水质较高在5BOD容积符合为6kg5BOD/（3m/d）时，其出水SS和5BOD可保持在10mg/L以下，COD可保持在60mg/L以下，远远低于国家的一级标准。(3)简化处理流程由于曝气生物滤池对SS的生物截流作用，使出水中的活性污泥很少，故不需设二沉池和污泥回流泵房，处理流程简化，使占地面积进一步减小。(4)基建费用、运转费用节省由于该技术流程很短、池容积小和占地省，使基建费用大大低于常规二级生物处理。同时，粒状填料使充氧效率提高，可节省能源消耗。(5)管理简单曝气生物滤池抗冲击负荷能力强，没有污泥膨胀问题，微生物也不会流失，能保持池内较高的微生物浓度，因此日常运行管理简单，处理效果稳定。(6)设施可间断运行由于大量的微生物生长在粒状填料粗糙多孔的内部和表面，且不会流失，即使长时间不运转也能保持其菌种，如长时间停止不用后再使用，其设施可在几天内恢复正常。4污水处理设计计算采用图3工艺处理后，废水的处理效果如表1所示。表1废水各处理单元处理效果/(mg/L)4.1集水井、格栅车间的喊有废水竟管道流到污水处理站的集水井，集水井后设置人工清除格栅，拟选处理单元CODSS油平流式沉淀池进水出水去除率15001500——40018055%600600——pH值调节池进水出水去除率15001500——180180——600600——接触氧化池进水出水去除率150045070%1807260%6006090%BAF曝气生物滤池进水出水去除率4509080%723650%60395%出水90（100）36（70）3（5）用回转式格栅除污机，因为处理水量教小，故选用设备宽度最小的一型，即HG-800回转式格栅除污机，格栅宽度为B=800mm，集水井的宽度设为1.0m长度为2.0m集水井，深4m。泵总提升能力按污水处理量Q考虑，Q=14403m/d=603m/h的100QW65-15潜水式污水泵两台，一用一备[12]。污水泵房布置：污水泵房平面尺寸长×宽×高（净高）=5.0m×6.0m×4m。4.2初沉池初沉池选用平流式沉淀池。沉淀池的沉淀时间t为1.0h，表面负荷q′为2.03m/（2m·h），沉淀池的水平流速v取2.5mm/s。沉淀池规格（长×宽×高）为12m×2.6m×5.6m，有效体积603m。4.3pH调节池4.3.1调节池的一般设计原则(1)调节池是用来均衡调节污水水量、水质、水温的变化，降低废水对生物处理设施的冲击。(2)为使调节池出水水质均匀，防止污染物沉淀，调节池内宜加搅拌、混合装置。一般有水泵强制循环搅拌、空气搅拌、射流搅拌、机械搅拌等。(3)水质均质池一般串联在主流程内；水量调节池可串联在主流程内，也可并联在辅助流程内。(4)均质调节池可设在沉砂预沉池前，也可设实在沉砂预沉池后。若在前，则必须设置排泥设施。(5)均质调节池应设有防止满流时的溢流口。(6)均质调节池应设有排泥防空口。(7)废水中若喊有发生泡沫的物质时，应设置消泡装置。(8)应设置冲洗装置，以便清除粘在池壁上的固体和油污。为保证废水的吃力效果，鉴于生物处理过程的要求，废水中pH值需调到一定范围内。采用PLC自动控制系统，如图4所示，用1台控制器操纵两个阀门，并按输出信号的不同操纵不同的阀门，设置4个pH限值。如要求调整废水的pH值为7~8时，4个限值由大到小分别为酸阀开限、酸阀关限、碱阀开限和碱阀关限，其数值分别为8.0、7.6、7.4和7.0但反应池内废水pH≥8.0时打开酸阀，中和至pH≤7.6时关闭酸阀；当pH7.0时打开碱阀，中和至pH7.4时关闭碱阀。反应池内有时混合不十分均匀，有微小流团冲击pH值电极，但只要pH值变化幅度不超过0.5，就不影响阀的开关状态。4.3.2pH调节池的计算采用机械搅拌。(1)调节池有效容积V调节池的时间间隔t取10h，则V=Qt=60×10=600（3m）(2)调节池的睡眠面积A调节池的有效水深H取5m，超高0.5m，则A=)(12056002mHV(3)调节池的长度l取调节池的宽度d为10m，则l=120÷10=12（m）；池的实际尺寸：长×宽×高=12m×10m×5.5m。(4)在池座设置液下搅拌机选型：SM-7.5型水下搅拌机2台。螺旋桨；转速100r/min，直径480mm，轴功率5kW，配电动机功率7.5kW，淹没工作深度2m。(5)药剂量的估算废水流量为14403m/d，设进水的pH值为11，则废水中[OH-]=10-3=0.001（mol/L），切废水中喊有碱性物质为NaOH，所以CNaOH=0.001×40=0.04（g/L），废水中NaOH含量为1440×0.4×10-4=0.0576（kg/d），则需中和的NaOH为57.6-0.0576=57.5424(kg/d)。采用投酸中和法，选用96%的工业硫酸，药剂不能完全反映的加大系数取1.1[4]。2NaOH+H2SO4→Na2SO4+H2O809857.5424kg70.49kg所以实际的硫酸用量为)/(77.8096.049.701.1dkg。投加药剂时，将酸稀释至3%的浓度，经计量泵计量后头家到调节池。故投加的酸溶液量为)/(2.112)/(3.269203.077.80hLdkg，据此选择加药量范围为0~200L/h的JY-I型加药装置。4.4接触氧化池设接触氧化池的COD去除率为70%，容积负荷率Nv为1.0kgCOD/（3m·d）。填料层高度H取3.0m。4.4.1生物接触氧化池的有效容积VNvCCQVe)(0式中C0、Ce——进、出水COD浓度，mg/L。)(151210001)4501500(14403mV4.4.2生物接触氧化池的面积设反应器有效水深H=4m，则接触氧化池的面积为：)(378415122mHVA池子设置4个廊道宽度B=4m，则廊道长度L=378÷4÷4=24（m）。4.4.3生物接触氧化池的总高度0H设反应器超高0.5m，则反应器总高在4.5m，其中布气区高度3h=0.4m，填料层高度3m，填料层水深2h=0.6m，超1h=0.5m。4.4.4需氧量RR=QSra′+VXb′式中a′——微生物氧化分解有机物过程中的需氧量，52/kgBODkgO（本文取0.5552/kgBODkgO）；b′——污泥自身氧化的需氧量，1d（本文取0.121d）；Sr——有机基质降解量，kg/d；X——MLSS，g/L（本文取4g/L）。R=0.55×1440×1.05+0.1