四川理工学院毕业设计 总论
1 总论
现代炼焦化学工业是以烟煤为原料，在隔绝空气的条件下，加热到960-1000℃，得到炼钢所需的焦炭。焦化废水主要来自焦炉煤气初冷和焦化生产过程中的生产用水以及蒸汽冷凝废水，是一种典型的有毒难降解有机废水，废水中污染物浓度高，难于降解，由于焦化废水中氮的存在，致使生物进化所需的氮源过剩，给处理达标带来较大困难。废水的危害大，焦化废水中多环芳烃不但难以降解，而且通常还是致癌物质，对环境造成严重污染的同时也直接威胁到人类健康。
这次设计就是针对焦化废水的去除，通过查阅大量的文献资料，参照国内外对焦化废水处理的工艺先进技术，比较各种方法的优缺点，按照投资少、运行成本低、见效快的原则，运用自己所学知识，设计一种流程简单、投资省、操作方便适应性强且运行费用低，其出水达到相关排放标准的实用型焦化废水处理工艺。
希望通过本次设计，熟悉焦化废水的基本处理方法与工艺，并能学以致用，设计出比较合适的工艺过程，且在此过程中提升自己的资料分析和总结能力，工程设计能力，为以后的实践工作打好基础。
1.1废水来源、水质及水量特点分析
1.1.1焦化废水的来源
焦化废水绝大部分来自焦化厂和煤气厂,主要来自炼焦过程中的洗煤、熄焦、副产品加工和精制等环节[1],其具体来源有： （l）炼焦车间熄焦时熄焦塔排出的熄焦废水,含有焦尘及微量的挥发酚、氰化物等污染物。
（2）冷鼓工段焦油氨水分离形成的剩余氨水,炼焦原料煤的表面水及化合水在高温炼焦过程中挥发溢出和裂解析出并随荒煤气进入初冷、冷凝工序,在初冷、冷凝过程中与其它沸点较低的废水冷却形成,含有焦油、NH3-N、COD、酚、氰、硫化物等污染物。
（3）炼焦车间上升管水封、冷缺、脱硫、氨回收过程设备水封和管道水封装置、冲洗地坪及其他排水,含有焦油、NH3-N、COD、硫化物等。
（4）硫氨工段油水分离器等设备排出的污水,含有NH3-N、COD、挥发酚等污染物。
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（5）粗苯工段粗苯分离水,主要含油、COD等。
（6）煤气净化产生的煤气终冷水,包括煤气终冷的直接冷却水,洗苯、洗萘过程中的直接冷却水,粗苯加工过程的直接蒸汽冷凝分离水,含有酚、CN-、NH3-N、硫化物等。
（7）粗焦油加工、苯精制、精酚生产等过程产生的污水。 这数股废水中,在熄焦过程产生大量的含酚废水,在脱焦油洗笨、洗蔡过程产生大量的芳烃类及含氮、含硫和含氮杂环化合物,一般剩余氨水占废水总量的50%-70%,是焦化废水处理的重点[2]。
1.1.2 此次设计的进水水质水量
该厂每天所产生的废水水量是2000 m3/d，本工程设计进水水质如表1-1
表1-1 废水进水水质 (单位：mg/L)
污染物名称 含 量 COD 1500-2000 NH3-N 800 酚 120 根据该厂提供，处理废水量为2000m3/d，其流量是平均流量，因为工业废水可能存在流量不均匀的情况，取废水流量总变化系数K=1.5，则处理站设计进水量应为2000m3/d×1.5=3000m3/d。即是本废水处理站的设计处理规模为3000m3/d。
1.2设计原则
（1）结合所处理焦化废水的水质及水量特点，综合考虑各种变化因素，选择先
进合理且运行稳定的处理工艺。
（2）工程采用科学的废水处理原理，技术先进，工艺流程简单，安全可靠，确
保最后出水稳定达标。
（3）设备构筑物的选择要本着造价低，运行费用低，管理简单，运行稳定可靠，维修方便，经济合理的原则。
（4）结合该厂实际，本着合理布局，减少占地，资源利用合理，节约运行成本
的原则。
（5）整个设计要本着总投资少和运行费用低的原则。
1.3设计依据及执行标准
设计依据包括：相关法规、排放标准、设计规范、设计任务书及污水处理工程相关基本情况、技术、设计资料等
1.3.1 设计依据
1、相关法律法规
（1）《防治水污染技术政策》1986.11.26
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（2）《中华人民共和国污染防治法实施细则》1989.7.12 （3）《中华人民共和国环境保护法》1989.12.6 （4）《中华人民共和国水污染防治法》1996.5.15 2、技术标准和规范
（1）《钢铁工业水污染物排放标准》GB13456-92 （2）室外排水设计规范
（3）国标《给水排水标准图集》 （4）建筑给水排水设计规范 3、设计任务书
1.3.2设计原始资料
1.3.2.1水质及水量 （1）进水水质
处理水量：2000m3/d,由于焦化废水的水质不均匀，所以取废水排放不均匀系数1.5，则设计水量3000m3/d，处理水水质见表1-1 （2）出水水质见行业标准[3]
表1-2 工业水污染物排放标准
分级 一级 二级 三级
排放量（m/t） 缺水区 丰水区 3.0
4.0
3
pH 值 悬浮物 mg/L 挥发酚 mg/L 0.5 0.5 0.5
氰化物 mg/L 0.5 0.5 1.0
COD mg/L 100 150 500
油 mg/L 8 10 30
氨氮 mg/L 15 25 40
70 6-9 150 400
1.3.2.2 厂区条件简介：
(1)厂区平坦、地质结构良好， 地下水位：－10米 (2)接纳水体：位于场区西边有一河流 (3)年平均气温：25℃ (4)夏季主导风：东南风
1.3.3执行的排放标准
设计处理后废水排放按《钢铁工业水污染物排放标准》GB13456-92二级标准执行。见表1-2
表1-3 废水处理二级标准 (单位：mg/L)
项目 排放标准
COD 150
NH3-N 25
酚 0.5
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2废水处理方案选择及论证
2．1文献综述
通过文献综述可知焦化废水中氨氮、有机物、油类、悬浮物等难降解物质含量较高，BOD5/CODCr =0.5时可生化性较好。为了更好的去除氨氮、难降解有机物，经过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，本次采用生物工艺。生物处理工艺适合于中小型污水处理厂的脱氮除磷工艺较多，常用的生物处理焦化工艺有：A/O工艺、AA/O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，其中生物滤池、生物转盘、生物流化床工艺会有填料损耗、经济效益应较差。
2．2方案的选择与论证
2.2.1废水处理方案选择依据
本次废水处理方案是根据该厂所提供废水水质资料，考虑水量变动，参照《钢铁工业水污染物排放标准》（GB13456-92）二级排放标准，并结合当地的自然条件，本着投资和运行费用省、施工方便、操作运行管理简单的原则来选择的。
2.2.2 方案的选择与论证
为了选择出经济合理的处理工艺，一下对上述中小型污水处理厂的脱氮除磷工艺进行经济技术比较，如下表2-1
表2-1 脱氮除磷工业比选
工艺 活性污泥法 SBR法
A/O工艺 A-A/O工艺
经济指标 基建费用 能耗 占地
低
低 低 高
低 低 适中 高
大 小 中 大
技术指标
脱氮效率 稳定性 一般 一般 较好 较好
一般 一般 稳定 稳定
运行情况
管理情况 耐负荷能
力 简便 简便 一般 一般
一般 一般 高 高
由上表比较得出此次设计所选工艺为A/O工艺。本工艺流程简单，脱氮效果好，运行稳定，基建费用低，占地较少，且可以有很好的处理效率。
2.3废水处理工艺方案选择
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2.3.1基本工艺路线选择
本次焦化厂废水处理设计中废水主要来自合成氨工业段的高氨氮废水，所以主要考虑高氨氮的去除。其中物理法和化学法均可作为高浓度废水处理的预处理。主要物理化学法有：吹脱法，气浮法和化学沉淀法。
由于设计进水水质浓度高，要求污染物去除率较高（酚去除率：93% ，COD去除率：90%，NH3-N去除率：97%）。任何单级处理均不能使出水达到规定标准排放，必须选择多级处理流程才能使出水达标排放。因此，在高浓度废水经过物理化学法后采用生物法对废水进一步处理，使出水达标排放。生物法中A/O、A2/O等工艺的脱氮效果均较好。
2.3.2方案选择与论证
本次处理工程设计是物理化学法与生物法相结合。对于高氨氮的去除，化学沉淀法和吹脱法均有较好的预处理效果。
化学沉淀法是通过向需处理的废水中加入某种化学药剂，使其与废水中的溶解性污染物发生反应，生成难于溶解的盐并沉淀下，从而降低水中溶解性污染物浓度的方法。目前研究和使用较多的方法是MAP化学沉淀法[4]。其基本原理是向高氨氮的废水中加入镁盐（MgO）和磷酸盐（PO43-），反应生成MgNH4PO4·6H2O（MAP磷酸铵镁），俗称鸟粪石。整个反应pH值的适宜范围在9到11之间。
吹脱法是将废水的pH值范围调至11左右后，使废水中的离子态铵转化为分子态氨，将废水通入吹脱设备中，通过气液接触将废水中的游离氨吹脱到大气中。
目前，国内由于吹脱法操作灵活、占地小，其脱氮率高，应用较多。化学法由于化学药剂费用较高，导致整个污水处理费用较吹脱法高，且产生的污泥易对环境造成二次污染，在国内应用实例不多。所以采用吹脱法对高浓度氨氮进行预处理，通过调节废水的pH值，约在11左右，进入吹脱塔，吹脱出游离的氨进而降低废水中氨氮浓度，可以减小后续处理生物处理单元的负荷。
由于废水中氨氮浓度较高，虽然前面吹脱已经将大部分的氨氮除去，但是仍然不能达到国家所规定的排放标准排放，所以必须在进行二级处理，即是生物法，生物法目前也有较多方法，但A/O工艺的脱氮效果显著而被广泛应用。
首先，经吹脱后的废水进入缺氧池后，缺氧池中的反硝化菌利用污水中的有机物作碳源，将回流混合液中带入的大量NO3--N和NO2--N还原为N2释放到空气，因此COD浓度下降。
好氧池中，有机物被好氧微生物分解，BOD5浓度继续下降，氨氮被硝化，浓度下降速率较快。
A/O工艺流程简单，脱氮效果较好，且BOD5的去除率较高。在缺氧-好氧
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