焦化废水的毕业设计方案.doc

前言
水是地球重要构成某些，也是生物机体不可缺少组分，人类生存和发展离不开水资源。地球上约有97.3%水是海水，它覆盖了地球表面70%以上，但由于海水是具有大量矿物盐类“咸水”，不适当被人类直接使用。这样，人类生命和生产活动能直接运用且易于获得淡水资源就十分有限，局限性总水量3%，且其中约3/4以冰川、冰帽等固态形式存在于南北极地，人类很难使用。与人类关系最密切、又较易开发运用淡水储量约为4×106km3，仅占地球上总水量0.3%。因而，解决水废染、合理地运用水资源是世界各国经济可持续发展当务之急。
焦化废水是一种高含氮、毒性强有机工业废水之一。如果直接排入水体其废染限度大，毒害性强[1]。因而，对焦化厂废水解决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规定，现决定对某煤焦化有限责任公司产生焦化废水进行解决工艺设计。废水产生量为300t/d，废水重要由含高浓度氮焦化废水和生活废水构成，且都含较高COD、SS和石油类物质。本文依照该焦化废水浓度高，毒性大水质特点，设计“A/O”工艺对其进行解决。废水中SS、石油类物质、COD等浓度大大减少，使得出水水质达到《废水综合排放原则（GB8978-1996）》中一级排放规定。本文对各解决单元构筑物进行了设计计算，绘制各解决单元构筑物图示，以及废水解决站平面布置图和高程布置图，同步对该废水解决站进行了投资经济概算，验证废水不但得到有效解决，且经济可行，符合可持续发展规定。
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1 焦化废水概述
1.1 焦化废水概况
1.1.1 焦化废水来源与构成
焦化厂是钢铁公司生产重要构成某些，焦炭是钢铁冶炼重要原材料，炼焦回收化工产品供应许多行业生产。随着社会、经济发展，焦化行业已发挥着越来越重要作用。当前，国内生产焦化产品厂家达数百家。焦化厂生产重要任务是进行煤高温干馏—炼焦，以及回收解决在炼焦过程中所产生副产品。整个生产过程分为选煤、炼焦及化工三某些。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。其重要来源有[2]：(1) 剩余氨水。由炼焦水分及炼焦过程中产生化合物构成。普通状况下，其数量占所有废水一半以上，是氨氮废染物重要来源；(2)化工产品工艺排水。涉及化工产品回收和精制过程中各关于工段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排废水。其中具有一定数量酚、氰、苯、硫化物及吡啶碱等。(4)焦油车间废水：焦油车间依照有机物沸点不同，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。废水重要是间断地排出高浓度含油、含酸废水。这某些废水普通经溶剂脱酚通过蒸氨塔后才干进入生物解决装置；(5)古马隆废水：从酚、油、重苯中提取古马隆，要通过蒸馏、碱洗、酸洗、中和及水洗，排除含酚、吡啶、油等废染物废水。焦化废水产生普通工艺流程如图1.1所示[3]：
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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办法等各种因素影响，具有各种废染物。焦化废水是一种含高氨氮、高有机物、成分复杂、难解决有机工业废水。焦化废水中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、水产及农作物均有极大危害[4]。经常接触煤焦油、沥青和某些石油化工溶剂人，皮肤癌、唇癌以及肺癌患病率相称高，由于吲哚、萘、吡啶碱、
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啡蒽、苯并芘等各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重要废染物，近年来，国家不但对COD排放做了严格规定，对氨氮危害也越来越注重，并对氨氮排放也做了严格规定。
1.1.2 焦化废水特点及危害
1 、水质特点
(1)成分复杂
焦化废水构成十分复杂，浓度高、毒性大。核磁共振—色谱分析显示：焦化废水中具有数十种无机和上百种有机化合物[5]。
无机废染物重要是大量氨盐、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，还涉及脂肪族化合物、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80％左右，重要成分有苯酚、邻甲酚、对甲酚、邻对甲酚、二甲酚、邻苯二甲酚及其同系物等；杂环类化合物涉及二氮杂苯、氮杂联苯、氮杂苊、氮杂蒽、吡啶、喹啉、咔唑及吲哚等；多环类化合物涉及萘、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)具有大量难降解物，可生化性较差
焦化废水中有机物(以COD计)含量高，且由于废水中所具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，普通为0.3~0.4，有机物稳定，微生物难以运用，废水可生化性差。
(4)废水毒性大
其中具有氰化物、芳烃、稠环及杂环化合物都是有毒物质，有甚至是致癌物质，毒性极强。
2、危害
(1)对人危害
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焦化废水中具有酚类化合物是原型质毒物，可以通过皮肤、黏膜接触和经口服而侵入人体体内。高浓度酚可以引起激烈腹痛、呕吐和腹泻、血便等症状，重者甚至死亡。低浓度酚可引起积累性中毒，有头痛、头晕等不良反映。废水中氰化物毒性很大。当pH值在8.5如下时，氰化物安全浓度为5mg/L。人食用平均致死量氰氢酸为30~60mg/L，氰化钠为0.1g，氰化钾为0.12g。此外废水中具有大量氨氮，也许转化为NO2－或NO3－。人体若饮用了NH4＋-N >10mg/L或NO3－-N>50mg/L水，可使人体内正常血红蛋白氧化成高铁血红蛋白，失去输氧能力，浮现缺氧症状。若亚硝酸盐长时间作用于人体，可引起细胞癌变。
(2)对水体和水生生物危害
大量有机废染物进入水体，会消耗水体当中大量溶解氧，水体发臭，水质恶化。同步由于有毒物质进入使得水中水生生物生存受到影响，鱼类和贝类等大量减产与死亡，并能通过食物链传递给人类导致食物中毒等。此外，含氮化合物还能导致水体富营养化，特别对湖泊等封闭水域危害更大。
(3)对农业危害
采用未经解决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，含酚废水使其腐烂；焦化废水中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，作物吸取过剩氮能产生贪青倒伏现象[7]。
1.2 国内外焦化废水解决技术
当前，国内80％焦化厂普遍采用是以老式生物脱氮解决为核心工艺流程。分为预解决、生化解决以及深度解决。预解决重要采用物理化学办法，如除油、蒸氨、萃取脱酚等；生化解决工艺重要为A/O、A2/O等工艺；深度解决重要工艺有活性炭吸附法、活性炭-生物膜法及氧化塘法。在欧洲，焦化废水解决普遍工艺为先去除悬浮物和油类废染物质，然后运用蒸氨法去除氨氮， 再采用生物氧化法去除酚硫氰化物和硫代硫酸盐。在某些状况下还对废水做排放前最后深度解决。在美国，炼焦厂废水
前言
水是地球重要构成某些，也是生物机体不可缺少组分，人类生存和发展离不开水资源。地球上约有97.3%水是海水，它覆盖了地球表面70%以上，但由于海水是具有大量矿物盐类“咸水”，不适当被人类直接使用。这样，人类生命和生产活动能直接运用且易于获得淡水资源就十分有限，局限性总水量3%，且其中约3/4以冰川、冰帽等固态形式存在于南北极地，人类很难使用。与人类关系最密切、又较易开发运用淡水储量约为4×106km3，仅占地球上总水量0.3%。因而，解决水废染、合理地运用水资源是世界各国经济可持续发展当务之急。
焦化废水是一种高含氮、毒性强有机工业废水之一。如果直接排入水体其废染限度大，毒害性强[1]。因而，对焦化厂废水解决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规定，现决定对某煤焦化有限责任公司产生焦化废水进行解决工艺设计。废水产生量为300t/d，废水重要由含高浓度氮焦化废水和生活废水构成，且都含较高COD、SS和石油类物质。本文依照该焦化废水浓度高，毒性大水质特点，设计“A/O”工艺对其进行解决。废水中SS、石油类物质、COD等浓度大大减少，使得出水水质达到《废水综合排放原则（GB8978-1996）》中一级排放规定。本文对各解决单元构筑物进行了设计计算，绘制各解决单元构筑物图示，以及废水解决站平面布置图和高程布置图，同步对该废水解决站进行了投资经济概算，验证废水不但得到有效解决，且经济可行，符合可持续发展规定。
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1 焦化废水概述
1.1 焦化废水概况
1.1.1 焦化废水来源与构成
焦化厂是钢铁公司生产重要构成某些，焦炭是钢铁冶炼重要原材料，炼焦回收化工产品供应许多行业生产。随着社会、经济发展，焦化行业已发挥着越来越重要作用。当前，国内生产焦化产品厂家达数百家。焦化厂生产重要任务是进行煤高温干馏—炼焦，以及回收解决在炼焦过程中所产生副产品。整个生产过程分为选煤、炼焦及化工三某些。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。其重要来源有[2]：(1) 剩余氨水。由炼焦水分及炼焦过程中产生化合物构成。普通状况下，其数量占所有废水一半以上，是氨氮废染物重要来源；(2)化工产品工艺排水。涉及化工产品回收和精制过程中各关于工段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排废水。其中具有一定数量酚、氰、苯、硫化物及吡啶碱等。(4)焦油车间废水：焦油车间依照有机物沸点不同，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。废水重要是间断地排出高浓度含油、含酸废水。这某些废水普通经溶剂脱酚通过蒸氨塔后才干进入生物解决装置；(5)古马隆废水：从酚、油、重苯中提取古马隆，要通过蒸馏、碱洗、酸洗、中和及水洗，排除含酚、吡啶、油等废染物废水。焦化废水产生普通工艺流程如图1.1所示[3]：
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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办法等各种因素影响，具有各种废染物。焦化废水是一种含高氨氮、高有机物、成分复杂、难解决有机工业废水。焦化废水中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、水产及农作物均有极大危害[4]。经常接触煤焦油、沥青和某些石油化工溶剂人，皮肤癌、唇癌以及肺癌患病率相称高，由于吲哚、萘、吡啶碱、
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啡蒽、苯并芘等各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重要废染物，近年来，国家不但对COD排放做了严格规定，对氨氮危害也越来越注重，并对氨氮排放也做了严格规定。
1.1.2 焦化废水特点及危害
1 、水质特点
(1)成分复杂
焦化废水构成十分复杂，浓度高、毒性大。核磁共振—色谱分析显示：焦化废水中具有数十种无机和上百种有机化合物[5]。
无机废染物重要是大量氨盐、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，还涉及脂肪族化合物、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80％左右，重要成分有苯酚、邻甲酚、对甲酚、邻对甲酚、二甲酚、邻苯二甲酚及其同系物等；杂环类化合物涉及二氮杂苯、氮杂联苯、氮杂苊、氮杂蒽、吡啶、喹啉、咔唑及吲哚等；多环类化合物涉及萘、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)具有大量难降解物，可生化性较差
焦化废水中有机物(以COD计)含量高，且由于废水中所具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，普通为0.3~0.4，有机物稳定，微生物难以运用，废水可生化性差。
(4)废水毒性大
其中具有氰化物、芳烃、稠环及杂环化合物都是有毒物质，有甚至是致癌物质，毒性极强。
2、危害
(1)对人危害
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焦化废水中具有酚类化合物是原型质毒物，可以通过皮肤、黏膜接触和经口服而侵入人体体内。高浓度酚可以引起激烈腹痛、呕吐和腹泻、血便等症状，重者甚至死亡。低浓度酚可引起积累性中毒，有头痛、头晕等不良反映。废水中氰化物毒性很大。当pH值在8.5如下时，氰化物安全浓度为5mg/L。人食用平均致死量氰氢酸为30~60mg/L，氰化钠为0.1g，氰化钾为0.12g。此外废水中具有大量氨氮，也许转化为NO2－或NO3－。人体若饮用了NH4＋-N >10mg/L或NO3－-N>50mg/L水，可使人体内正常血红蛋白氧化成高铁血红蛋白，失去输氧能力，浮现缺氧症状。若亚硝酸盐长时间作用于人体，可引起细胞癌变。
(2)对水体和水生生物危害
大量有机废染物进入水体，会消耗水体当中大量溶解氧，水体发臭，水质恶化。同步由于有毒物质进入使得水中水生生物生存受到影响，鱼类和贝类等大量减产与死亡，并能通过食物链传递给人类导致食物中毒等。此外，含氮化合物还能导致水体富营养化，特别对湖泊等封闭水域危害更大。
(3)对农业危害
采用未经解决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，含酚废水使其腐烂；焦化废水中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，作物吸取过剩氮能产生贪青倒伏现象[7]。
1.2 国内外焦化废水解决技术
当前，国内80％焦化厂普遍采用是以老式生物脱氮解决为核心工艺流程。分为预解决、生化解决以及深度解决。预解决重要采用物理化学办法，如除油、蒸氨、萃取脱酚等；生化解决工艺重要为A/O、A2/O等工艺；深度解决重要工艺有活性炭吸附法、活性炭-生物膜法及氧化塘法。在欧洲，焦化废水解决普遍工艺为先去除悬浮物和油类废染物质，然后运用蒸氨法去除氨氮， 再采用生物氧化法去除酚硫氰化物和硫代硫酸盐。在某些状况下还对废水做排放前最后深度解决。在美国，炼焦厂废水
解决工艺为：脱焦油—蒸氨工艺—活性污泥法及污泥脱水系统。综合看起来，国外焦化废水治理办法与国内基本一致[8,9]。
1.2.1 物理化学法
1、吸附法
吸附法是运用多孔性吸附剂吸附废水中一种或几种溶质，使废水得到净化。活性炭是最惯用一种吸附剂，活性炭吸附法合用于废水深度解决。刘俊峰等采用高温炉渣过滤，再用南开牌H2103大孔树脂吸附解决含酚520mg/L、COD3200mg/L焦化废水，解决后出水达到国家排放原则[10]。黄念东等研究了细粒焦渣对焦化废水净化作用，温度25℃条件下，酚去除率为98%[11]。
2、混凝和絮凝沉淀法
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电荷，使这些带电物质发生凝集，是用来解决废水中自然沉淀法难以沉淀去除细小悬浮物及胶体微粒，以减少废水浊度和色度，但对可溶性有机物无效，惯用于焦化废水深度解决。 该法解决费用低，既可以间歇使用也可以持续使用。上海焦化总厂选用厌氧- 好氧生物脱氮结合聚铁絮凝机械加速澄清法对焦化废水进行综合治理，使出水中COD<158mg/L，NH3-N<15mg/L[12]。近年来，新型复合混凝剂在焦化废水解决中应用得到广泛研究。
3、Fenton试剂法
Fenton[13]试剂是由H2O2和Fe2+混合得到一种强氧化剂，由于其能产生氧化能力很强·OH自由基，在解决难生物降解或普通化学氧化难以奏效有机废水时，具备反映迅速，温度和压力等反映条件缓和且无二次废染等长处。因而，近30年来越来越受到国内外环保工作者广泛注重。
1.2.2 生化解决法
生化解决法是一种运用微生物氧化分解废水中有机物方
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法，常作为焦化废水解决系统中二级解决。
1、A/O与A2/O法
当前国内重要采用A/O与A2/O工艺及其变异型脱氮工艺进行焦化废水脱氮解决，脱氮效果较好。Zhang Min[14,15,16]等对A-A-O工艺与A-O工艺进行了比较，实验表白：A-A-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工艺两倍。当前宝钢一、二期焦化废水就是对原A-O工艺优化后，采用了A-A-O[17]工艺。当前系统运营稳定，但由于条件控制复杂，投资费用高，为保证解决效果，运营中污泥及废水回流量较大，增长了动力消耗，且内循环液带入大量溶解氧，使反硝化池内难于保持抱负缺氧状态，影响反硝化过程减少了脱氮效率。
2、SBR法
SBR池兼均化、沉淀、生物降解及终沉等功能于一体。国内外对SBR法研究成果表白此法工艺简朴、运营费用低、运营管理简朴，同步不必设调节池，多数状况下可省去初沉池。SBR反映池生化反映能力强，解决效果好，能有效地防止污泥膨胀，耐冲击负荷能力强，工作稳定性强。用它来解决焦化废水，NH3-N去除率达60%，老式SBR法对焦化废水降解效率不高[18,19]。
3、氧化沟技术
随着氧化沟技术发展，浮现了一系列脱氮技术与氧化沟技术相结合废水解决工艺流程。按照运营方式，氧化沟可以分为持续工作式、交替工作式和半交替工作式。持续工作式氧化沟，如帕斯韦尔氧化沟、卡鲁塞尔氧化沟。奥贝尔氧化沟在国内应用比较多，这些氧化沟通过设立恰当缺氧段、好氧段都能获得较好脱氮效果。
1.2.3 化学解决法
1、催化湿式氧化技术
催化温式氧化技术是在高温、高压条件下，在催化剂作用下，用空气中氧将溶于水或在水中悬浮有机物氧化，最后转化为
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无害物质N2和CO2排放。该技术研究始于20世纪70 年代，是在Zim-merman湿式氧化技术基本上发展起来。湿式催化氧化法具备合用范畴广、氧化速度快、解决效率高、二次废染低、可回收能量和有用物料等长处。但是，由于其催化剂价格昂贵，且在高温高压条件下运营，对工艺设备规定严格，国内很少将该法用于废水解决[20] 。
2、臭氧氧化法
臭氧是一种强氧化剂，能与废水中大多数有机物，微生物迅速反映，同步还可起到脱色、除臭、杀菌作用。该法不会导致二次废染，操作管理简朴以便。但是，这种办法也存在投资高、电耗大、解决成本高缺陷。同步若操作不当，臭氧会对周边生物导致危害。因而，当前臭氧氧化法还重要应用于废水深度解决。在美国已开始应用臭氧氧化法解决焦化废水。
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2 水质分析和解决工艺选取
2.1 建厂本地自然条件
1、地理位置
某煤焦化有限责任公司位于Y市，厂址所在地地层比较单一，上部为第四系平原流水松散堆积冲洪积层，其下为更新统含泥砂砾石层及中下更新统泥砾层。拟建地不存在边坡和危岩，地下无矿床和文物。
2、气候
厂区所在地为亚热带湿润季风气候区，冷空气活动频繁，气温不稳定，春节和初夏雨量分布不均、有干旱，夏季无酷暑，雨量集中，多洪涝灾害，时有大风，偶有冰雹危害，秋季气温下降快，多连绵阴雨。据本地近年地面气象观测，年平均气温16.30C，年日照时数1107.9小时，年降水时间2808小时，平均霜期85天，气压956.6毫帕，常年平均风速1.2m/s，常年主导风向NE静风频率40%，历史最低气温-4.20C。
2.2 废水来源及特性
2.1.1来源构成
焦化废水是焦化厂在焦炭炼制、煤气净化及化工产品回收过程中产生大量毒性极高废水，其重要来源有：①煤挟带水，反映生成水和焦化产品蒸馏、洗涤加入蒸汽和新鲜水，在与煤气和产品接触后冷凝或分离出来废水，涉及集气管分离液和初冷液构成剩余氨水，氨水工艺中洗氨富氨水。这两某些废水经蒸氨（回收）后排出。②硫氨工艺中终冷洗苯水。③苯、焦油、古马隆等化工产品加工分离水。上述废水量约为0.25-0.30m3/t焦。但事实上要大多，各某些水量见表2.1：
表2.1 焦化废水来源
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2.1.2水质特性
煤中碳、氢、氧、氮、硫等元素，在干馏过程中转变成各种氧、氮、硫有机和无机化合物，使煤气中水分及蒸汽冷凝液中具有各种有毒有害废染物。由于煤中含氮物多，煤气中含氮6-12g/km3，经脱苯，洗氨后为0.05-0.08 g/km3,因此废水中含很高氮和酚类化合物以及大量有机氮、CN-、SCN-及硫化物等等。
焦化废水中所含废染物分为无机物和有机物两大类。无机物普通以铵盐存在，涉及(NH4)2CO3、NH4HCO3、((NH4)2S、NH4HS、NH4CN、NH2(COO)NH4、(NH4)2xSx、NH4CI、(NH4)2SO4、NH4SCN、(NH4)2S2O3、NH4Fe(CN)3等。焦化废水中有机物涉及低沸点苯类和难挥发中、碱性及酸性组分。其中酚类化合物有：苯酚、邻甲酚、间甲酚、对甲酚、二甲酚、邻苯二酚、间苯二酚及其同系物等，杂环类化合物涉及二氮杂苯、氮杂联苯、氮杂苊、氮杂菲、氮杂蒽、吡啶、喹啉、咪唑、吲哚等；多环类化合物涉及苯、蒽、菲、苊、苯并芘等。
2.1.3 排放量
日排放生产废水250吨，生活废水50吨。

2.2 排放原则
解决规定：据厂方规定，出水应达到《综合废水排放原则》(GB8978-1996)一级原则。（CODCr≤100mg/L；BOD5≤100mg/L，NH3-N≤15mg/L；SS≤70mg/L；油类≤10mg/L）
2.3 废水水质
2.3.1 焦化废水水质见表2.2，2.3,2.4所示。
表2.2 焦化废水水质
CODCr
≤mg/L
BOD5 ≤800mg/L NH3-N ≤150mg/L SS ≤210mg/L 油类 ≤300mg/L

由上表可知设计参数：CODCr≤1733mg/L；BOD5≤733mg/L；
NH3-N≤132mg/L；SS≤212mg/L；油类≤267mg/L；水量12.5m3/h，其中废水
6.25m3/h，在生化阶段加入6.25m3/h自来水作为稀释水。
2.4 解决工艺选取
2.4.1 解决工艺流程选取应考虑因素
废水解决厂工艺流程系指在保证解决水达到所规定解决限度前提下，所采用废水解决技术各单元有机组合。
在选定解决工艺流程同步，还需要考虑各解决单元构筑物形式，两者互为制约，互为影响。废水解决工艺流程选定，重要如下列各项因素作为根据。
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1、废水解决限度
2、工程造价与运营费用
3、本地各项条件
由于该焦化废水含氮量比较高，故脱氮是必要考虑一项重要任务，在去除有机物等废染物同步必要考虑对氮去除。故选用二级强化解决。可供选用工艺：A/O工艺，A2/O工艺，SBR及其改良工艺，氧化沟工艺。
2.4.2 工艺对比
焦化废水含高浓度氮，因而所选工艺要具备良好脱氮功能，如下是对具备脱氮工艺特点比较：
1、A2/O工艺
图2.1 Ａ2/Ｏ工艺
A2/O工艺特点：
1)厌氧、缺氧、好氧三种不同环境条件和不同种类微生物菌群有机配合，能同步具备去除有机物、脱氮除磷功能；
2)在同步脱氮除磷去除有机物工艺中，该工艺流程最为简朴，总水力停留时间也少于同类其他工艺。
3)在厌氧-缺氧-好氧交替运营下，丝状菌不会大量繁殖，SVI普通不大于100，不会发生污泥膨胀。
4)污泥中含磷量高，普通为2.5%以上。
2、A/O工艺

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工艺流程图见图2.2所示。
充该工艺具备如下特点：
1)反硝化产生碱度补硝化反映之需，约可补偿硝化反映中所消耗碱度50%左右；
2)运用原废水中有机物，无需外加碳源；
3)运用硝酸盐作为电子受体解决进水中有机物，这不但可以节约后续曝气量，并且反硝化菌对碳源运用更广泛，甚至涉及难降解有机物；
4)前置缺氧池可以有效控制系统污泥膨胀

图2.2 A/O生物脱氮工艺
3、氧化沟工艺
氧化沟具备如下特点：
(1)工艺流程简朴，运营管理以便。氧化沟工艺不需要初沉池和污泥消化池。有些类型氧化沟还可以和二沉池合建，省去污泥回流系统。
(2)运营稳定，解决效果好。氧化沟BOD平均解决水平可达到95%左右。
(3)能承受水量、水质冲击负荷，对浓度较高工业废水有较强适应能力。但是氧化沟水力停留时间长、泥龄长和循环稀释水量大。
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(4)污泥量少、性质稳定。由于氧化沟泥龄长。普通为20～30d，污泥在沟内已好氧稳定，因此污泥产量少从而管理简朴，运营费用低。
(5)可以脱氮。可以通过氧化沟中曝气机开关，创造好氧、缺氧环境达到脱氮目，脱氮效率可达80%。但要达到较高效果则需要采用此外办法。
(6)基建投资省、运营费用低。和老式活性污泥法工艺相比，在去除BOD、去除BOD和NH3-N及去除BOD和脱氮三种状况下，基建费用和运营费用均有较大减少。
4、SBR工艺
SBR工艺具备如下特点：
(1)SBR工艺流程简朴、管理以便、造价低。SBR工艺只有一种反映器，不需要二沉池，不需要污泥回流设备，普通状况下也不需要调节池，因而要比老式活性污泥工艺节约基建投资 30%以上，并且布置紧凑，节约用地。由于科技进步，当前自动控制已相称成熟、配套。这就使得运营管理变得十分以便、灵活，很适合小都市采用。
(2)解决效果好。SBR工艺反映过程是不持续，是典型非稳态过程，但在曝气阶段其底物和微生物浓度变化是持续(尽管是处在完全混合状态中)，随时间延续而逐渐减少。反映器内活性污泥处在一种交替吸附、吸取及生物降解和活化变化过程之中，因而解决效果好。
(3)有较好除磷脱氮效果。SBR工艺可以很容易地交替实现好氧、缺氧、厌氧环境，并可以通过变化曝气量、反映时间等方面来创造条件提高除磷脱氮效率。
(4)污泥沉降性能好。SBR工艺具备特殊运营环境抑制了污泥中丝状菌生长，减少了污泥膨胀也许。同步由于SBR工艺沉淀阶段是在静止状态下进行，因而沉淀效果更好。
(5)SBR工艺独特运营工况决定了它能较好适应进水水量、水质波动。
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2.4.3 工艺选取
通过以上比较，选定本废水解决工艺为A/O工艺。由于此工艺流程简朴，基建费用及运营费用较低，并且脱氮效果较好，反硝化菌还可以去除某些难降解有机物。该工艺又称为前置缺氧—好氧生物脱氮工艺。反硝化产生碱度补充硝化反映之需，约可补偿硝化反映中所消耗碱度50%左右；运用原废水中有机物，无需外加碳源；运用硝酸盐作为电子受体解决进水中有机物，这不但可以节约后续曝气量，并且反硝化菌对碳源运用更广泛，甚至涉及难降解有机物；前置缺氧池可以有效控制系统污泥膨胀。
2.4.4 A/O工艺原理
A/O工艺由两某些构成：缺氧反映池和好氧反映池。废水一方面进入缺氧池，在缺氧池内反硝化细菌运用原水中酚等有机物作为电子受体将回流硝化液液中NO2－和NO3－还原成气态氮化合物N2、N2O。反硝化出水流通过好氧池曝气后，残留有机物被氧化，含氮化合物被硝化，硝态氮随硝化液回流至缺氧池进行反硝化。本工艺在生化池中设立填料，形成缺氧好氧生物膜解决系统，从而本解决系统解决效果会大大改进，由于系统稳定性会增强，故运营过程中管理也会变得更为便捷。污泥回流目在于维持反映池中污泥浓度，防止污泥流失。混合液回
流目为反硝化提供电子受体(NO2－和NO3－)，同步达到去除硝态氮目。
2.4.5 A/O工艺流程见图2.3所示。
2.5 各段工艺去除率
2.5.2、本工艺设计各单元去除率见表2.5。
表2.5 各单元进出水浓度、去除率
水质指标
进水
隔油池
出水 去除率 进水
气浮池
出水 去除率
调节池
进水 出水
CODCr (mg/l) 1733 1629 6% 1629 1531.3 6% 1531.3 756.6
氨氮(mg/L)
132 132 0 132 132 0 132 66
SS 212 201 5% 201 190.9 5% 190.9 95.4
油类(mg/l)
267 53 80% 53 10.6 80% 10.6 <10
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去除率
缺氧生化反映
池
进水 出水 去除率
好氧生化反映
池
进水 出水 去除率 进水
二沉池
出水 去除率 进水
混凝沉淀池
出水 去除率
50% 756.6 378.3 50% 378.3 94.5 75% 94.5 85 10% 85 76.5 10%
50% 66 19.8 70% 19.8 9.9 50% 9.9 8.9 10% 8.9 8.0 10%
50% 95.4 85.9 10% 85.9 77.3 10% 77.3 15.5 80% 15.5 13.9 10%
10% <10 <10 10% <10 <10 -- -- <10 -- -- <10 --
焦化厂排出富含大量氨氮焦化废水通过本工程选用A/O工艺，脱氮效果较好，预测可达到国家出水应达到《综合废水排放原则》(GB8978-1996)一级原则 (CODCr≤100mg/L，NH3-N≤15mg/L，SS≤70 mg/L,油类≤10 mg/L)。
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3 主体构筑物设计
3.1 格栅
格栅重要是截留废水中较大颗粒和悬浮物，以保证后续解决顺利进行。该焦化废水SS含量不是很高，格栅拦截废染物不多。格栅水力计算示意图如：图

3-1
图3-1 格栅水力计算示意图
设计参数：
3
设计流量（最大流量） Qma=300m/d，则qmax=0.003 m3/s； x栅条宽度S----------0.015m； 栅条间隙b----------0.01m； 过栅流速v----------0.6m/s 栅前渠道流速 v`---0.55m/s； 栅前渠道水深h-----0.3m
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格栅倾角a-----------60° 阻力系数z-------------2.42
重力加速度g------------9.81m/s2 系数k------------------3 进水渠道宽度B1-----0.5m
进水渠道与格栅夹角a1------20° （1）、格栅间隙数量计算公式：
n=qmax××h×v
=0.003´sin60.01´0.3´0.6=1.5
由于水量太小，导致计算出格栅间隙数太少，此处以为设立格栅间隙数为n=20，则：
有效栅宽B=S(n+1)+bn=0.5m 设格栅池宽度为B`=0.6m； 格栅池高度为H1=0.6m； （2）、格栅水头损失：
h2=k·h0
v2
h0=z··sina
2g
式中：h2 ------过栅水头损失，m h0 ------计算水头损失，m
0.62
´sin60=0.04m，h2 =3´0.04=0.125m。得h0=2.42´
2´9.81
（3）、栅渠宽度：
L1=
B`-B1
2tg¶1
0.6-0.5
=0.14,
2tg20
L1=
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则L2=0.5L1=0.07m。 栅渠总长度 L=L1+L2+0.5+1.0+
H1
=0.14+0.07+0.5+1.0+0.21=2m。 tga
工艺尺寸：L×B×H=2m×0.6m×0.6m
3.2 集水池
集水池示意图如图3-2

图3-2 集水井示意图
集水池蓄积流入废水解决厂废水，废水从这里提高，然后进入下一阶段解决。集水井尺寸为B×L×H=3.5m×6m×3.5m，钢砼构造。
3.3 隔油池
隔油池设在集水井之后，用以除去废水中油类，采用平流式隔油池。平流式隔油池特点是构造简朴、便于运营管理、油水分离效果稳定。废水从池子一端流入，以较低流速流经池子，流动过程中，密度不大于水油粒浮出水面，密度不不大于水重油杂质沉于池底。为了及时排油及排除底泥，在池底设立刮油刮泥机，泥斗设立重油泵，重油及污泥被收集在泥斗中，由重油泵提高排出。隔油池上端设立撇油机以除去漂浮轻油。
1、设计参数：
采用1格平流式除油池
长宽比：3~5
长深比：5~10
设计水量：总量Q=12.5m3/h
停留时间：t=2~4h 取t=2h
水平流速：v=1~2mm/s 取v=1mm/s
有效水深：H1=1~2m 取H1=1m
2、设计计算：
每格容积
V1=Q1×t =12.5´2 =25m3
表面积：
S=V1/H1 =25/1.5=16.67m2
池长： L=v×t×3.6 =1´2´3.6 =7.2m
取L=8m
池宽： B=S/L = 16.67/8=2.08m
取B=2.1m
校核：
L/B=7.2/2.1=3.43
符合规定；
L/H=7.2/1 =7.2
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符合规定。
泥斗尺寸及其容积：
泥斗倾角采用50°，斗底尺寸为0.5 m×0.5 m，上口为
3.5m×3.5m，则泥斗高度：
h′=(3.5-0.5)tan50°/2=1.8m
泥斗容积：
V′=h′(A12+A22+A1A2)/3
=1.8×(3.52+0.52+3.5×0.5)/3=8.55 m3
超高：h=0.4m
隔油池总高：
H=H1+h+h′
=1.5+0.4+1.8=3.7m
3.4 调节池
调节池图示意图如图

3-3
图3-3 调节池示意图
1．普通阐明
调节池设事故溢流管，池底设泄空管。
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2．参数选用
池形 方形；
停留时间 HRT=4h。
3．工艺尺寸
有效容积 V有效=Q×HRT=300×4/24=50 m3
净尺寸 L ×B×H=5m×5m×3m
4．工艺设备
1次提高泵2台（1用1备），选用耐腐蚀泵。
3.5 事故池
事故池目在于发生事故时，废水可暂时流入事故池。设立1个事故池，设立事故池池容与调节池相等，每个池子尺寸为：长5m，宽5m，深3m。
3.6 缺氧池
缺氧池2座，每座分为3廊道。硝化液回流至缺氧池进行硝化反映，回流量为37.5m3/h(回流比1:3) 停留时间18h
池容：
V=HRT·Q=18×12.5=225m3
每座池容：
V1=V/2=225/2=112.5m3
池长：L=8m
有效水深：
H1=h2+h3+h4
=1.25+3.0+1.5
=5.75m
式中：
h2—悬浮污泥层高度1.25m(从池底向上至填料下部)
h3—填料层高度3.0m
h4—出水区高度1.5m
超高：h5=0.5m
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总高：
H=H1+h1+h5 =6.5m
池宽：
B=V1/(L×H1)=112.5/(8×5.75)=2.45m
缺氧池实际构造总体尺寸：长×宽×高为8m×3m×6m
3.7 好氧池
由于好氧池硝化反映过程中产生酸，需向好氧池定量投加一定碱，这里选用Na2CO3，投加量为1g/L(按生化废水量计)。 设计参数：
设计流量Qmax----------300m3/d
进水有机浓度L0---------161.92mg（BOD）/L
出水有机浓度L1----------40.48mg（BOD）/L
设计容积负荷M-------0.8kg/m3·d
MLSS---------------------3g/L；
f=MLVSS/MLSS-------------0.5
污泥浓度Xr-------------1g/L
污泥含水率--------------99%
（1）、接触氧化池容积计算公式：
V=
=Qmax(L0-L1) M300´(0.16192-0.04048)=45.54m3
0.8
池体长为L=10m，宽为B=5m，分为2格。每格长L=10m，宽B`=2.5m。
（2）、剩余活性污泥量计算公式：
Y=(aQmaxLr-bXvV)/f
式中：Lr----进出水BOD5 差值，Kg/m3
V-----接触池容积，m3；
Xv-----接触池中MLVSS浓度，Kg/m3；
a------0.56；
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b------0.10。
计算Y=27.2kg/d，
污泥浓度：Xr=1g/L
剩余污泥量体积为：