废水处理设计专项方案.docx

工艺设计及设备选型方案一、 基础设计条件1、 原有污水处理工艺步骤山西襄矿集团沁县华安焦化污水处理满足国家及相关行业标准。要求流量为130m3/h（其中年产130万吨焦化装置焦化废水处理流量为：100m3/h，焦炉煤气综合利用制液化天然气（LNG）项目建成投产后将产生流量为30m3/h生产废水也将一并引至该污水处理厂集中处理）。包含本工程及相关配套设施设计、采购、施工、安装调试、负荷试车、试运行、完成功效考评、人员培训、技术服务直至完工验收合格，和缺点修复、在质量确保期内工程质量确保/保修义务全过程交钥匙工程。原来焦化废水处理系统设计文件包含：事故池及预处理、生化处理单元、高级氧化单元、膜法深度处理单元及配套全部辅助设施。但高级氧化单元、膜法深度处理单元没有施工。实际上，已建设施工内容关键包含：1）事故池1座（平面尺寸20*18）2）调整池1座（平面尺寸12*18）3）除油池1座（平面尺寸：12*7.85，分2格）4）浮选系统1套5）厌氧池2座（总体尺寸：26*9）6）缺氧池2座（总体平面尺寸：26*13）7）好氧池2座（总体尺寸：35*26*5.9）8）二次沉淀池1座（14m） 9）混凝沉淀池1座（12m）10）污泥浓缩池1座（6m）11）鼓风机3台，D60-1.7，N=185KW12）综合厂房1座（平面尺寸：6*44.5）13）1#集水池1座（平面尺寸：4*10）14）2#集水池1座（平面尺寸：4*6）15）3#集水池1座（平面尺寸：4*5）16） 清水池1座（平面尺寸：4*7）17） 污泥脱水机1套。（2）、现有工艺步骤：蒸氨废水除油池气浮池调整池厌氧池缺氧池好氧池二次沉淀池混凝沉淀池清水池（达标后送熄焦沉淀池）。现有工艺出水水质：污染因子单位数值CODcrmg/L150 氨氮mg/L15 挥发酚mg/L0.5氰化物mg/L0.5硫化物mg/L1.0PH6.0-9.0SSmg/L70石油类mg/L5 （3）、提标改造要求 1）、业主拟推荐方案， 原二次沉淀池出水二段缺氧给水泵二段缺氧池二段好氧池二段沉淀池催化氧化装置浮选给水泵超效纳米浅层气浮装置原来混凝沉淀池处理后达标水（外排或熄焦）注：投标方案，不限于此，也能够采取其它方案。 2）、提标改造水质指标： 经过降低药剂投加量手段，确保处理后达成炼焦化学工业水污染排放标准（GB16171-）表2间接排放六项指标要求，然后回用送至焦化厂用于湿熄焦，用于熄焦水质指标见表2.1。表2.1 用于熄焦（处理后浓水）水质指标序号指标单位浓水指标要求1PH692悬浮物mg/L503CODcrmg/L1004氨氮mg/L155挥发酚mg/L0.36易释放氰化物mg/L0.2 经过其它技术也能够经过调整药剂投加量手段，确保本工程外排出水满足炼焦化学工业污染物排放标准（GB16171-）表2直接排放标准，详见下表2-2：表2-2 设计出水水质序号项目单位直接排放备注1pH值无量纲6-92悬浮物mg/L503化学需氧量（CODCr）mg/L804氨氮mg/L105五日生化需氧量（BOD5）mg/L206总氮mg/L207总磷mg/L1.08石油类mg/L2.59挥发酚mg/L0.3010硫化物mg/L0.5011苯mg/L0.1012氰化物mg/L0.2013多环芳烃（PAHs）mg/L0.0514苯并（a）芘g/L0.03g/L投标方案要考虑两种出水不一样要求，一次同时建成。二、设计依据投标方在设计及供货中，严格根据以下行业标准规范进行设计、制造和检验。对于进口设备，采取国际标准，并提供转换资料。这些标准和规范必需采取最新版本。中国环境保护法（1989年12月）中国水污染防治法（1996年5月） GB8978-1996污水综合排放标准GB3095-1996环境空气质量标准GB12348-工业企业厂界噪声标准GB50141-给水排水构筑物施工及验收规范GB50069-给水排水工程构筑物结构设计规范GB50007-建筑地基基础设计规范GB50011-建筑抗震设计规范GB50014-室外排水设计规范GB50010- 混凝土结构设计规范GBZ1- 工业企业设计卫生标准GB50034-1992 工业企业照明设计标准GB50054-92工业和民用供配电系统设计规范JB/T2932-1999水处理设备技术条件GB/T13992.1-92 水处理设备性能试验总则GB/T13384-97 机电产品包装通用技术条件GB/T 5656-94 化工离心泵技术条件GB 1088989 泵振动测量和评价方法GB 321689 离心泵，混流泵，轴流泵和旋涡泵试验方法GB/T 8196- 机械安全 防护装置 固定式和活动式防护装置设计和制造通常要求JB/T 7258-94 通常见途离心风机技术条件HG/T 20505-过程测量和控制仪表功效标志及图形符号HG/T 20507-自动化仪表选型要求HG/T 20509-仪表供电设计要求HG/T 20510-仪表供气设计要求HG/T 20511-信号报警、安全联锁系统设计要求HG/T 20512-仪表配管配线设计要求HG/T 20514-仪表及管线伴热和绝热保温设计要求HG/T 20515-仪表隔离和吹洗设计要求HG/T20699自控设计常见名词术语HG/T 20573-95分散型控制系统工程设计要求HG/T20700可编程控制器系统设计要求HG/T2158195自控安装图册GB/T2624-93流量测量节流装置用孔板,喷嘴和文丘里管测量充满圆管流体流量IEC 581热电偶IEC 751-86工业铂电阻温度计传感器GB50093自动化仪表工程施工及验收规范GBJ131-90自动化仪表安装工程质量检验评定标准HG2059220635-97钢制管法兰、垫片、紧固件GB113-9128钢制管法兰GB50139-建筑工程监理规范GB50016-建筑设计防火规范GB50231-1998机械设备安装工程施工及验收通用规范HGJ8-87化工设备管道外防腐设计要求CECS75：95带式压滤机污水污泥脱水设计规范GB50052-1995供配电系统设计规范GB50054-95低压配电设计规范GB50046-95工业建筑防腐设计规范GB50068-建筑结构设计可靠度统一标准GB50108-地下工程防水技术规范GB5009-建筑结构荷载规范CECS06:88栅条、絮凝池设计标准CECS50:1993滤池设计规程HG/T3923-循环冷却水用再生水水质标准地表水环境质量标准GB3838-隐蔽工程：按隐蔽工程所要求项目进行。相关设计规范及设计手册。三、废水处理工艺方案（一） 焦化废水起源及特点介绍1、系统废水起源焦化厂关键以生产焦炭和煤气为主，另外还回收苯、焦油、氨、酚等化工产品。(1) 原料煤附带水分和煤中化合水，在生产过程中形成废水。煤自由水分通常为8-12%，化合水份为2%。自由水分在炼焦过程中挥发逸出。同时，煤裂解析出化合水。水蒸气随煤气集气管，经氨水喷淋和初步冷却器冷却，生成大量剩下氨水。它特点是：含高浓度氨、酚、氰、硫化物、及其它多环和杂环类有机物，这是焦化废水治理关键。(2) 生产废水分为生产净排水和生产废水两部分。生产净排水关键分为间接冷却水、蒸汽冷却水，基础不含污染物。生产废水起源于和物料直接接触水，关键有原料带入和煤干馏生成化合水两个方面。生产废水排放点关键有以下步骤： 炼焦车间熄焦时熄焦塔排放熄焦废水，含有焦尘及微量挥发酚、氰化物等污染物。熄焦补充水全部采取是污水处理站排放废水，以节省新鲜水。 冷鼓工段焦油氨水分离形成剩下氨水含有焦油、NH4+-N、COD、酚、氰、硫化物等污染物。 炼焦车间上升管水封、冷鼓、脱硫、氨回收过程设备水封和管道水封装置、冲洗地坪及其它排水，含有焦油、NH4+-N、COD、硫化物等污染物。 硫氨工段油水分离器等设备排出污水，含有NH4+-N、COD、挥发酚等污染物。 粗苯工段油水分离器等设备排出污水，关键成份为油、COD等。 冷却循环系统排出循环外排水，含有盐类物质，污染成份少，可全部复用。 生活污水，污染物为COD、BOD、NH4+-N、石油类、SS等。 煤气管道冷凝水，含有酚、CN-、NH3、硫化物等。 化学水处理系统排水，含有一定酸性。 高炉煤气水和转炉煤气水，关键污染物为SS和COD。2、焦化废水特点受原煤性质、炼焦工艺、化工产品回收方法、季节等原因影响，在焦炭炼制、煤气净化及化工产品回收过程中产生焦化废水其水质成份及其含量有显著差异，组成焦化废水污染物通常由NH4+-N、氰化物、硫化物、硫氰酸盐、酚类化合物、多环芳香族化合物及含氮、氧、硫杂环有机化合物等组成，总体性质表现为NH4+-N、酚类及油份浓度高、有毒及抑制性物质多、生化处理过程中难以实现有机污染物完全降解、对环境组成严重污染，是一个经典高浓度、高污染、有毒、难降解工业有机废水。(1) 废水成份复杂，含有数十种无机和有机化合物，其中无机化合物关键含有大量铵硫氰化物、硫化物、氰化物等，有机化合物关键有酚类，单环及多环芳香族化合物，同时也含有氮、硫、氧等杂环化合物等。(2) 废水中污染物浓度高，难于降解，因为焦化废水氮存在，致使生物净化所需氮源过剩，废水中NH4+-N 浓度可超出500mg/L，COD浓度可超出4000mg/L，酚含量可超出700mg/L，因为污染物浓度高，给处理达标带来较大困难。(3) 废水排放量大，每吨焦用水量大于2.5吨，通常40104t/a设计能力焦化厂排废水量将超出1000t/d。(4) 危害大，焦化废水中多环芳烃不仅难以降解，通常还是强致癌物质，不仅会对环境造成严重污染，同时也直接威胁到人类健康。（二） 工艺对比因为废水成份复杂且污染物浓度高，难于降解。所以经过前段生化后出水可生化性很差，极难深入经过生化工艺将剩下污染物去除。所以需要考虑采取物理化学方法来处理，提升可生化性后再进行生化处理或直接处理达标。对于该类难生化污水，物理化学方法常见有两大类，吸附和混凝沉淀、高级氧化技术。1. 吸附及混凝沉淀1.1 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一个或多个溶质，使废水得到净化。常见吸附剂有活性炭、磺化煤、矿渣、硅藻土等。这种方法处理成本高，吸附剂再生困难，不利于处理高浓度废水。膨润土粘土矿对焦化废水中氨氮吸附作用，研究表明天然膨润土能够有效地吸附焦化废水中氨氮；颗粒膨润土吸附效果优于粉状膨润土。粉末活性炭和柱状活性炭对焦化废水COD去除效率，结果表明，粉末活性炭对COD去除率可高达98.5%；同时，粉末活性炭颗粒有一个最好尺寸范围，粒径为0.09mm粉末活性炭对焦化废水COD去除率最高。粉煤灰处理废水是近几年粉煤灰综合利用研究热点之一。粉煤灰关键成份是二氧化硅和硅酸盐。用粉煤灰作为吸附剂深度处理焦化废水时，脱色效果好，对COD、挥发酚、油等去除效果好，费用低。粉煤灰处理废水机理得到了初步认识，其作用基础上以吸附为主，包含物理吸附和化学吸附，吸附规律符合Freundlich吸附等温式。粉煤灰作吸附剂净化处理焦化生化出水废水研究，指出，当粉煤灰添加量为1.5g/100mL和浸渍时间为20-25min条件下，处理后废水除氨氮外，其它各项指标均可达成外排标准。不足之处：因为大规模工程类应用需要消耗大量吸附剂，所以处理成本高，且设备规模大，所以占地面积大、投资也高。同时因为吸附剂消耗量大，所以吸附剂和使用后废吸附剂储存设施、运输费用全部高，这么也增加了占地面积及一次性投资，同时也增加了运行成本。1.2 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，中和废水中一些物质表面所带电荷，使这些带电物质发生凝集。混凝法关键在于混凝剂，现在中国焦化厂家通常采取聚合硫酸铁(PFS)，助凝剂为聚丙烯酰胺(PDM)。混凝澄清法在焦化废水处理中应用，生产实践证实，采取混凝澄清法对焦化生化后废水进行深度处理，聚合硫酸铁(PFS)投加量在20-30mg/L，聚丙烯酰胺投加量在0.25-0.13mg/L，能够去除45%COD、37%氰化物，达成很好效果。上海焦化总厂选择厌氧-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COD158mg/L，NH4+-N15g/L。专用混凝剂M180，该药剂可有效去除焦化废水中CODcr、色度、F和总CN-等污染物，使废水出水指标达成国家排放标准。多年来，新型复合混凝剂在焦化废水处理中应用得到广泛研究。硫铁矿烧渣经过酸浸、聚合等工序而制备成一个化学性质稳定、易溶于水碱式氯化硫酸铁聚合物，同时含有一定量铝、钙、镁、锌等高价离子，介绍了新型复合混凝剂混凝机理及处理焦化废水工艺，经过试验室小试及工业扩大试验，确定了药剂最好投入量及最好pH值，以达成最好净水效果。不足之处：因为混凝沉淀处理出水效果有限，所以在处理指标严格情况下，无法达成处理目标。2. 高级氧化技术2.1 催化氧化法催化氧化法是利用复合氧化剂或光（或微波）照射一些物质，或经过非均相催化路径产生氧化能力极强OH。在降解废水时含有以下特点：OH是高级氧化过程中间产物，作为引发剂诱发后面链反应发生，对难降解物质尤其适用；OH几乎无选择地和废水中任何污染物反应，直接将其氧化为CO2、水或盐，不会产生新污染；它是一个物理-化学处理过程，很轻易控制，以满足多种处理要求；反应条件温和，是一个高效节能型废水处理技术。现在应用在焦化行业关键有以下多个：湿式催化氧化法、光催化氧化法、均相催化氧化法、多相催化氧化法、电催化氧化法和微波强化氧化法。（1）湿式催化氧化法湿式催化氧化法是80年代国际上发展起来一个治理高浓度有机废水新技术，是在一定温度、压力下，在催化剂作用下，经空气氧化使污水中有机物、氨分别氧化分解成CO2，H2O及N2等无害物质，达成净化目标。炼焦化工、石油化工，尤其是有毒污染物如农药、染料、橡胶、合成纤维、易燃、易爆及难于生物降解高浓度废水全部适合于湿式催化氧化处理。其特点是净化效率高，步骤简单，占地面积少。湿式催化氧化技术反应机理为：污水中氨氮、氰、硫氰化合物、有机物等含氮化合物经氧化分解最终生成N2、CO2、SO42-等，其关键反应式以下： NH3+3/4 O22H2O+1/2N2NH4SCN+7/2O2H2O+N2+H2SO4+CO2酚类、烃类和通常组成BOD5，CODcr组分，经湿式催化氧化后也生成CO2和H2O等，如酚分解：C6H5OH+7O23H2O+3CO2因为反应是在较高温度、压力下进行，要求设备耐高温、耐腐蚀，所采取催化剂也较昂贵，故基建投资较高。该工艺对于低浓度污水虽不适宜，但对高浓度且难生化降解有机污水、废液，不失为较理想处理工艺。杜鸿章等研制出适合处理焦化厂蒸氨、脱酚前浓焦化污水湿式氧化催化剂，该催化剂活性高，耐酸、碱腐蚀，稳定性高，适适用于工业应用，对CODcr及NH4+-N去除率分别为99.5%及99.9%。（2）光催化氧化法利用光化学(AOP)氧化降解废水中污染物是近20年来快速发展新领域。研究表明，若水样中存在氧化剂或半导体粉末催化剂，经过一定强度光照射，便能产生多个形式活性氧和自由基，使溶解或分散于水中有机物氧化，直到矿化成水、CO2和其它无机物。它是用光敏化半导体为催化剂，以H2O和O2为氧化剂，在化学氧化和紫外光辐射共同作用下，使有机物氧化降解。AOP技术尤其适合不饱和有机化合物、芳烃和芳香化合物降解，且反应条件温和，无二次污染。现己开发人工光源(如汞灯、氛灯系列)或日光均可用于光解。对现在一些生化法或化学法难降解高浓度有机废水，可先用AOP技术氧化，使难降解大分子变成小分子，再辅以常规方法处理。朱春媚等人试验证实，用该法处理焦化废水，挥发酚去除率可达86.3-100%。高华等人研究在焦化废水中加入催化剂粉末，在紫外光照射下鼓入空气。结果表明该方法可将包含多环芳烃(PAH)在内全部有机毒物和颜色有效去除。紫外光催化氧化法较一般光氧化法含有去除能力强、反应快速特点，颇有发展前途。曹曼等人用光催化氧化法处理焦化废水，并研究了催化剂、pH、温度和时间对处理效果影响，研究发觉，加入催化剂后，经过紫外光照射1h，可使废水中全部有毒物和颜色全部除去。（3）均相催化氧化法均相催化氧化法经过向反应溶液中加入可溶性催化剂，以分子或离子水平对反应过程起催化作用。研究最为广泛深入Fenton试剂法即属于均相催化氧化，它用H2O2为氧化剂，Fe2+或Fe3+为催化剂，以加紧H2O2分解为OH，使溶液中有机物被OH快速氧化降解。朱静等人利用Fenton试剂对焦化废水进行初步处理，使其CODcr去除率达80%以上，再用活性炭进行深度处理，使CODcr 40mg/L，总去除率达98%以上。Fenton法缺点是氧化剂利用率低，处理成本较高，反应中需加入均相催化剂，对均相催化剂回收困难，轻易引发二次污染等。但对于毒性大，通常氧化剂难氧化或生物难降解有机废水处理仍是一个很好方法，再和其它方法联用，可降低处理成本，扩展Fenton试剂应用范围。Fenton试剂是由H2O2和Fe2+混合得到一个强氧化剂，因为其能产生氧化能力很强OH自由基，在处理难生物降解或通常化学氧化难以奏效有机废水时，含有反应快速，温度和压力等反应条件缓解且无二次污染等优点。所以，近30年来越来越受到中国外环境保护工作者广泛重视。刘红，周志辉采取Fenton试剂氧化联合聚硅硫酸铝混凝沉降方法，对气浮-隔油后焦化废水进行了试验研究，取得了良好效果，为该工艺实际处理焦化废水提供了科学依据。试验证实，在最好处理条件下，废水COD值可由1173.0mg/L降至38.2mg/L，符合国家一级排放标准，COD去除率达成96.7%。（4）多相催化氧化法多相催化氧化法是催化氧化法中最新一项技术。它克服了均相催化氧化法催化剂难以回收、药剂费高、引入杂质等问题。多相催化氧化法通常在固相和液相(有时也有气相)间进行，因为固体催化剂种类繁多，水中有机物也是多个多样，催化剂和有机物是否匹配决定了催化反应可行性、氧化深度和处理效率。李鹏程等人研究以-A12O3为载体，采取浸渍法制备了CuO ， MnO2及MnO2/K2O等3种负载型催化剂。以臭氧为氧化剂，采取多相催化氧化法，处理煤制气厂和焦化厂含酚氰废水。结果表明：这3种催化剂能显著地提升酚和氰去除速率和去除率，其中MnO2/K2O催化剂对含酚300mg/L，含氰50mg/L酚氰废水氧化速度提升了3-5倍，酚和氰去除率大于90%，CODcr去除率大于80%。朱静等人用载银活性炭作吸附催化剂和过氧化氢一起对焦化废水作深度处理，可有效降低CODcr值。在pH=3条件下，3.4%H2O2溶液作氧化剂，用载银活性炭作吸附催化剂，可使焦化废水H2O2从2351.3mg/L降至300mg/L以下，去除率达87.67%以上。（5）电催化氧化法电催化反应基础原理是在电极表面电催化作用下或在由电场作用而产生自由基作用下使有机物氧化。电催化反应中，经过电解产生O2和外源O2在阴极上还原产生H2O2：酸性下：O2+2H+2eH2O2碱性下：O2+H2O +2eHO2-+OH- HO2-+ H2OH2O2+OH-而体系中羟基自由基，则可在金属催化剂作用下产生。其中金属催化剂还原态用Mred表示，而氧化剂用MOX表示。酸性下：Mred + H2O2 +H+MOX+OH + H2O碱性下：Mred+ H2O2MOX +OH + OH- R+OH有机分解产物这么，电催化体系中有机物(R)在OH作用下，发生快速氧化反应及自由基链反应，使有机物快速去除。Li choung Chiang等人采取PbO2/Ti作为电极，对电化学氧化法处理焦化废水进行了研究。结果表明，电解2h后，废水中CODcr由2143mg/L降到226mg/L，去除率为89.5%。废水中约为760mg/LNH4+-N也被同时去除。（6） 微波强化氧化 微波氧化优点：微波强化氧化技术处理难降解有机废水含有高效、节能、省时、操作条件简单、可控性强、无二次污染等优点。 微波氧化存在问题：至今微波和氧化剂联用研究尚处于基础技术方法探索阶段，关键集中在功率、辐照时间、反应温度及氧化剂浓度等原因对氧化降解有机物效果影响研究，现有机了解释还在探索阶段，关键存在以下问题：A微波对（类）Fenton体系中Fe（）水解形态及水解特征有何影响？这种影响对（类）Fenton体系氧化能力和絮凝能力有什么作用？对于特定有机物到底是哪种作用占主导？B微波是经过降低有机物反应活化能还是经过提升体系氧化能力起作用或二者同时发生作用？CNi、Cu等含有强微波吸收能力重金属存在对微波/氧化体系产生何种影响？是否存在类Fenton效应？能否加速反应进程、提升氧化能力和吸附混凝能力？D现在利用微波强化氧化处理难降解物质研究大多数采取静态或间歇式处理方法，在动态条件下即在微波强化氧化连续运行状态下，系统能否达成高效去除率？连续微波和间歇微波对系统氧化能力影响有多大？对于工业应用微波氧化技术需要处理问题以下：A高效稳定微波诱导催化剂制备。B微波辅助降解有机物机理有待深入研究，大型连续流微波反应器开发和辐射防护等。C大多数研究全部局限于单一成份模拟废水，需对实际废水尤其是成份复杂有机废水深入研究。D采取更丰富表征手段深入研究微波和其它催化氧化技术协同作用机理。 微波危害：A微波可使长久接触者产生神经衰弱症候群及植物神经功效紊乱。B微波能够引发机体免疫功效紊乱。C微波是诱变因子，使染色体断裂，可诱发染色体畸变，对脑DNA有影响。D微波可是眼晶状体混浊，加速晶状体老化，甚至可致“微博白内障”。E微波可使心血管系统，血液、内分泌系统及性功效发生改变。F微波有致突变、致畸、致癌作用。2.2 臭氧氧化（1）臭氧氧化优点：A氧化能力强，能在消毒时兼代处理很多其它水责问题。B杀菌效果显著，作用快速。C臭氧消毒效果受水质影响小。D广谱高效。（2）臭氧氧化缺点：A臭氧不稳定，轻易自行分解，半衰期短，就地生产使用。B臭氧系统设备复杂，维修保养要求高，人员素质要求高。C能耗、投资、成本较大。D臭氧氧化产生副产物。天然有机物和臭氧反应形成氧化副产物，关键是甲醛。国家标准小于900ug/L溴离子和臭氧反应生成副产物，溴酸盐。国家标准小于10ug/L（3）臭氧危害：A臭氧浓度过高时可产生光化学烟雾，它强烈人呼吸道，造成咽喉肿痛、胸闷咳嗽、引发支气管炎和肺气肿。B臭氧会造成人神经中毒，头晕头痛、视力下降、记忆力衰退。C臭氧会对人体皮肤中维生素E起到破坏作用，致使人皮肤起皱、出现黑斑。D臭氧还会破坏人体免疫机能，诱发淋巴细胞染色体病变，加速衰老， 致使孕妇生畸形儿。E臭氧对电工电子产品有严重腐蚀作用。F它可使天然或化学纤维织物、染料、油漆、塑料，尤其是橡胶等非金属材料加速老化、分裂、脆裂。G臭氧还使燃油、润滑油变质。H臭氧会降低空气抗电强度，致使产品表面龟裂或零部件破裂，使电性能降低，机械部件失灵。高级氧化各类技术或多或少存在不一样优缺点，但总体来说投资高，运行费用高，部分技术操作条件要求高，且若防护方法不到位会对环境和人员健康危害较大。3. 生化技术针对该类废水，脱氮除碳是处理工艺关键，近些年生物脱氮法发展很快，在传统多级活性污泥生物脱氮法基础上，为提升脱氮效率，降低运行成本和费用、降低占地面积、便于操作、降低能耗、避免二次污染等方面考虑，国外开发了很多各具特色脱氮工艺。如前置反硝化单级活性污泥除磷脱氮法A/O工艺和其改善工艺（BardenpHo工艺、Phoredox工艺）；A2/O工艺及其改善工艺（UCT、VIP工艺及改良UCT工艺）；序批式活性污泥法SBR工艺及改善工艺（ICEAS，DAT-IAT、CASS、IDEA、UNITANK、MSBR）；AB工艺及改善工艺ADMONT工艺，LINPOR-N工艺，LINPOR-C/N工艺，氧化沟工艺，固定化微生物技术，膜生物反应器工艺（MBR）等等。上述生物脱氮工艺皆已实施了工程应用，不管是工业废水要是城市污水，采取A/O法，A2/O法工艺进行除磷脱氮已很普遍。CASS工艺不管在工业废水和城市污水处理中皆已实施了工程应用。另外AB法、ICEAS、UNITANK、MSBR等工艺皆已在中国应用。氧化沟法、生物滤塔、生物滤池在低浓度氨氮费用中脱氮效果也很好。现在亦有部分生物脱氮新工艺，比如：短程硝化工艺、SHARON工艺、厌氧氨氧化（ANAMMOX）工艺、OLAND工艺、SND工艺。若能成功地实施应用话，可望大大降低生物脱氮工艺能耗。不过，现在这些工艺仍存在很多问题，所以没有大规模应用于实践。我单位联合大连理工大学也对短程硝化和厌氧氨氧化工艺进行过很多研究，这些工艺现在因为工艺本身多种多样原因所以未能实现工业化扩展。下面就上述部分工艺进行对比。3.3.1 SBR工艺SBR工艺又称间歇式活性污泥法，也称序批式活性污泥法，是在一个反应器中周期性完成生物降解和泥水分离过程污水处理工艺，在经典SBR反应器中，根据进水、曝气、沉淀、排水、闲置等5个阶段次序完成一个污水处理周期。SBR是最早污水处理工艺。多年来伴随自动化水平提升和设备制造工艺改善，设计合理SBR工艺含有良好除磷脱氮效果，所以今年来备受关注，成为污水处理工艺中应用最广泛工艺之一。SBR工艺是现在发展改变最快污水处理工艺，SBR工艺新变种有间歇式循环延时曝气活性污泥工艺（ICEAS），间歇进水周期循环式活性污泥工艺（CAST）、连续进水周期循环曝气活性污泥工艺（IDEA）等。SBR工艺特点以下：1）运行灵活。可依据水量水质改变调整各时段时间，或依据需要调整或增减处理工序，以确保出水水质符合要求；2）近似于静止沉淀特点，使泥水分离不受干扰，出水SS较低且稳定。3）在处理周期开始和结束时，反应器内水质和污泥负荷经历了一个由高到低改变，溶解氧则由低到高。就此而言，SBR工艺在时间上含有推流反应器特征，所以不易发生污泥膨胀；4）SBR反应器在某一时刻，池内各处水质均匀，含有完全混合水力学特征，所以含有很好抗冲击负荷能力；5）SBR通常不设初沉池，生物降解和泥水分离在一个反应器内完成，处理步骤短。但SBR工艺也含有很多缺点：1）SBR为序批式反应器，对特定污水来水，比较节省占地面积。但本工程因为污染物浓度较高，停留时间很长（需要约100h左右停留时间），所以若应用SBR工艺，占地面积会极大增加，从而造成一次性投资增加。2）菌种在同一反应器不一样时间经历曝气，闲置等多个过程，菌种特征不能很好表现。所以，在本工艺中我单位不应用SBR工艺。3.3.2 氧化沟工艺氧化沟又称连续循环式反应池或“循环曝气池”，氧化沟是活性污泥法一个改性，它把连续式反应池用作生物反应池。污水和活性污泥混合液在该反应池中以一条闭合式曝气渠道进行连续循环。氧化沟通常在延时曝气条件下使用，这时水和固体停留时间厂，有机物质负荷低。氧化沟曝气池占地面积比通常生物处理要大很多，但因为其不舍初沉池，通常也不建污泥厌氧消化系统，所以节省了构筑物之间空间，总体来说，占地面积比通常反应器大不太多。氧化沟技术特点，关键表现在以下多个方面：1）处理效果稳定，出水水质很好，而且有较强脱氮功效，有一定抗冲击负荷能力；2）工程运行费用比其它生物处理技术持平或略低；3）机械设备较少，运行比较方便；4）管理、运行简单5）剩下污泥少，污泥不经消化也轻易脱水，污泥处理费用较低；6）氧化沟工艺和其它工艺相比，臭味较小；7）曝气强度能够调整，反应器含有推流式流态一些特征。不过因为氧化沟上述特点，所以也形成了一定缺点，在很多场所并不适用：1）氧化沟工艺占地面积比其它工艺大；2）氧化沟工艺曝气形式属于表面曝气，所以氧气利用率不高，不适合处理高浓度有机废水，在部分城市污水处理厂应用效果很好；鉴于此，本工程我们不采取氧化沟工艺。3.3.3 短程硝化工艺（1）短程硝化工艺介绍工艺是由荷兰Delft大学开发一个全新脱氮工艺。在碱度充足条件下，废水中50%氨氮被亚硝酸菌氧化为亚硝态氮。该工艺除了要求有足够碳酸氢根碱度外，还要求有较高温度。当温度高于25时，亚硝酸菌世代时间比硝化菌世代间短，所以控制泥龄可将硝化菌清洗出系统而留下亚硝化菌在系统，以确保硝化反应停留在亚硝化阶段。若出水对氨氮要求高，还需在缺氧条件下，以有机物为电子供体将亚硝酸盐反硝化生成氮气去除。（2）短程硝化工艺优点1）在硝化阶段降低了亚硝酸盐向硝酸盐转化过程，降低了耗氧量，相对传统工艺降低了能耗；2）在反硝化阶段降低了硝酸盐向亚硝酸盐转化过程，降低了有机碳源用量，较传统后置反硝化降低了运行费用；3）缩短了反应过程，使反应时间缩短，降低了反应器容积，降低投资运行费用；4）硝化和反硝化在同一反应器中进行，则硝化产生酸度和反硝化产生碱度相互抵消，能够节省大量用来调整pH值酸和碱。（3）短程硝化工艺影响原因及缺点1）温度影响（需要很好保温方法）亚硝酸菌生长临界条件是28，只有高于此温度时，亚硝酸菌生长才含有很好稳定性，且亚硝酸菌比增加速率伴随温度升高而升高。但当温度高于35时，就不宜亚硝酸菌生长。尤其在冬季运行时，效果不能确保。2）需要严格控制pH值在8，溶解氧较低溶解氧低溶解氧情况下，有利于亚硝酸反应进行，也有利于反硝化进行。实现亚硝酸盐积累适宜pH值是8.0左右。工程上极难控制，要求自动化程度很高。3）游离氨抑制游离氨为11.5mg/L时，对硝化产生抑制作用，而对亚硝化不产生影响；当游离氨浓度为7mg/L时，对亚硝化产生抑制作用。工程中此废水出水在蒸馏后，曾偏碱性，游离氨较高，会对此过程造成抑制。4）控制点多、控制困难控制温度在2835，DO为0.5mg/L左右，pH为7.58.5、游离氨浓度在510mg/L，最有利于亚硝酸盐稳定积累。在工程上同时控制多个点，相对困难，要求很高操作和控制水平。5）亚硝酸盐积累全程硝化亚硝态氮浓度一直较低，而短程硝化亚硝态氮浓度逐步升高且增加速率保持稳定，如控制不妥，形成亚硝酸盐积累，会产生很大毒性，影响生物正常运行，本身亚硝酸盐属于致癌物质，不许可排放到水体。6）工艺不成熟现在大多数短程硝化全部是在SBR系统中实现（要求自动化程度很高）。对于实际应用较多连续流系统中短程硝化反硝化研究较少；有限研究报道关键集中在高氨氮垃圾渗滤液等特殊污水处理和A/O工艺中。该工艺只适合温度较高污泥消化液处理，在处理其它污水时将大量污水加热到30以上是不现实。在常规条件下，怎样实现长久稳定亚硝酸盐积累还有待于深入研究。（大部分在研究阶段，中国应用少）。7）运行不稳定中国报道采取短程硝化工艺工程大多因为运行条件不稳定而最终改成了全程硝化工艺，该工艺在中国仍然处于试验室阶段。鉴于此，我单位不采取此工艺。3.3.4 厌氧氨氧化工艺（1）厌氧氨氧化介绍该工艺由荷兰Delft大学在20世纪90年代开发一个新型脱氮工艺。其它点是在厌氧条件下，更贴切说法是在缺氧条件下，以氨氮为电子供体，以NO2-N为电子受体，将氨氮氧化为氮气。其反应以下：上述反应是在自养菌作用下发生，此种自养菌生成速度很慢，泥龄又长，但剩下污泥量少。该工艺过程对环境条件改变十分敏感。（2）厌氧氨氧化工艺优点1）容积效率高；2）供氧能耗省；3）不需要外加碳源。（3）该工艺影响原因及缺点1）不适适用于中、低氨氮废水此工艺可将氨氮从1100mg/L降到560mg/L、在1000mg/L氨氮和硝态氮下不会受到抑制，但在100mg/L亚硝酸盐条件下，厌氧氨氧化过程会受到限制。大多数厌氧氨氧化是在高氨氮浓度条件下研究开发，所以中、低氨浓度条件下研究仍有待深入进行。而且厌氧氨氧化试验研究所采取污水大多为人工配水，和实际污水水质存在较大差距。2）有机物抑制厌氧氨氧化工艺并不能去除有机物，但有机物对厌氧氨氧化过程会产生一定影响，现在对于有机物影响研究还相对欠缺。溶解性可降解COD对厌氧氨氧化产生强烈抑制。有机碳源也会影响厌氧氨氧化菌活性。甲醇、乙醇均会对ANAMMOX产生抑制，0.5mmol/L甲醇会对其产生直接、完全且不可逆抑制影响。杨洋等采取葡糖糖做有机碳源，测试了有机物对厌氧氨氧化污泥活性影响。结果表明，在大量有机物存在时，会抑制厌氧氨氧化污泥活性，使污泥表现出较高反硝化活性。有机物存在使废水硝酸盐转化为氮气，而氨氮不能被反应，也就失去了了去除氨氮功效。3）pH值和溶解氧抑制厌氧氨氧化菌最好pH值为7.09.0。其对氧气很敏感，当DO2mol/L，厌氧氨氧化菌活性就会完全抑制。所以此工艺不能放在好氧后，水中剩下溶解氧会使整个工艺根本失败。4）温度要求温度是影响厌氧氨氧化反应器开启一个关键原因，多数开启研究全部将温度控制在3035，常温下开启厌氧氨氧化反应器报道极少见。而实际工程中温度往往较难控制或成本较高。5）控制点多厌氧氨氧化反应影响原因关键有温度、pH值、DO、氨氮和亚硝态氮比值、溶解氧、可降解有机物等，条件不宜时难以成功开启厌氧氨氧化反应器。造成控制很严格，有一个条件不适合，全部会影响厌氧氨氧化。6）开启时间很漫长厌氧氨氧化反应器开启时间长，试验室通常需要36个月，工程应用开启时间更长，通常在十二个月以上，关键是因为厌氧氨氧化细菌数量少，同时此细菌繁殖很慢，繁殖倍增时间超出11天，世界上第一座生产性装置开启时间长达3.5年。7）氨氮和亚硝态氮比值影响保持较为恒定氨氮和亚硝态氮比值对厌氧氨氧化很关键