焦化废水处理方案
第二章方案设计
2.1 概述
2.1.1 工程概况
****焦化污水处理工程，焦化厂在生产过程中产生有毒害污水及部分生活污水，处理后达到《炼焦生产设计技术规范》的要求，并且全部用于熄焦，不外排达到零排放。
2.1.2 设计依据
(1)****焦化厂的提供的原始资料；
(2)提供每天产生的废水水质、水量等基本资料；
(3)《炼焦生产设计技术规范》要求；
(4)《室外排水设计规范》GBJ14-87；
(5)《建筑给排水设计规范》GBJ15-88；
(6)《城市区域环境噪声标准》GB3096-93；
(7)《工业自动化仪表工程施工及验收规范》(GBJ93-86)；
(8)《给水排水工段结构设计规范》(GBJ69-84)；
2.1.3 设计范围
2.1.
3.1本改造工程设计范围包括废水处理站的工艺、设备制造、安装调试、电气与自控等专业的内容。
2.1.
3.2 电线、电缆以污水处理站设备电控柜为交接点。
2.1.4 设计原则
(1)采用成熟、可靠的废水处理工艺，确保处理出水的各项指标达到国家的有关
排放标准（氰化物不能处理达标）。
(2)废水处理设施力求占地面积小，工程投资省，运行能耗低，处理费用少。
(3)废水处理设施在运行上有较大的灵活性和可调节性，以适应水质水量的变化，
同时设置事故应急排放管道，供紧急、特殊情况下使用；
(4)采用性能稳定，技术先进的控制系统，主要部分实现自动化管理，减轻工人
劳动强度，使废水处理工程出水稳定，易操作，易管理，易维护。
(5)设计时充分考虑废水处理系统配套设备的减振、降噪措施，废水处理过程中
产生的剩余污泥经好氧消化稳定后浓缩处理，再经板框压滤机压成泥饼含水率低利于装运，避免产生二次污染。
2.1.5 其他配套条件
2.1.5.1 蒸氨塔（由业主委托化工设计院进行设计）
焦化废水中含有剩余氨水，废水中 NH3-N 很高，必须进行蒸氨预处理，并且要加碱脱除固定氨。其目的一是为了回收剩余的 NH3-N，充分利用资源；目的二是将焦化废水中的 NH3-N 浓度降低至 200mg/L 以下，避免对后续生化处理产生不利影响。高浓度的进水NH3-N会导致：①硝化菌负荷过高，活性受到抑制；②耗氧量大而出现供氧量不足，导致硝化过程不彻底，出水 NH3-N 超标；
③为保证供氧充足而导致能耗高；④碳酸钠消耗量太大，从而导致运行成本很高。蒸氨废水中 NH3-N 浓度决定于蒸氨塔的处理效率，蒸氨塔效率越高，废水中NH3-N 浓度越低，处理难度和能耗也就越低。
焦化废水处理站进入生化调试之前，必须保证蒸氨塔能够正常、稳定运行。并使得蒸氨废水的 NH3-N 浓度低于200mg/L，瞬时最高值不应超过 350 mg/L。
2.1.5.2生活污水
厂区内的生活污水对周边环境来说是一个污染源，必须加以处理，达标后排放。同时，焦化废水处理站的生化系统也需要生活污水作为营养来补充碳源及磷源。为此，必须把全厂的生活污水收集以后送到污水处理站一并处理。
2.1.5.3 生产管理
本方案的水量及水质指标是按照正常的生产及管理情况设计的，如果生产及管理经常出现非正常情况而致使进入焦化废水处理站的水质水量超过设计要求，将会对生化系统调试及正常的产生极为不利的影响，使调试周期大大延长甚至难以达到排放标准。因此，正常、稳定的生产和严格的管理是必须的。
2.2 废水水量、水质及排放标准
2.2.1 设计水量
废水量：300m3/d ( 其中生产污水为240t，生活污水为60t )
设计处理能力： 15m3/h
2.2.2 设计进水水质
CODcr： 2500mg/L
挥发酚： 200mg/L
NH3-N： 350mg/L
2.2.3 排放标准
《炼焦生产设计技术规范》的要求
CODcr： 250mg/L
挥发酚： 0.5mg/L
NH3-N： 25mg/L
PH： 6-9
2.3 处理工艺设计
焦化废水属高浓度有机有毒废水，极不易降解，故将部分生活污水纳入其中，改善其污水水质，让污水能够便于生物降解，本工艺采用物化和生化处理工艺。
根据我公司多年对国内焦化废水处理工艺研究的基础上，结合我公司在处理同类型厂家的实践经验，根据本工程废水的特点，确定采用一种经济、高效、可靠、管理简便的物化和生化处理工艺。因焦化厂产生的污水水温较高，故确定采用露天布置方式，成套设备材质为碳钢结构，构筑物为钢筋混凝土结构。
根据上述设计原则与设计水质水量和排放标准，本工程中考虑采用如下处理工艺流程：
工艺说明
本工艺采用A2/O法，即厌氧→水解酸化→好氧。预处理工艺采用破乳除油、铁碳催化氧化和化学沉淀。
1、平流式除油池
平流式除油池除油率一般为60%~80%，粒径150μm以上的油珠均可除去。
2、铁碳微电解催化氧化
电化学反应（催化微电解）处理技术是目前处理高浓度有机废水的一种理想工艺。它是利用LAT系列规整型高效多元催化电化学氧化填料及酸套处理设备形成反应系统对废水进行处理。系统通水后电化学氧化填料自身产生的0.9----1.7V电位差，在设备内会形成无数的原电池，原电池以废水做电解质，通过阴阳极的放电形成对废水的电化学处理，进而达到对废水中有机物进行电化学降解的目的。
在处理过程中产生的新生态[H]、Fe2 + 等还能与废水中的
许多组分发生氧化还原反应，比如能破坏有色废水中的有色物
质的发色基团或助色基团，甚至断链，达到降解脱色的作用；
生成的Fe2 + 进一步氧化成Fe3 +，它们的水合物具有较强的
吸附--絮凝活性，特别是在加碱调pH 值后生成氢氧化亚铁和
氢氧化铁胶体絮凝剂，它们的絮凝能力远远高于一般药剂水解
得到的氢氧化铁胶体，能大量吸附水中分散的微小颗粒，金属
粒子及有机大分子。
3、厌氧工艺
废水厌氧生物处理是指在无分子氧条件下通过厌氧微生物（包括兼氧微生
物）的作用，将废水中的各种复杂有机物分解转化成甲烷和二氧二碳等物质的过程，敢称为厌氧消化。与好氧过程的根本区别在于不以分子态氧作为受氢体，而以化合态氧、碳、氮等为受氢体。厌氧生物处理是一个复杂的微生物化学过程，依靠三大主要类群的细菌，即水解产酸细菌、产氢产乙酸细菌和产甲烷细菌的联合作用完成。因而粗略地将厌氧消化过程划分为三个连续的阶段，即水解酸化阶段、产氢产乙酸阶段和产甲烷阶段。
第一阶段为水解酸化阶段。复杂的大分子、不溶性有机物先在细胞外酶的作用下水解为小分子、溶解性有机物，然后渗入细胞体内，分解产生挥发性有机酸、醇类、醛类等。这个阶段主要产生较高级脂肪酸。
碳水化合物、脂肪和蛋白质的水解酸化过程分别为：
多糖（如纤维素）水解细胞外酶单糖酸化产酸细菌脂肪酸醇类低聚糖CO
2、H
2
脂肪水解细胞外酶氨基酸酸化产酸细菌脂肪酸胺、NH
3、CH
4
、CO
2
、H
2
S
胨多肽二肽
由于简单碳水化合物的分解产酸作用，要比含氮有机物的分解产氨作用迅速，故蛋白质的分解在碳水化合物分解后产生。
含氮有机物分解产生的NH
3
除了提供合成细胞物质的氮源外，在水中部分电
离，形成NH
4HCO
3
，具有缓冲消化液PH值的作用，故有时也把继碳水化合物分解
后的蛋白质分解产氨过程称为酸性减退期，反应为：
NH3 +H2O NH+4+OH-+CO2 NH4HCO3
NH4HCO3+CH3COOH CH3COONH4+H20+CO2
第二阶段为产氢产乙酸阶段。在产氢产乙酸细菌的作下，第一阶段产生的各
种有机酸被分解转化成乙酸和H
2，在降解奇数碳素有机酸时还形成CO
2
，如：
CH3CH2CH2CH2COOH+2H2O CH3CH2COOH+CH3COOH+2H2（戊酸）（丙酸）（乙酸）CH3CH2COOH+2H2O CH3COOH+3H2+CO2
（丙酸）（乙酸）
第三阶段为产甲烷阶段。产甲烷细菌将乙酸、乙酸盐、CO
2和H
2
等转化为甲
烷。此过程由两组生理上不同的产甲烷菌完成，一组把氢和二氧化碳转化成甲烷，另一组从乙酸或乙酸盐脱羧产生甲烷，前者约占总量的1/3，后者约占2/3，反应为：
4H2+CO2 产甲烷菌CH4+2H 2O （占1/3）
CH2COOH 产甲烷菌2CH4+2CO2
（占2/3）
CH3COONH4+H2O产甲烷菌CH4+NH4HCO3
从厌氧发酵产生沼气的过程分析，它分为四个阶段：
缺氧阶段：固体物质降解为溶解性物质，大分子物质降解为小分子物质，主要起作用的微生物为兼氧性的缺氧菌，此阶段时间较短。
酸化阶段：碳水化合物降解为脂肪酸，主要为醋酸、丙酸和丁酸，主要起作用的微生物为产酸菌，缺氧和酸化阶段进行得较快，难于将其绝对分开，一般统称为缺氧，这两个阶段约为2-5h。
酸性衰退阶段：有机酸和溶解的含氮化合物分解成氨、胺、碳酸盐和少量
的CO
2、N
2
、CH
4
和H
2
。由于产氨细菌的活动，使氨态氮浓度增加，氧化还原电位
降低，PH值上升。此阶段的副产物还有
H
2
S、吲哚、粪臭素和硫醇，使厌氧发酵
带有不良的气味均在这一阶段。
甲烷化阶段：由于PH值升高，为
甲烷菌创造了适宜的条件，甲烷菌把有
机酸转化为沼气，此阶段时间较长约为
15d左右。
4、水解酸化
水解（酸化）处理方法是一种介
于好氧和厌氧处理法之间的方法，和其它工艺组合可以降低处理成本提高处理效率。水解酸化工艺根据产甲烷菌与水解产酸菌生长速度不同，将厌氧处理控制在
反应时间较短的厌氧处理第一和第二阶段，即在大量水解细菌、酸化菌作用下将不溶性有机物水解为溶解性有机物，将难生物降解的大分子物质转化为易生物降解的小分子物质的过程，从而改善废水的可生化性，为后续处理奠定良好基础。
水解是指有机物进入微生物细胞前、在胞外进行的生物化学反应。微生物通过释放胞外自由酶或连接在细胞外壁上的固定酶来完成生物催化反应。
酸化是一类典型的发酵过程，微生物的代谢产物主要是各种有机酸。
从机理上讲，水解和酸化是厌氧消化过程的两个阶段，但不同的工艺水解酸化的处理目的不同。水解酸化-好氧生物处理工艺中的水解目的主要是将原有废水中的非溶解性有机物转变为溶解性有机物，特别是工业废水，主要将其中难生物降解的有机物转变为易生物降解的有机物，提高废水的可生化性，以利于后续的好氧处理。考虑到后续好氧处理的能耗问题，水解主要用于低浓度难降解废水的预处理。混合厌氧消化工艺中的水解酸化的目的是为混合厌氧消化过程的甲烷发酵提供底物。而两相厌氧消化工艺中的产酸相是将混合厌氧消化中的产酸相和产甲烷相分开，以创造各自的最佳环境。
5、接触氧化池
生物接触氧化也是由大量的细菌原生物组成的细菌生长在曝气池内，细菌为好氧菌，在充氧的情况下，利用细菌来分解污水中的有机物，污水中的有机物通过细菌的细胞壁被细胞吸收，固体和胶体有机物由细胞分泌的体外酶分解扣溶解性有机物，再渗入细菌细胞，细菌通过自身的生命活力，氧化还原合成过程，把有机物氧化成无机物，使碳氧化合物分解成二氧化碳和水，氮化合物变成硝酸盐和水从而达到净化污水的目的。
生化池采用活性污泥法。活性污泥的培养训化，提供菌种直接进行培养训化，并且利用就近同类污水处理的活性污泥接种，这样在水温15-25℃之间，直接培养训化10-15天即可。大大提高了其处理能力。其特点为：
（1）对冲击负荷有较强的适应性。因为普通活性污泥法的曝气池在冲击负荷作用下，曝气时间缩短，活性污泥大量随水流出，使池内的微生物浓度降低，因此抗冲击负荷能力小。而接触氧化池其微生物大量地固定在填料上，形成浓度很高的污泥床，污水的冲击负荷对其影响小。
（2）污泥生成量小，不产生污泥膨胀的危害，能够保证出水水质。所谓“污泥膨胀”是指由于污水水质或水量的变化，引起活性污泥沉降性能变化，二沉池污泥面不断上升，造成污泥流失，使曝气池内活性悬浮污泥浓度降低，从而破坏正常的处理工艺。这种现象多在普通活性污泥法系统中产生，也是普通活性污泥法在日常管理中最注重的一个问题。
综上分析，活性污泥法是一项先进技术、成熟的污水处理方法，运行较为稳定，抗冲击负荷。
2.4工艺设计
1、调节池
功能：调节水质水量。
外形尺寸：10×6×2.8m
有效水深：2.2m
结构：地下钢砼
数量：1座
辅助设备：
（1）曝气装置
数量：1套
材质：ABS
（2）污水提升泵
数量：2台
型号：50ZW-130
流量：15m3/h
扬程：20m
功率：2.2KW
（3）液位计
数量：1套
（4）流量计
数量：1台
型号：ZJLD
2、破乳池
外形尺寸：2000×1000×3300
数量：1座
结构：地上钢砼
有效水深：2.8m
辅助设备：
（1）加药装置
数量：1套
材质：Q235
（2）微孔曝气装置
数量：1套
材质：PVC
3、除油池
外形尺寸：8000×1000×3300
数量：1座
结构：地上钢砼
有效水深：2.8m
辅助设备：
（1）除油装置
数量：1套
（2）油渣清理装置
数量：1套
4、铁碳催化氧化装置
数量：1套
型号：￠3000×2800
5、化学反应池
外形尺寸：2000×1000×1500
数量：1座
材质：Q235
辅助设备：
（1）加药装置
数量：1套
材质：PE
（2）搅拌装置
数量：1套
材质：不锈钢
6、沉淀池
一体化设备
外形尺寸：2000×1500×3300
数量：1座
辅助设备：
（1）污泥泵
数量：1台
型号：50GW15-12-1.1
流量：15m3/h
扬程：12m
功率：1.1KW
7、中间水池
外形尺寸：7000×4500×3300
有效水深：2.8m
结构：地上钢砼
辅助设备：
（1）液位计
数量：1套
（2）流量计
型号：ZJLD
数量：1台
（3）污水提升泵
型号：50WQ15-10-1.5
数量：2台
流量：15m3/h
扬程：10m
功率：1.5KW
8、厌氧池
设计水量：15m3/h
数量：1座
结构：Q235A
外形尺寸：φ5000×9200mm
总停留时间：12hr
辅助设备：
（1）布水器
数量：1套
型号：LYBS-60
（2）弹性填料
填料直径：φ150mm
填料有效长高：上2000mm下4000mm
填料支架：φ16mm罗纹钢网架和角钢支架9、水解酸化池
设计水量：15m3/h
数量：1座
结构：地上钢砼
外形尺寸：10000×4000×3300mm
有效水深：2800mm
总停留时间：6hr
辅助设备：
（1）弹性填料
填料直径：φ150mm