焦化废水的毕业设计方案.doc
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1、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4106km3,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
2、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,
3、且经济可行,符合可持续发展规定。第6/55页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
4、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:第7/55页 图1.1 焦
5、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、第8/55页啡蒽、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
6、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-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,C
7、OD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0.30.4,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)对人危害第9/55页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
8、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3060mg/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-N50mg/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
9、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
10、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
11、切、又较易开发运用淡水储量约为4106km3,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,
12、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。第6/55页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
13、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。
14、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:第7/55页 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
15、相称高,由于吲哚、萘、吡啶碱、第8/55页啡蒽、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
16、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-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0.30.4,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
17、物都是有毒物质,有甚至是致癌物质,毒性极强。2、危害(1)对人危害第9/55页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3060mg/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-N50mg/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,
18、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
19、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
20、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
21、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COD158mg/L,NH3-N15mg/L12。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Fenton13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
22、是一种运用微生物氧化分解废水中有机物方第11/55页法,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 Min14,15,16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-O17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
23、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
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