環(huán)境工程焦化廢水處理工藝設計

TOC\o"1-5"\h\z摘要 1關鍵詞 1Abstract 1\o"CurrentDocument"1前言 2\o"CurrentDocument"1.1焦化廢水的來源、特性及物理意義 2焦化廢水的來源 2焦化廢水的特性 2處理焦化廢水的目的及意義 3\o"CurrentDocument"焦化廢水處理現(xiàn)狀及處理方法 4焦化廢水處理現(xiàn)狀 4焦化廢水的處理方法 5\o"CurrentDocument"2焦化廢水工藝設計 9\o"CurrentDocument"設計基礎資料 92.1.1污水水量和水質 9污水出水要求 9\o"CurrentDocument"工藝確定 10\o"CurrentDocument"2.4工藝原理及作用 10\o"CurrentDocument"A2/O工藝原理 10A2/O池的作用 11\o"CurrentDocument"2.5工藝流程 12\o"CurrentDocument"2.6工藝設備的作用 12\o"CurrentDocument"3構筑物及設備的設計計算 13\o"CurrentDocument"3.1提升泵房 133.1.1設計依據(jù) 133.1.2設計說明 143.1.3設計計算 14\o"CurrentDocument"調(diào)節(jié)池 143.2.1設計原則 14設計參數(shù) 15調(diào)節(jié)池的選用與計算 15\o"CurrentDocument"隔油池 16設計原則 16設計說明 16設計參數(shù) 173.3.4設計計算 17\o"CurrentDocument"A2/O池 19設計參數(shù) 193.4.2平面尺寸計算 20進出水系統(tǒng) 22\o"CurrentDocument"二沉池 24斜板沉淀池尺寸計算 243.5.2進水集配井 26進出渠道 273.5.4排泥裝置 28\o"CurrentDocument"混凝沉淀池 29設計說明 29設計計算 29\o"CurrentDocument"消毒池 363.7.1消毒設施的設計 36消毒池的作用 36二氧化氯的投加量 363.7.4 消毒池的設計 363.8污泥濃縮池 37概述 373.8.2污泥量計算 37豎流濃縮池的計算 38\o"CurrentDocument"3.9污泥消化池 42\o"CurrentDocument"4平面布置 44\o"CurrentDocument"4.1總平面布置原則 44\o"CurrentDocument"4.2總平面布置結果 45\o"CurrentDocument"5高程布置及計算 45\o"CurrentDocument"5.1高程布置原則 45\o"CurrentDocument"高程布置結果 45參考文獻： 45\o"CurrentDocument"致謝： 46\o"CurrentDocument"附錄： 46iii焦化工業(yè)廢水工藝設計摘要：焦化污水中含有大量的氨氮以及多種有毒的有機化合物，必然會造成環(huán)境污染、影響人體健康。本文為中小型焦化廠廢水處理工程工藝設計。該工程規(guī)模為10000m3/d，采用A2/O工藝。污水處理流程為：廢水從泵房到調(diào)節(jié)池，然后進入隔油池，出水進入A2/O反應池，再進入二次沉淀池，二次沉淀池出水進入混凝沉淀池，再進入消毒池，最后出水。污泥的流程為：從二次沉淀池以及混凝沉淀池排出的剩余污泥進入污泥濃縮池，再進入消化池，再進入污泥脫水間，經(jīng)干化處理后外運處置。出水應達到處理后廢水達到《污水綜合排放標準》GB8978-1996規(guī)定的一級標準。關鍵詞：A2/O工藝，焦化廢水，脫氮ThedesignofcokingwastewatertreatmentprocessAbstract：Cokingwastewatercontainsalargeamountofammoniaandavarietyoftoxicorganiccompounds,cokingwastewaterisboundtocauseenvironmentalpollutionandaffecthumanhealth.Thisarticleisforthedesignofcokingwastewatertreatmentengineeringprocess.Thescaleoftheprojectis10000m3/danduseA2/Otreatment.Sewagetreatmentprocessisasfollows:Intothefactorysewagefromthepumpingstationtotheregulatingreservoir,andthenflowsintotheHorizontalFlowOilSeparationTank,greasetrapwaterintothetheA2/Oreactioncell,andthenenterthesecondarysedimentationtank,secondarysedimentationtankintothecoagulationandsedimentation,andthenintothedisinfectingtank,andthefinaleffluent.Sludgeprocess:theexcesssludgedischargedfromthesecondarysettlingtank,aswellascoagulationandsedimentationintothesludgethickener,andtheintothedigestioncell,thentothesludgedewatering,thentodisposalafterdryprocessing.ThetreatedsewagewatershouldreachtheI-classcriteriaspecifiedintheIntegratedWastewaterDischargeStandard(GB8978-1996).Keywords:A2/Oprocess,cokingwastewater,denitrification

1前言1.1焦化廢水的來源、特性及物理意義1.1.1焦化廢水的來源現(xiàn)代煉焦化學工業(yè)是煙煤為原料，在隔絕空氣條件下，加熱到960-1000°C，得到煉鋼所需的焦炭。焦化廠除生產(chǎn)焦炭和煤氣外，還回收苯、氨、酚等化工產(chǎn)品。焦化廢水是煤制焦炭、煤氣凈化及焦化產(chǎn)品回收過程中產(chǎn)生的高濃度有機廢水［1］。焦化廢水主要包括⑵煤氣的初冷階段煤氣冷凝水、煤氣終冷水、煤氣洗滌水和煤氣發(fā)生站的煤氣洗滌水、精苯分離水、氣柜廢水、焦爐水封水及其它場合產(chǎn)生的污水，如圖1.1。煤：備煤 焦爐——焦炭加工 焦炭1Iv除塵污水］ 除塵污水焦油廢水分離—煤氣初冷V剩余氨水煤氣脫氮焦油加工煤氣終冷 終冷污水焦油分離水 v煤氣脫苯 蒸苯煤氣脫硫 粗苯加工 ?粗苯分離水煤氣管道水封水―凈煤氣古馬隆生產(chǎn)煤氣管道水封水―凈煤氣古馬隆生產(chǎn)古馬隆污水圖1.1 焦化生產(chǎn)工藝1.1.2焦化廢水的特性焦化廢水主要污染物質有：COD、BOD、氤化物、氨氮、懸浮物、苯酚及苯系化合物等，如表1.1。焦化廢水成分多，組分復雜、濃度高、毒性大、難降解1］。廢水中含有數(shù)十種無機和有機化合物，其中無機化合物主要是大量銨鹽、硫、硫化物、氤化物等；有機化合物除酚外，還有聯(lián)苯、毗啶、吲噪和哇啉等有機污染物。污染物色度高，屬較難生化降解的高濃度有機工業(yè)廢水⑵。焦化廢水中COD、NH3-N和揮發(fā)酚等污染物濃度高，這些污染物會對人類、水產(chǎn)及農(nóng)作物都有極大危害。焦化廢水中的氨氮是一種不穩(wěn)定的物質，在微生物作用下反應生成no2、NO2-、NO3-是一種致癌物質，并引起胎兒畸形，NO3-會破壞血液結合氧的能力，若飲用NO3-含量超過10mg/L的水會引起高鐵血紅蛋白癥，甚至發(fā)生窒息現(xiàn)象。大量的氨氮排入水體會造成水體富營養(yǎng)化。1.1.3處理焦化廢水的目的及意義當前，全球都面臨著水資源短缺、水質惡化的嚴峻形勢，水污染問題成為當今世界面臨的重要環(huán)境問題之一。我國人均水資源占有量僅為0.24萬m3,只有世界上人均占有量的1/4，屬世界十二個貧水國家之一，所以加強對新污染源的控制，改善老污染源處理條件，才能從根本上改變我國水質惡化的現(xiàn)狀。表1.1 焦化廠廢水一般組成成分及含量成分CODbod5氨氮pH含量mg/l2500-45001200-2000400-10006.5-8.5成分酚油分氰化物色度含量mg/l150-200200-100010-201000-2500焦化廢水的處理一直是國內(nèi)外污水處理領域的一大難題，幾十年來尚未出現(xiàn)突破性的研究成果。廢水中污染物組成復雜，含有揮發(fā)酚、多環(huán)芳烴和氧硫氮等雜環(huán)化合物，屬較難生化降解的高濃度有機工業(yè)廢水。目前，焦化廢水一般要經(jīng)過預處理、二級處理和深度處理后才可能達標排放。焦化廢水的預處理技術有：厭氧酸化法、氣浮法、混凝沉淀法等；二級處理方法很多，有生物化學法、物理法、化學法、以及物理-化學法等；焦化廢水深度處理技術［3］有化學氧化法、折點氯化法、絮凝沉淀輔以加氯法、吸附過濾輔以離子交換法等。但目前最常用的方法是焦化廢水［4］經(jīng)隔油池、二級氣浮池除油后進行多段曝氣生物處理，再經(jīng)氧化塘或吸附法深度處理后外排。1.2焦化廢水處理現(xiàn)狀及處理方法1.2.1焦化廢水處理現(xiàn)狀焦化廢水是國內(nèi)外工業(yè)廢水處理領域的難題，目前，國內(nèi)外對焦化廢水中酚、氤等有毒物質的處理，生物活性污泥法是一個比較普遍有效方法。但對其中NH3-N、氟化物、COD等去除效果較差，難以滿足外排要求，因此，國內(nèi)外對焦化廢水處理工藝和凈化技術改進進行很多研究，不同國家有自己特點，操作、運行、測試和監(jiān)控等技術也更多地向節(jié)能、經(jīng)濟、高效和實用方向發(fā)展。焦化廢水的最終排放，視本國國情、地質環(huán)境、環(huán)保法規(guī)以及當?shù)厣鷳B(tài)狀況而定?？傮w而言，我國焦化廢水的治理水平與國外基本相當，但仍存在一定差距。我國焦化廢水處理自五十年代起的發(fā)展過程，是一個從無到有、逐步提高、逐步完善的過程［2］。五十、六十年代處于低水平階段，僅有幾個大型焦化廠對酚水進行簡易的機械處理。如鞍鋼化工總廠、包鋼焦化廠等，僅設有平流沉淀池或圓形帶刮泥機的沉淀池去除浮油和重油，處理后將部分酚水送去作熄焦補充水。進入七十年代后，運用了國內(nèi)外的生化技術，在首鋼焦化廠興建了生物脫酚裝置，同時一批大、中、小型焦化廠都相繼設立了生物脫酚裝置，當時的重點是脫酚，處理方式和流程也比較簡單。一九七八年改革開放到八十年代又為一個階段。當時由于國家對環(huán)保工作的重視，使焦化廢水處理水平向前推進了一大步。以寶鋼一、二期焦化廢水處理技術的引進為起點，各院所加大了研究開發(fā)焦化廢水的力度，開展了兩段生化和投加生長素的試驗研究以及混凝后處理和污泥脫水的研究。在吸收寶鋼焦化引進技術上的先進經(jīng)驗和開展試驗研究的基礎上，設計了一大批焦化廢水處理裝置。如處理水量為700m3/h的鞍鋼化工總廠南部生物脫酚裝置，獲得了國家優(yōu)秀設計獎，現(xiàn)已運行了十五年，處理效果一直比較穩(wěn)定，除COD略高外，酚、氤、油等指標均達標排放。與以前設計不同的是，在設計中采用了壓力浮選裝置，以去除乳化油；增加了污泥脫水裝置，對污泥進行脫水處理，脫水后的泥餅送煤場摻入煉焦煤中煉焦，減少了二次污染；鼓風機改用離心風機，減輕了噪聲。該套裝置自運行以來積累了豐富的經(jīng)驗，培養(yǎng)鍛煉了一批廢水處理專業(yè)人才。在石家莊焦化廠廢水處理設計中，曝氣池充氧采用了微孔曝氣器，與以前的穿孔管暖氣相比，可節(jié)能50%，比普通曝氣器節(jié)能20—30%。同時又對部分老廠的廢水處理推廣采用了投加生長素的技術，如唐山市焦化廠、徐鋼焦化廠都采用了該項技術，處理效果良好。八十年代末和九十年代初，針對國家對焦化廢水排放標準的更嚴格要求，開展了焦化廢水的脫氮和進一步降低COD的試驗研究，經(jīng)過幾年的艱苦努力，取得了豐碩的成果。在試驗研究的基礎上將寶鋼焦化廢水處理裝置進行了改造，將其改為A/O脫氮工藝，并獲得改造裝置的開工調(diào)試［5］成功，該裝置達到了國際焦化行業(yè)的領先水平。在總結寶鋼焦化廢水生物脫氮經(jīng)驗的同時又建成了三個焦化廢水生物脫氮裝置，其中安鋼焦化廠已達標驗收，另兩個在調(diào)試中。1.2.2焦化廢水的處理方法目前焦化廢水一般按常規(guī)方法先進行預處理，然后進行生物脫酚二次處理。但是，焦化廢水經(jīng)上述處理后，外排廢水中氤化物、COD及氨氮等指標仍然很難達標。針對這種狀況，近年來國內(nèi)外學者開展了大量的研究工作，找到了許多比較有效的焦化廢水治理技術。這些方法大致分為生物法、化學法、物化法和循環(huán)利用等4類。(1)化學處理法催化濕式氧化技術催化濕式氧化技術是在高溫、高壓條件下，在催化劑作用下，用空氣中的氧將溶于水或在水中懸浮的有機物氧化，最終轉化為無害物質n2和co2排放。焚燒法焚燒法治理廢水始于20世紀50年代。該法是將廢水呈霧狀噴入高溫燃燒爐中，使水霧完全汽化，讓廢水中的有機物在爐內(nèi)氧化，分解成為完全燃燒產(chǎn)物CO2和H2O及少許無機物灰分。焦化廢水中含有大量NH3-N物質，NH3在燃燒中有NO生成，NO的生成會不會造成二次污染是采用焚燒法處理焦化廢水的一個敏感問題。研究發(fā)現(xiàn)NH3在非催化氧化條件下主要生成物是n2，不會產(chǎn)生高濃度NO造成二次污染。從而說明，焚燒處理工藝對于處理焦化廠高濃度廢水是一種切實可行的處理方法。然而，盡管焚燒法處理效率高，不造成二次污染。臭氧氧化法臭氧是一種強氧化劑，能與廢水中大多數(shù)有機物，微生物迅速反應，可除去廢水中的酚、氤等污染物，并降低其COD.BOD值，同時還可起到脫色、除臭、殺菌的作用。等離子體處理技術等離子體處理技術是利用高壓毫微秒脈沖放電［6］所產(chǎn)生的高能電子(5?20eV)、紫外線等多效應綜合作用，降解廢水中的有機物質。等離子體處理技術是一種高效、低能耗、使用范圍廣、處理量大的新型環(huán)保技術，目前還處于研究階段。有研究表明，經(jīng)等離子體處理的焦化廢水，有機物大分子被破壞成小分子，可生物降解性大大提高，再經(jīng)活性污泥法處理，出水的酚、氤、COD指標均有大幅下降，具有發(fā)展前景。但處理裝置費用較高，有待于進一步研究開發(fā)廉價的處理裝置。光催化氧化法目前，這種方法還僅停留在理論研究階段。這種水處理方法能有效地去除廢水中的污染物且能耗低，有著很大的發(fā)展?jié)摿?。但是有時也會產(chǎn)生一些有害的光化學產(chǎn)物，造成二次污染。由于光催化降解是基于體系對光能的吸收，因此，要求體系具有很好的透光性。所以，該方法適用于低濃度、透光性好的體系，可用于焦化廢水的深度處理⑵。電化學處理技術電化學處理技術的基本原理是使污染物在電極上發(fā)生直接電化學反應或利用電極表面產(chǎn)生的強氧化性活性物質使污染物發(fā)生氧化還原轉變。目前的研究表明，電化學氧化能力強、工藝簡單、不產(chǎn)生二次污染，是一種前景比較廣闊的廢水處理技術?；瘜W混凝和絮凝化學混凝和絮凝是用來處理廢水中自然沉淀法難以沉淀去除的細小懸浮物及膠體微粒，以降低廢水的濁度和色度，但對可溶性有機物無效，常用于焦化廢水的深度處理。該法處理費用低，既可以間歇使用也可以連續(xù)使用。(2)物理化學法吸附法吸附法就是采用吸附劑除去污染物的方法。活性炭具有良好的吸附性能和穩(wěn)定的化學性質，是最常用的一種吸附劑?；钚蕴课椒ㄟm用于廢水的深度處理。但是，由于活性炭再生系統(tǒng)操作難度大，裝置運行費用高，在焦化廢水處理中未得到推廣使用。利用煙道氣處理焦化廢水由冶金工業(yè)部建筑研究總院和北京國維達環(huán)保公司合作研制開發(fā)的煙道氣處理焦化剩余剩余氨水或全部焦化廢水的方法已獲得國家專利。該技術將焦化剩余氨水去除焦油和SS后，輸入煙道廢氣中進行充分的物理化學反應，煙道氣的熱量使剩余氨水中的水分全部汽化，氨氣與煙道氣中的SO2反應生成硫胺。廢水循環(huán)利用將高濃度的焦化廢水脫酚，凈化除去固體沉淀和輕質焦油后，送往焦爐熄焦，實現(xiàn)酚水閉路循環(huán)。從而減少了排污，降低了運行等費用，但是此時的污染物轉移問題也值得考慮。生物法普通活性污泥法活性污泥法即將焦化廢水與活性污泥混合一起進入曝氣池，成為懸浮混合液，沿曝氣池注入空氣曝氣，使污水與活性污泥充分接觸，并供給混合液足夠的溶解氧。這時污水中的有機物被活性污泥中的好氧微生物分解，然后混合液進入二次沉淀池，活性污泥與水澄清分離，部分活性污泥再回流到曝氣池中，繼續(xù)進行凈化過程，澄清水則溢流排放。由于在整個過程中活性污泥在不斷增長，部分剩余污泥從系統(tǒng)中排出，以維持系統(tǒng)的穩(wěn)定。序批式活性污泥法(SBR)SBR工藝是集生物降解和脫氮除磷集于一體的新技術，它結構形式簡單，運行方式靈活多變，是一種間歇運行的廢水處理工藝，SBR反應池生化反應能力強，處理效果好，用它來處理焦化廢水NH3-N的去除率為60%。缺點是傳統(tǒng)SBR法對焦化廢水降解效率不夠高。目前，SBR技術從生活污水到工業(yè)廢水等各領域都得到了廣泛應用。膜生物反應器(MBR)MBR是將膜技術應用于廢水處理系統(tǒng)，提高了泥水分離效率，并且由于曝氣池中活性污泥濃度的增大和污泥中特效菌(特別是優(yōu)勢菌群)的出現(xiàn)，提高了生化反應速率。同時通過降低F/M減少剩余污泥產(chǎn)生量，從而基本解決了傳統(tǒng)活性污泥法存在的系統(tǒng)在運行過程中產(chǎn)生大量的剩余污泥，易出現(xiàn)污泥膨脹，出水固體，出水水質不理想等突出的問題。與傳統(tǒng)的生化水處理技術相比，MBR具有以下主要特點：固液分離率高、出水水質好、處理效率高、占地空間小、運行管理簡單、應用范圍廣?，F(xiàn)在膜生物反應器的處理對象也由原來的城市生活污水，逐漸擴大到各種工業(yè)廢水，發(fā)展前景廣闊。生物鐵法生物鐵法是在曝氣池中投加鐵鹽，以提高曝氣池活性污泥濃度為主，充分發(fā)揮生物氧化和生物絮凝作用的強化生物處理方法。由于鐵離子不僅是微生物生長必需的微量元素，而且對生物的黏液分泌也有刺激作用。鐵鹽在水中生成氫氧化物與活性污泥形成絮凝物共同作用，使吸附和絮凝作用更有效地進行，從而有利于有機物富集在菌膠團的周圍，加速生物降解作用。該法大大提高了污泥濃度，由傳統(tǒng)活性污泥法2-4g/L提高到9-10g/L，降解酚、氤化物的能力也大大加強。當氤化物的濃度高達40mg/L條件下，仍可取得良好的處理效果。對COD的降解效果也較傳統(tǒng)方法好。炭-生物法目前，國內(nèi)一些焦化廠生化處理裝置由于超負荷運行或其他原因，處理后的水質不能達標，炭-生物法是在傳統(tǒng)的生物法的基礎上再加一段活性炭生物吸附、過濾處理。該工藝簡便、操作方便、設備少、投資低。由于活性炭不必頻繁再生，故可減少處理費用對于已有生物處理裝置處理后水質不符合排放標準的處理廠，采用炭-生物法進一步處理以提高廢水凈化程度也是一項有效的方法。A-O工藝A/O活性污泥法［1］是一種改進的活性污泥法工藝流程如圖1-2。硝化液回流圖1-2 A/O活性污泥工藝流程A/O工藝是一種有回流的前置式反硝化生物脫氮工藝［10］，在缺氧池中進行反硝化，在好氧池中進行含碳有機物的去除、含氮有機物的氨化和氨氮的硝化。在好氧池中，發(fā)生硝化反應，氨氮被氧化為亞硝酸鹽氮和硝酸鹽氮°A/O工藝具有很多優(yōu)點：原污水的大量有機物為反硝化提供了充分的外加碳源，節(jié)省了外加碳源的費用；好氧池在缺氧池之后，經(jīng)缺氧池去除一部分有機物后，好氧池負荷降低，可以對殘留的有機物進一步有效去除及完成氨氮的充分硝化；缺氧池前置可以起到生物選擇器的作用，有利于控制污泥膨脹。A/O法雖然較普通的活性污泥法有很大的改進，但是依然不能有效地處理焦化廢水，原因是焦化廢水中的難降解有機物很難在A/O系統(tǒng)中得到降解，而焦化廢水中的有毒物質對硝化菌的抑制作用也不能得到消除或減輕。2焦化廢水工藝設計2.1設計基礎資料2.1.1污水水量和水質處理水量：10000m3/d處理水水質見表2.1：表2.1 處理水質污染物CODBOD5酚氰化物SS氨氮PH含量mg/l60003000750231503606-92.1.2污水出水要求處理要求：處理后廢水達到《污水綜合排放標準》GB8978-1996規(guī)定的一級標準。即COD小于100mg/L；酚類小于0.5mg/L；氤小于23mg/L；SS小于70mg/L；油小于10mg/L；氨氮小于15mg/L；PH6?9。2.2工藝設計原則確定處理工藝的依據(jù)有以下幾點：（1）污水處理程度。（2）處理規(guī)模和污水水質質量變化規(guī)律。（3）新工藝及類似污水工程資料。（4）污泥處理的工藝。污水處理的程度：確定污水處理程度主要需要考慮收納水的功能，水環(huán)境質量要求，污染狀況和自靜能力，處理后的污水是否回用等因素。處理規(guī)模和污水水質和水量變化規(guī)律：污水處理規(guī)模也是影響工藝選擇的重要因素。某些處理工藝，如完全混合曝氣池，塔式生物濾池和豎流式沉淀池只適用水量不大的小型污水處理廠，因此處理方案也要處理規(guī)模調(diào)整。新工藝及類似污水工程資料：采用先進技術，應做到技術上先進可靠，經(jīng)濟上高效節(jié)能。對于采用新工藝，新技術的設計，應對其設計參數(shù)和技術經(jīng)濟指標作精心選擇。污泥處理工藝：污泥處理工藝作為污水處理系統(tǒng)方案的一部分，決定于污泥的性質與污泥的出路（農(nóng)用，填埋，排海等）。污水處理構筑物排出的剩余污泥性質的不同，對選用污泥處理工藝有較大的影響。2.3工藝確定焦化廢水中氨氮、有機物、油類、懸浮物等難降解物質含量較高。為了更好的去除氨氮、難降解有機物，而且經(jīng)上述比較知物理處理效果較差、化學處理費用較高、循環(huán)廢水處理會有后續(xù)污染問題，本次采用生物處理工藝⑺。生物處理工藝適合于中小型污水處理廠的脫氮除磷工藝比較多，常用的生物處理焦化工藝有：AO工藝、氧化溝工藝、SBR工藝、生物濾池、生物轉盤法、生物流化床等，但是基于考慮可行性、經(jīng)濟性等原則，采用A2/O法。A2/O是厭氧一缺氧一好氧生物脫氮除磷工藝的簡稱，其工藝的特點：（1）厭氧、缺氧、好氧三種不同的環(huán)境條件和不同種類的微生物菌群的有機配合，能同時具有去除有機物、脫氮功能；（2）在脫氮去除有機物的工藝中，該工藝流程較為簡單，總的水力停留時間也少于同類其它工藝。⑶在厭氧-缺氧-好氧交替運行下，絲狀菌不會大量繁殖，SVI一般小于100，不會發(fā)生污泥膨脹。（4）厭氧-缺氧池只需要輕微攪拌，使之混合，而不以增加溶解氧為限。A2/O工藝將反硝化段設置在系統(tǒng)的前面，因此又稱為前置式反硝化生物脫氮系統(tǒng)。反硝化反應以污水中的有機物為碳源，曝氣混合液中含有大量硝酸鹽，通過內(nèi)循環(huán)回流到缺氧池中，在缺氧池中進行反硝化脫氮。A2/O法就是在A/O法前面增加了一個厭氧池，增加了有機污染物的可生化性，在脫氮方面的效率要明顯高于A/O法、SBR法以及氧化溝等方法。2.4工藝原理及作用2.4.1A2/O工藝原理A2/O工藝是在A/O法流程前加一個厭氧段，廢水中難以降解的芳香有機物在厭氧段開環(huán)變?yōu)殒湢罨衔?，鏈長化合物開鏈為短鏈化合物。由于焦化廢水中含有大量的哇啉、毗啶和異哇啉等難降解的化合物，增加厭氧段能提高廢水的處理效果。A2/O法處理交焦化廢水，首先在好養(yǎng)條件下，通過好氧硝化菌的作用，將廢水中的氨氮氧化成亞硝酸鹽或硝酸鹽；然后在缺氧的條件下，利用反硝化菌將亞硝酸鹽和硝酸鹽還原為氮氣而從廢水中逸出。因而，廢水生物脫氮包括硝化和反硝化兩個階段。硝化包括兩個基本的反應：由亞硝酸菌參與的將氨氮轉化為亞硝酸鹽的反應；由硝酸菌參與的將亞硝酸鹽轉化為硝酸鹽的反應。反硝化是在缺氧的條件下，由于兼性脫氮的作用，將硝化過程中產(chǎn)生的硝酸鹽或亞硝酸鹽還原成氮氣的過程。其中，張敏等通過實驗發(fā)現(xiàn)A2/O生物中每段的生物固體濃度都遠于懸浮系統(tǒng)，氨氮和COD的去處率分別高達96.4%和98.8%。[8]2.4.2A2/O池的作用水解反應器：水解酸化提高了焦化廢水的可生化性。復雜物料的厭氧降解過程可分為水解、酸化、產(chǎn)乙酸和產(chǎn)甲烷四個階段。在兩段厭氧處理中，水解和酸化往往作為一個獨立的階段。水解和酸化對于焦化廢水的出理十分必要，難降解的多環(huán)芳烴和雜環(huán)化合物經(jīng)水解與產(chǎn)酸能轉化為簡單低分子有機物，為后續(xù)的處理提供易于氧化的有機底物，即提高廢水的可生化性。厭氧微生物對于復雜化合物中的環(huán)裂解具有不同于好養(yǎng)微生物代謝過程，其裂解可分為還原性裂解和非還原性裂解。而且厭氧微生物內(nèi)具有易于誘導、較為多樣化的健全開環(huán)酶體系，使雜環(huán)化合物和多芳香烴易于開環(huán)裂解。⑵缺氧反應器：缺氧反應器的功能是去除COD和NO-3-N。在缺氧反應器中，主要反映是以來自好氧池回流的NO-3-N為電子受體，以有機物為電子供體，將NO-3-N還原為N2，同時將有機物降解，并產(chǎn)生堿度的過程。同化作用去除一部分NO-3-N，在硝化反應器中，反硝化菌在降解有機物同時合成自身細胞。由于經(jīng)酸化廢水中含有大量的NO-3-N，微生物以NO-3-N作氮源。因此在硝化反應器中，有一部分氨氮通過同化作用而得以去除。提供好氧池的堿度。反硝化細菌利用NO-3-N有機物產(chǎn)生能量，假定所產(chǎn)生的能量全部用來生長，而生長用的單元來自氨氮的話，則平均每轉換1molNO-3為NH3，產(chǎn)生0.91eqv堿度；而硝化菌沒產(chǎn)生1molNH3為NO-2大約產(chǎn)生2eqv堿度。因此，將反硝化池置于好氧池前，可為其補充一定的堿度。好氧硝化池：好氧硝化池去除COD，在該階段，大量異養(yǎng)菌在好氧條件下降解水中高濃度COD，同時自身不斷繁殖；硝化去除氨氮，當水中可降解物消耗殆盡時，自養(yǎng)的硝化菌取代異樣菌成為優(yōu)勢菌種。在一般情況下，先是亞硝酸菌將NO-3-N轉化為NO-2-N，然后在由硝化菌進一步轉化為NO-3-N，同時作用去除一部分no-3-n。2.5工藝流程2.6工藝設備的作用調(diào)節(jié)池的作用為了使管渠和構筑物正常工作，不受廢水高峰流量或濃度變化的影響，需在廢水處理設施之前設置調(diào)節(jié)池。對于工業(yè)廢水適當尺寸的調(diào)節(jié)池，對水質、水量的調(diào)節(jié)是厭氧反應穩(wěn)定運行的保證。調(diào)節(jié)池的作用是均質和均量，對水量和水質的調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)污水pH值、水溫，有預曝氣作用，還可用作事故排水?？側莘e按8-24h的設計流量計算。隔油池的作用隔油池是利用油與水的比重差異，分離去除污水中顆粒較大的懸浮油的一種處理構筑物。煤的焦化和氣化工業(yè)排出含高濃度焦油的廢水，這些含油廢水對后續(xù)生物處理有抑制作用，所以去除油類以提高廢水生化性能。隔油設備可采用平流式隔油池，可使污水含油量降至20-50mg/L，停留時間為2h。(3)A-A-O工藝作用目前國內(nèi)生物脫氮技術存在的共性難題主要是細菌成活率較低，處理規(guī)模偏小，脫氮效率不穩(wěn)定，凈化效果較差。近10余年來，我國多家焦化企業(yè)在應用A/O工藝的基礎上，對生物脫氮技術進行優(yōu)化為A-A-O工藝，該工藝的特點是可以適當?shù)乜刂坪醚醵蔚娜芙庋醯牧?該段沒能完全氧化的氨氮及COD，不但提高了對廢水中污染因子的降解能力，而且還降低了運行成本。混凝沉淀池的作用膠體離子和細微懸浮物不能直接用重力沉降法分離，而必須首先投加混凝劑來破壞它們的穩(wěn)定性，使其相互凝聚為數(shù)百微米以至數(shù)毫米的絮凝體，才能用沉降、過濾和氣浮等常規(guī)固液分離法予以去除?；炷褪窃诨炷齽┑碾x解和水解產(chǎn)物作用下，使水中的膠體污染物和細微懸浮物脫穩(wěn)并聚集為具有可分離性的絮凝體的過程。它是廢水處理中應用得非常廣泛的方法。它既可以降低廢水的濁度、色度等感官指標，又可以去除多種有毒有害污染物。混凝法的主要優(yōu)點是工藝流程簡單、操作管理方便、設備投資省、占地面積少、脫色效率很高。為了進一步去除污水中的COD和BOD5,去除污水的色度、酚、氤等有機物濃度，需要向污水中投加混凝劑。污泥濃縮池的作用污泥濃縮的對象是顆粒間的孔隙水，濃縮的目的是在于縮小污泥的體積，便于后續(xù)污泥的處理。污泥濃縮池將二沉池的剩余污泥和混凝沉淀池的污泥進一步濃縮。污泥消化池的作用污泥濃縮池的目的是為了使污泥中的有機質變?yōu)榉€(wěn)定的腐殖質，同時可以減小污泥的體積，并改善污泥性質，使之易于脫水，減少和控制病原微生物。3構筑物及設備的設計計算3?1提升泵房3.1.1設計依據(jù)應根據(jù)遠近期污水量確定污水泵站的規(guī)模［9］。泵站設計流量與進水管至設計流量相同。在分流制排水系統(tǒng)中，雨水泵房與污水泵房可分建在不同地區(qū)，也可合建，但應自成系統(tǒng)。污水泵站的集水池與機器間合建在同一構筑物內(nèi)，集水池和機器間需用防水隔墻分開，不允許滲漏。做法按結構設計規(guī)范要求。泵站構筑物不允許地下水滲入，應設有高處地下水位0.5m的防水措施，具體設計見規(guī)范。泵站位置應結合規(guī)劃要求，鑒于排水需要提升的管段，且距排放水體較近的地方。并應盡量避免拆遷、少占耕地。設在污水處理廠內(nèi)的泵房可與其他構筑物統(tǒng)一布置。3.1.2設計說明本設計采用來水為一根污水干管，無滯留、渦流等不利現(xiàn)象，故不設進水井，來水管直接經(jīng)進水閘門流入集水池，經(jīng)機器間的泵提升來水進入出水井，然后依靠重力自流輸送至各處理構筑物。3.1.3設計計算設計流量Qmax=10000m3/d=416.667m3/h集水池有效容積，采用1臺泵5min的容量：60V=J5=冬x5=34.72小6060V3472有效水深米用H=3.0m，則集水池面積為：S=—=一―=11.572m2H3.0地下集水槽平面尺寸為長x寬=6mx1.93m，則面積為11.58m23.2調(diào)節(jié)池3.2.1設計原則調(diào)節(jié)池是用來均衡調(diào)節(jié)污水水量、水質、水溫的變化，降低廢水對生物出口設施的沖擊；為了使調(diào)節(jié)池出水水質均勻，防止無雖然我沉淀，調(diào)節(jié)池內(nèi)室加攪拌、混合裝置。一般有水泵強制循環(huán)攪拌、空氣攪拌、射流攪拌、機械攪拌等；水質均勻池一般串聯(lián)在主流程中，水量調(diào)節(jié)池可串聯(lián)在主流程中，也可以并聯(lián)在輔助流程中；均質調(diào)節(jié)池可設在沉砂預沉之前，也可設在沉砂預沉之后；均質調(diào)節(jié)池應設排泥放空口；廢水若含有發(fā)生泡沫的物質時，應該設置消泡裝置；應設沖洗裝置，以便清除粘在池壁的固體和油污。3.2.2設計參數(shù)均質調(diào)節(jié)池的停留時間，應根據(jù)水質的成分、濃度、水量大小及其變化的情況決定。一般為10-24h，特殊情況下可作到5d[i0]；采用空氣攪拌，攪拌的強度為0.08-0.1m3/m2*min[i0];在主流程上的調(diào)節(jié)池，其容積可按平均小時流量計算。3.2.3調(diào)節(jié)池的選用與計算調(diào)節(jié)池根據(jù)池體內(nèi)部不同型式分為矩形分段進水的均質調(diào)節(jié)池和圓形形狀進水的均質調(diào)節(jié)池。本工藝采用矩形分段進水的均質調(diào)節(jié)池。調(diào)節(jié)池的計算1＞調(diào)節(jié)池容積：VQcp式中V 調(diào)節(jié)池容積，m3；Qcp——廢水平均流量，m3/h；t------停留時間，h。設計中取t=12h，則V=(10000/24)x12=5x103m32＞調(diào)節(jié)池水面面積：F=V/h式中F——調(diào)節(jié)池水面面積，m2；V 調(diào)節(jié)池容積，m3；h 有效水深，m,一般取2-5m。設計中取h=5m，則F=2.5x103/5=500m23＞攪拌空氣：式中S 攪拌空氣量，m3/min；F——調(diào)節(jié)池水面面積；q 攪拌強度，m3/m2*min。設計中取q=0.08m3/m2*min，貝S=500x0.08=40m3/m2*min4＞調(diào)節(jié)池的示意圖如3-1所示。3.3隔油池3.3.1設計原則(1)隔油處理主要用于去除含油污水中的浮油和粗分散油；⑵確定隔油池的種類，應進行技術經(jīng)濟比較；隔油處理設備必須設置收油和排泥措施，排出的油和污泥應進行脫水處理；寒冷地區(qū)的隔油設施，應采取有效的保溫、防寒措施；為防止對環(huán)境的污染和火災事故的發(fā)生，隔油處理設施應密封或加活動性蓋;為了方便日常運行和檢修，隔油處理的間數(shù)不應小于兩間。3.3.2設計說明隔油池設在調(diào)節(jié)池之后，用以除去污水中的油類。隔油池一般分為平流式、斜流式和平流與斜板組合三種。本次設計為焦化廢水，水量相對較小，采用平流式隔油池。平流式隔油池的特點是構造簡單、便于運行管理、油水分離效果穩(wěn)定，耐負荷沖擊。污水從池子的一端流入，以較低的流速流經(jīng)池子，流動過程中，密度小于水的油粒浮出水面，密度大于水的重油雜質沉于池底。為了及時排油及排除底泥，在池底設置掛有刮泥機，污泥被收集在泥斗中。隔油池上端設置撇油機以除去漂浮的輕油。3.3.3設計參數(shù)采用4格平流式隔油池長寬比：＜=4；長深比：8-12；設計水量：總量Qmax=12000m3/d，每格水量Q1=3000m3/d；停留時間：t=1.5-2h，取t=2h水平流速：v=2-5mm/s，取v=2mm/s有效水深：H1=1.5-2m，取H1=2m不少于2m的富余長度作為穩(wěn)定水流的進水段，該段與池主體寬深相同；出水端也要有不少于2m的富余長度來保持分離段的水力條件，該段與池主體寬深相同，排泥管一般直徑為200mm。3.3.4設計計算(1)尺寸計算一一每格容積：V=Qxt=3000x——=250m3表面積：S=匕=250=125m2H1 2池長：L=Vxtx3.6=2.5x2x3.6=18m,.、S125池寬：B=一= =6.94mL18校核：L=AL=2.59，符合要求；B6.94—=18=9，符合要求。H1 2泥斗尺寸及容積：貯泥斗深度一般為0.5m,底寬不小于0.4m，側面傾角為450-600。選取貯泥斗深度H2=0.5m，底寬B2=0.5m,傾角采用600。上口L2=(H2/tan60。+B2/2)=(0.5/tan60。+0.5/2)x2=1.08m則斗底尺寸為0.5mx0.5m,上口為1.08mx1.08m泥斗容積：V=H(A2+A2+AA)/3=0.5(0.52+1.082+0.5x1.08)/3=0.326m32 2 1 2 12⑤隔油池總高：H=H1+H2+h=2+0.5+0.4=2.9m(其中超高：h=0.4m)內(nèi)部構造計算配水槽計算進水槽長L1=2m，寬度B1=6.94m;進水擋板的下沿深入水面下約1.5深度處，即H3=(2+0.4)x1.5=3.6m;采用穿孔墻的形式進水：1＞單個孔眼面積W0:采用磚砌進水穿孔墻，孔眼形式采用矩形的半磚孔洞，其尺寸為0.125mx0.063m，則W0=0.125x0.063=0.00788m2；2＞孔眼總面積Q0：孔眼流速采用v1=0.25m/s(一般寬口處為0.2—0.3m/s；狹口處為0.3—0.5m/s)；則Q0=Q1/v1=3000/(0.25x24x3600)=0.14m2；3＞孔眼總數(shù)n0：n0=Q0/W0=0.14/0.00788=17.8，取20個；則孔眼實際流速為v1=Q1/n0W0=3000/(20x3600x24x0.00788)=0.22m/s4＞孔眼布置：孔眼布置成4排，每排孔眼數(shù)為20/4=5個；水平方向孔眼間距凈取1.2m，則每排5個孔眼時，其所占寬度為l=5x0.063+5x1.2=6.315m剩余寬度為B-B3=6.94-6.315=0.625m，均分布在各狹縫中。垂直方向孔眼凈間距取300mm，最上一排孔眼的淹沒水深為300mm，則孔眼的分布高度為：h=300+4x125+4x300=2000mm~2000mm=H1出水槽計算出水槽長L2=2m，寬B2=7.52m；深度H4=1.5m；采用跌水方式出水。集油管集油管一般用9200—300mm的鋼管制成，沿長度在管一側開弧度為600—900的槽口。本次設計選用9250mm，弓瓜度600，管軸線在水下面0—50mm，本次采用30mm。設置蓋板蓋板下設置加熱蒸汽管，冬季使加熱，使油得以分離。⑤排泥管：排泥管直徑DN200mm

(3沽ij油刮泥機選擇采用鏈條式刮油刮泥機[24]，性能及外形尺寸如下表3.4表(3沽ij油刮泥機選擇采用鏈條式刮油刮泥機[24]，性能及外形尺寸如下表3.4表3.4 鏈條式刮油刮泥機性能參數(shù)電動機功率行走速度型號 適用池子尺寸(m)(kW)生產(chǎn)廠(m/min)鏈條式刮LxBxH=18x6.94x2油刮泥機1.50.32唐山市通用環(huán)保機械有限公司(4)隔油池的平面圖如3-3所示:1一配水槽；2—布水隔墻；3、10-擋油板；4—進水閥；5一排渣閥；6一鏈條式刮泥機；7一集油管；8—集水槽；9一排泥管圖3-3隔油池3.4A2/O池3.4.1設計參數(shù)(1)A-A-O工藝的水力停留時間t一般用6-8h[11]，設計中取t=8h；⑵曝氣池內(nèi)活性污泥濃度Xv一般采用2000-4000mg/L[11],設計中取Xv=3000mg/L；回流污泥的濃度：v 106xrX= rSVI式中Xr------回流污泥濃度，mg/L；SVI——污泥指數(shù)，一般介于70-100之間【11】，設計中取100；r------系數(shù)，一般采用1.2。X=106X1.2=12000mg/1r100污泥回流比：X=1^RXX=1^RXfXX式中R——污泥回流比，一般R取25%-100%[11]；Xr------污泥回流濃度，mg/L；f------活性污泥揮發(fā)性固體含量，一般取0.75。帶入數(shù)據(jù)計算，解得R=0.5氨氮的去除率：e=(S1-S2)/S1x100%式中e——氨氮的去除率；S1——進水氨氮的濃度，mg/L；S2 出水氨氮的濃度，mg/L。設計中S2=15mg/L，則e=(360-15)/360x100%=95.83%內(nèi)回流倍數(shù)RN：一般在有脫氮效能要求的活性污泥系統(tǒng)中，需要進行回流液回流，混合液回流比RN即混合液回流量與進水量之比。雖然提高Rn可以提高反硝化的效果，但是Rn過大，則好氧池的DO將被大量帶入缺氧池而破壞反硝化條件，一般Rn為100%-600%[3]；本工藝中取Rn=600%。3.4.2平面尺寸計算總有效容積：V=Qxt式中V——總有效容積，m3；Q——進水流量(按平均流量計)，m3/d；t——水力停留時間，h。V=10000x8/24=3333m3厭氧、缺氧、好氧各段內(nèi)水力停留時間的比值為1：1：3[13]，則每段的水力停留時間分別為:厭氧池內(nèi)水力停留時間為t=1.6h；缺氧池內(nèi)水力停留時間為t=1.6h；好氧池內(nèi)水力停留時間為t=4.8h。平面尺寸計算1＞曝氣池總面積：A=匕h式中A 曝氣池總面積，m2；h 曝氣池有效水深(m)，通常取4-6m[11]。設計中取h=4m,則3333A=——=833.25m42＞每組曝氣池面積：A=氣/N式中A1——每組曝氣池表面積，m2；N——曝氣池個數(shù)。設計中取N=2，則氣=833.25/2=416.63m23＞每組曝氣池共設5廊道，第一廊道為厭氧池段，第二廊道為缺氧池段，后3個廊道為好氧段，沒廊道寬取4.0m，則每廊道長：L=A/bn式中l(wèi) 曝氣池廊道長，m；b------每廊道寬度，m；n 廊道數(shù)。設計中取b=4.0m,n=5，則L=416.63/(4x5)=20.83m4＞厭氧-缺氧-好氧池的平面布置圖如4-1圖所示:3.4.3進出水系統(tǒng)曝氣池的進水設計：1＞調(diào)節(jié)池的來水通過DN500mm的管道送入?yún)捬?缺氧-好氧曝氣池首端的進水渠道，管道內(nèi)的水流速度為0.7m/s。在進水渠道內(nèi)水流分別向兩側，從厭氧段進入，進水渠道寬度為0.6m，渠道內(nèi)水深為1.0m，則渠道內(nèi)的最大水流速度：七=Q/叫氣式中v1 渠道內(nèi)最大水流速度，m/s；Qs 進水的最大流量，m3/s；b1 進水渠道寬度；m；h1------進水渠道有效水深。設計中取b]=0.5m， h1=0.5m，貝Qv1=10000x1.2/(3600x2x0.5x0.5)=0.28m/s2＞反應池采用潛孔進水，孔口面積：F=QsNv式中F------每座反應池所需孔口面積，m2；v2 孔口流速(m/s),一般采用0.2-1.5m/s[ii]。設計中取v2=0.2m/s，則F=0.3189=0.347m22x0.23>設計每個孔口尺寸為0.34x0.34，則孔口數(shù):n=F/f式中n——每座曝氣池所需孔口數(shù);f-------每個孔口的面積，m2。n=0.347/(0.34x0.34)=3曝氣池的出水設計厭氧-缺氧-好氧池的出水采用矩形薄壁堰，跌落出水，堰上水頭:H=（點2'3式中H——堰上水頭，m；Q——每座反應池出水流量(m3/s)，指廢水最大流量(0.1389m3/s))與回流污泥量、回流量之和(0.1157+650%m3/s)；m------流量系數(shù)，一般采用0.4-0.5[11]；b——堰寬(m)，與反應池寬相同設計中取m=0.4，b=4.0m°,0.1389+0.1157x650%2H=( )23=0.158m，設計中取0.16m2x0.4x4.0x<2x9.8厭氧-缺氧-好氧池的最大流量為(0.1389+0.1157x650%)=0.891m3/s)，出水管管徑采用DN700mm，管道內(nèi)流速為0.644m/s。其它管道設計1>污泥回流管在本設計中，污泥回流比為 50%，從二沉池回流過來的污泥通過兩根DN250mm的回流管分別進入首段兩側的厭氧段，管內(nèi)污泥流速為0.81m/s2>硝化液回流管[12]

硝化液回流比為600%，從二沉池出水回流到缺氧段首端，硝化液回流管道管徑為DN600mm，管內(nèi)流速為1.4m/s。3.5二沉池斜板沉淀池具有沉淀效率高，停留時間短，占地面積少等優(yōu)點，一般應有于中小型水廠。設計中選擇2組斜板沉淀池，每組分2格，共4格，每格設計流量從曝氣池流來的廢水進入集配水井，經(jīng)過集配水井分配流量后流入斜板沉淀池。3.5.1斜板沉淀池尺寸計算(1)沉淀部分有效面積:FQ0x3600—q'x0.91式中F——沉淀池部分有效面積，m2；Q 設計流量，m3/s；Q°Q°單池設計流量，m3/s；n——沉淀池分隔數(shù)，個;q' 表面負荷(m3/m2h)，一般米用3-6m3/m2h[11]。設計中取Q=0.1389m3/s，n=4，q'=4m3/m2h，則八0.1389Q= =0.0347m3/s0 4廠3600x0.0037F= =28.42m24x0.91(2)沉淀池邊長:式中a——沉淀池邊長，m；a=*28.42=5.33m沉淀池內(nèi)停留時間:式中t 沉淀池內(nèi)停留時間，min；h2------斜板區(qū)上部水深(m)；一般采用0.5-1.0m；h3------斜板區(qū)高度(m)，一般采用0.866m；設計中取h=0.5m2(0.5+0.866)x60?/.

t= 16.4min5污泥區(qū)所需容積：2(1+RQX1 0.5(X+Xr)式中匕——污泥部分所需容積，m3；Q0 污水平均流量，m3/s；R------污泥回流比，%；X 曝氣池中污泥濃度，mg/1；X 二沉池排泥濃度，mg/1。設計中取玲=0.1157m3/s；R=50%，X=蜀r，X=rR^X,式中SVI——污泥容積指數(shù)，一般采用70-150[11；r——系數(shù)，一般采用1.2。設計中取SVI=100，則106X= x1.2=12000mg/1r100X=_°^x12000=4000mg/11+0.5T72(1+0.5)x0.1157x3600x4000V= =624.78m31 0.5(4000+12000)設計中采用4個斜板沉淀池，單池污泥區(qū)容積：匕=胃8 3。

(5)污泥區(qū)高度二沉池排泥采用刮吸機排泥，池底采用平底，污泥區(qū)高度:宿Vh=—05F式中V。——污泥區(qū)容積，m3；F------沉淀池有效面積，m2。設計中取V。=156.2m3，F(xiàn)=28.42m2，則(6)沉淀池總高度:156.228.42156.228.42=5.5mH=h+h+h+h+h1 2 3 4 5式中H 沉淀池總高度，m；h——沉淀池超高，一般采用0.3-0.5m[ii]；1h------斜板區(qū)底部緩沖層高度(m)，一般采用0.5-1.0m[11]；設計中取h=0.3m；h=0.8m，則QH=0.3+0.5+0.866+0.8+5.5=7.98m3.5.2進水集配井沉淀池分為2組，每組2格，沉淀池進水端設集配水井，污水在集配水井中部分的配水井平均分配，然后流進每組沉淀池。1＞配水井中心管徑：D=至2 、，兀VL2式中D2——配水井中心管直徑，m；v2 配水井中心管內(nèi)廢水流速(m/s)，一般采用v2z0.6m/s；Q 進水流量，m3/s。設計中取V2=0.7m/s，Q=Q+RQ0=0.1389+0.1157x0.5=0.1968m3/s，則D=、；旬夔=0.6m2V3.14x0.72＞配水井直徑:D=:絲+D2、，兀v2L3設計中取七=0.3m/s，則D=:'4x0.1986+0.62=1.10m3V3.14x0.32＞集配水井直徑:,'4Q,—+D2丫兀v31 1式中q——集配水井直徑，m；v 集水井內(nèi)污泥水流速度(m/s)，一般采用0.2-0.4m/s。1設計中取"=0.25m/s，則..4x0.1968+1.12=1.49m，設計中取1.50m3.14x0.253.5.3進出渠道沉淀池分為2組，每組沉淀池進水端設進水渠道，進水管從進水渠道一端進入，污水沿進水渠道流動，通過潛孔進入配水渠道，然后由穿孔花墻流入沉淀池。1＞進水渠道水流速度為:v=-Q^1 耳H式中V] 進水渠道水流速度(m/s)，一般采用v1＞0.4m/s[11]；B]進水渠道寬度，m；Q0進水渠道流量，m3/s；H1——進水渠道水深(m)，B1:H1一般采用0.5-2.0[11]。設計中取q=0.4m，H1=0.5m，Q0=0.1968/2=0.0984m3/s，則0.0984 =0.49m/s>0.4m/s0.4x0.52＞2＞進水穿孔花墻:進水采用穿孔墻進水，穿孔花墻的開孔總面積為過水斷面積的6%-20%進水采用穿孔墻進水，孔流速為:式中v——穿孔花墻的過孔流速(m/s)，一般采用0.05-0.15m/s[11；2B------孔洞的寬度，m；h2------空洞的高度，m；空洞數(shù)量，個。設計中取B2=0.1m；h2=0.2m；n「10，則設計中取B2=0.1m；0.0984v= =0.12m/s210x0.1x0.2x43.5.4排泥裝置沉淀池采用行車式吸泥機，吸泥機設于池頂，吸管伸入沉底，吸泥機行走時將污泥排除池外。斜板二沉池的平面圖如5-1所示。出水渠斜板穿孔花墻斜板T：.其：：—I..卜5-1 斜板二沉池3.6混凝沉淀池3.6.1設計說明混凝沉淀分為藥劑投加部分、混合攪拌部分、絮凝反應部分、沉淀部分。如圖6-1：1一攪拌池 2、4一閥門3一投藥箱5一漏斗6—高壓水管7—水射器8一原水進水管 9一絮凝沉淀池圖6-1 混凝沉淀池3.6.2設計計算(1)投藥量計算①投加PAM聚丙烯酰胺：濃度一般為0.5%—2.0%，選擇1%，艮口1000ml水中加入1mgPAM(有實驗確定)。G=10000x365x1H000H000=3.65t/a每日投加量：G0=1.0kg投加PFS聚合硫酸鐵：一般使用濃度為5%—10%，采用8mg/l(經(jīng)實驗確定)。G=10000x365x8H000H000=29.2t/a每日投加量：G0=80kg藥劑投加方式：藥劑投加方式有濕式法和干式法，本次設計采用干式法，干式法包括重力投加和壓力投加，采用壓力法中的水射器投加法。(2)混合攪拌池的計算①混合方式［10止匕較見表6.1：方式優(yōu)點:水泵混合缺點:優(yōu)點:管式混合缺點:優(yōu)點:混合池混合缺點:優(yōu)點:機械混合缺點:表6.1機械混合方式優(yōu)缺點1、 設備簡單2、 混合充分，效果較好3、 不另消耗動能1、 吸水管較多時，投藥設備要增加，安裝、管理較麻煩配合加藥自動控制較困難G值相對較低設備簡單，維護管理方便不占地當流量減小時，可能在管中反應2、3、1、2、1、沉淀2、 一般管道均和效果較差，水頭損失較大1、 混合效果較好2、 某些池型能調(diào)節(jié)水頭高低，適應流量變化占地面積較大某些進水方式要帶大量氣體混合效果好水頭損失較小1、2、1、2、3、 混合效果基本不受水量變化影響1、 需耗動2、 需建混合池3、 管理維護較復雜經(jīng)比較，本設計采用機械混合。②攪拌池設計計算1＞攪拌池有效容積:式中t——混合時間，一般可采用10-30S；Q——平均流量，m3/d。設計中取t=20s，則V=0.1157x20=2.315m3使用條件適用于一級泵房離處理構筑物120m以內(nèi)的各種規(guī)模適用于水量變化不大的場合適合大中型規(guī)模污水處理廠適用于各種規(guī)模水廠2＞攪拌池當量直徑D，當攪拌池為矩形時，其當量直徑為式中l(wèi)------攪拌池長度，m；W 攪拌池寬度，m。設攪拌池為正方形，則L=W，池深選擇H=1.5m則L=W=1.24mD=4x1.24x1.24=2.48m3＞混合攪拌器功率計算：混合需要的功率：I!QtG2N=靠00KW式中N——混合功率，kW；Q——混合攪拌池流量，m3/s；t——混合時間，20s；!——水的粘度，20°C時，為1.005x10-3Pa*s；G——500—1000S-1，取1000S-1；則NQ=1.005x10-3x0.1157x20x10002/1000=2.32kW4＞轉速及攪拌功率計算：N=Npn3d5/102g式中n——功率準數(shù)，s/d=1,z=3,則N=0.32；p——水的密度，1000kg/m3；d——攪拌器直徑(0.2-0.5)D，取d=0.3D=0.774m；v 攪拌器外邊緣線速度，一般在3-15m/s，取v=10m/s；n 轉速，n=工= =4.12,/s；兀d3.14x0.774則N=0.32x1000x4.123x0.7745/102x9.81=6.19kW5）電動機功率：NA=KgN/n式中Kg------電動機工況系數(shù)，當每日24h連續(xù)運行時，取1.2；n—機械傳動總效率，取70%；則NA=1.2x6.19/0.7=10.6kW(3)絮凝反應池設計說明水與藥劑的混合作用完成后，水中膠體等微小粒子已有初步凝聚現(xiàn)象，產(chǎn)生了微小絮體，但還未達到自然沉降程度。絮凝池應與沉淀池連接起來建造，這樣布置緊湊、可節(jié)省造價。不同形式絮凝池比較表6.1：表6.2 絮凝池[16]形式優(yōu)缺點適用條件往復式隔板絮凝池優(yōu)點：1、絮凝效果較好2、構造簡單，施工方便缺點：1、絮凝時間較長2、 水頭損失較大3、 轉折處絮凝粒易破碎4、 出水流量不易分配均勻1、 水量大于30000m3/d的水廠2、 水量變動小折板絮凝池優(yōu)點：1、絮凝時間短2、絮凝效果好缺點：1、構造較復雜水量變化不大的水廠回轉式隔板絮凝池優(yōu)點：1、絮凝時間短2、 水頭損失小3、 構造簡單，管理方便1、 水量變化不大且水量大于3000m3/d的污水處理廠2、 適合舊池改建和擴建機械絮凝池優(yōu)點：1、絮凝效果較好2、 水頭損失較小3、 可適應水質、水量的變化缺點：需機械設備和經(jīng)常維修大小水量均適用，并適應水量變動較大的水廠本次設計經(jīng)比較選用機械絮凝池。設計參數(shù)1＞絮凝時間采用10—15min，取15min；2＞葉輪槳板中心線速度，從第一排的0.5m/s，逐漸減少到最后一排0.1m/s；3＞水平式攪拌軸應設于池中水深1/2處，垂直式攪拌軸設于池中間，上槳板頂端在水面下0.3m處，下槳板底端距池底0.3—0.5m，槳板外緣離池壁不大于0.25m；4＞每排攪拌葉輪上的槳板總面積為水流截面積的10%—20%，不宜超過25%，每塊槳板的寬為槳板長的1/5—1/10，一般采用10—30cm；5＞絮凝池深度應根據(jù)處理工藝流程要求確定，一般為3—4m。設計計算1＞池體尺寸

1）每池容積W,池數(shù)2個，絮凝時間T=15min，則W=匹60n10000x15e

=52m3W=匹60n60x2x242）池高為3—m，選擇3.6m，即有效水深H1=3.6m，超高取h=0.3m，則絮凝池總高:H=H1+h=3.6+0.3=3.9m3）池平面尺寸，設1個攪拌機，設池長L=4m，則寬B=W/L=52/4=3.6m2＞攪拌設備1） 葉輪的構造參數(shù)葉輪直徑取D=2.0m，槳板長度取L=1.4m，槳板寬度b=0.12m；每個葉輪上的槳板數(shù)目y=8塊，內(nèi)外側各4個，內(nèi)外兩槳板間距S=0.3m，旋轉槳板面積與絮凝池過水斷面積之比為：虬=8x0.12xL4=10.37%，介于10%—20%，符合要求。BH3.6x3.6葉輪半徑：r2^=D/2=1m由葉輪半徑與槳板寬度及槳板間凈距之差可知：匚=0.58mr=0.88m匚=1mr=0.46m2內(nèi) 1外 2外 1內(nèi)2） 葉輪轉數(shù)：60vn= 0兀D0式中v------葉輪槳板中心點的線速度，采用v=0.5m/s；D0------葉輪上槳板中心點的旋轉直徑，取1.46m；則n=60x*=6.5,/min03.14x1.463） 葉輪旋轉的角速度w=2v/D0=2x0.5/1.46=0.69rad/s4） 葉輪功率N0：每個葉輪旋轉時，克服水的阻力所消耗的功率N0為N0=yklw3（r24-r14）/408式中y------每個葉輪上的槳板數(shù)目，此處為8個；l------槳板長度，此處1.4m；r葉輪半徑，m；—r1------葉輪半徑與槳板寬度之差，m；w 葉輪旋轉的角速度，為0.69rad/s；k 系數(shù)，k=wp/2g；p——水的密度，1000kg/m3；W—阻力系數(shù)，根據(jù)槳板寬度與長度之比b/l確定，見表6.3下：表6.3阻力系數(shù)與b/l關系b/l<11—22.5—44.5—1010.5—18>18V1.101.151.191.291.402.00本題b/l=0.12/1.4=0.085<1故中=1.10，故k=1.10x1000/(2x9.81)=56.1外側槳板：N=ykl(烏4-r4)w3/408=4x56.1x1.4(14-0.884)x0.693/408=0.1kW外' 2外1外內(nèi)側槳板：N內(nèi)=ykl(r2內(nèi)4-r1內(nèi)4)w3/408=4x56.1x1.4(0.584-0.464)x0.693/408=0.017kW5)所需電動機功率N1>絮凝池所需總功率；N0=N外+N內(nèi)=0.1+0.017=0.117kW2>攪拌器機械總效率％=0.8，傳動效率n2=0.75，則電動機所需效率為N=N0/(n1n2)=0.117/(0.8x0.75)=0.195kW3>絮凝池進出管進口流速0.5—0.7m/s：DN1=(4Q/nv)A0.5=(4x0.0289/(3.14x0.6))A0.5=0.25，取DN］250mm出口流速0.1—0.2m/s：DN2=(4Q/nv)A0.5=(4x0.0289/(3.14x0.15))A0.5=0.5m，取DN2500mm(4)沉淀池中心管［14］直徑：d=(4q/nv1)A0.5式中v1 進水中心管最大流速為0.3m/s，取0.3m/s，則d=(4x0.1157/(3.14x0.3))A0.5=0.7m池子直徑：D=(4q(v1+v2)/(nv1v2))A0.5式中v2 池內(nèi)水流上升流速0.05m/s；D=(4x0.1157x(0.3+0.05)/(3.14x0.3x0.05))A0.5=1.85m水流部分高度：h2=v2t式中t——一般在20-60S，取20s，則h2=0.05x20=1m沉砂部分所需容積：V=QXTx86400/(Kg106)式中X 污水沉砂量，一般采用30m3/106m3污水；T——兩次清除沉砂相隔的時間，一般2d；Kg——污水變化系數(shù)，取1.2。V=0.1157x30x2x86400/(1.2x106)=0.50m3沉砂部分高度h4：h4=(R-r)tan550式中R——沉砂室錐底直徑，取0.7m；r 圓截錐部分下底半徑，取0.25m。h4=(0.7-0.25)tan550=0.65m池總高度：H=h1+h2+h3+h4式中h] 超高，取0.3m；h3------中心管底至沉砂砂面的距離，一般0.25m。H=0.3+1.0+0.25+0.65=2.2m反射板構造如圖6-2：反射板構造如圖6-2：圖6-2豎流式沉淀池排泥管3.7消毒池3.7.1消毒設施的設計污水經(jīng)過以上構筑物處理后，雖然水質得到了改善，細菌含量也大幅度的減少，但是細菌的絕對值仍然十分可觀，并存在病原菌的可能。因此，污水在排放水體前，應進行消毒處理。由于焦化廢水中含有大量的有機物、酚、氤等，本工藝選用二氧化氯消毒。3.7.2消毒池的作用二氧化氯消毒池除了消毒外，還起到去除酚、氤化物的作用。實驗結果[15]如表7.1。表7.1污染物揮發(fā)酚氤化物進水含量(mg/1)900200出水含量(mg/1)0.50.5去除率99.94%99.75%3.7.3二氧化氯的投加量二氧化氯的投加量：m=axQ式中m------每小時二氧化氯的投加量，g/h；a------每升廢水的投加量，取1.5mg/1,；Q——廢水流量，m3/d。12000貝。m=1.5x =750g/h243.7.4消毒池的設計(1)按設備要求，渠道深度為0.2m，設渠中水速為0.3m/s，設2個，渠道過水面積：Q 10000x1.2A=——= =0.23m22V0.3x24x3600x2⑵渠道寬度：A0.23b=—= =1.15mH0.2(3)渠道總長度設為5m。3.8污泥濃縮池3.8.1概述濃縮池將對二沉池剩余污泥和混凝沉淀池進一步濃縮，污泥濃縮的對象是顆粒間的空隙水，濃縮的目的是在于縮小污泥的體積，便于后續(xù)污泥處理。濃縮前污泥含水率為99%，濃縮后污泥含水率為97%，本設計采用豎流濃縮池。3.8.2污泥量計算二沉池剩余污泥量：W=aQS-bVX+LQx50%式中w 剩余污泥量，kg/d；a 污泥產(chǎn)率系數(shù)(kg/kg.BODp，一般米用0.5-0.7[10]；b------污泥自身氧化系數(shù)(d-1)；一般采用0.05-0.1[1。]；Qp——平均日廢水流量，m3/d；L——反應池去除SS濃度，kg/m3；L=150-70=70mg/1=0.07kg/m3；S——反應池去除BOD濃度，S=3000-30=2700mg/1=2.7kg/m3；濕污泥含量：WW= s1000(1-p)式中w^——濕污泥量，m3/d；p污泥含水率，一般取99%。12850.1W= =1285.01m3/ds1000(1-99%)混凝沉淀池污泥計算：因為二沉池剩余污泥遠大于混凝沉淀池污泥，所以混凝沉淀池的污泥可以忽略［15。3.8.3豎流濃縮池的計算進入濃縮池的剩余污泥為一二一=0.01487m3/s，采用4個濃縮池，則單24x3600個池的流量：Q=°.01487=0.0037m3/s。1 41＞中心進泥管面積：f=Q1V0d頃d=0 "兀式中f——濃縮池中心進泥管面積，m2；Q1 中心進泥管設計流量，m3/s；v0 中心進泥管流速，m/s；d 中心進泥管直徑，m。設計中取v0=0.03m/s，則0.0037f= =0.12m20.03刀 ：4x0.12八小d=^ =0.40m0 3.14設計中取d0=0.4m，每池的進泥管采用DN150mm；管內(nèi)的流速：=0.21m/s_4Q_4x0.0037=0.21m/sV_兀D2—3.14x0.1522＞中心進泥管喇叭口與反射板之間的縫隙高度Q 1—vd兀

式中h3——中心進泥喇叭口與反射板之間的板縫高度，m；v1------污泥從中心管喇叭與反射板之間縫隙流出速度(m/s)，一般采用0.02-0.03m/s[11]。喇叭口直徑m，一般采用d1=1.35d0。設計中取七=0.02m/s，d1=1.35d0=0.54m，貝Q, 0.0037h= =0.11m30.02x3.14x0.543＞濃縮后分離出的污水量：p-p 0100-p0式中q 濃縮后分離出的污水量，m3/s；Q------進入濃縮池的污泥量，m3/s；p 濃縮前污泥含水率，一般采用99%[11]；p0 濃縮后污泥含水率，一般采用97%[11]；則q=則q=0.0037—97x -97=0.0025m3/s4＞濃縮池水流部分的面積:式中f——濃縮池水流面積，m2；v——污水在濃縮池內(nèi)上升流速(m/s)，一般采用0.00005-0.0001m/s[11]。設計中取v=0.0001m/s，則Q萬0.0025是，F(xiàn)= =25m20.00015＞濃縮池直徑：4(F+f) 「4(25+0.12)D= =.」 =5.66m，設計中取5.7m。兀 3.146＞有效水深：力2=vt式中h2——濃縮池有效水深，m；t 濃縮時間(h)，一般米用10-16h[11]；設計中取t=10h，則h2=0.0001x10x3600=3.6m7＞濃縮后剩余污泥量Q=Q100-P1 100-P0式中Q1------單池濃縮后剩余污泥量，m3/s；100-99q=0.0037x100”=106.56m3/d8＞濃縮池污泥斗容積:污泥斗設在濃縮池底部，采用重力排泥，則h=tana(R-r)式中h5——污泥斗高度，m；a------污泥斗傾角，原型池體污泥斗傾角不小于55。；r 污泥斗底部半徑，一般采用0.5mx0.5m[11]；R 濃縮池半徑，m。設計中取a=55。，r=0.25m，R=2.95m，則h5=tan55°(2.95-0.25)=3.86m污泥斗容積:y=岑x3.86x(2.952+2.95x0.25+0.252)=38.39m39＞污泥在污泥斗中停留的時間:T=—y—3600Q1式中y——污泥斗容積，m3；T------污泥在污泥斗中停留的時間，h。則T= 3839 =8.89h0.0012x3600h=h+h+h+h+h1 2 3 4 5式中h——濃縮池高度，m；氣 超高，m；h4 緩沖層高度，m。設計中取h]=0.3m，h4=0.3m頂h=0.3+3.6+0.11+0.3+3.86=8.17m11＞溢流堰濃縮池溢出水經(jīng)過溢流堰進入出水槽，然后匯入出水管排出，出水槽流量q=0.0025m3/s，設出水槽寬度b=0.15m，水深0.05m，則水流速度:v=里=瞞025=0.33m/smbh0.15X0.05溢流堰周長:C=兀(D-2b)式中C——溢流堰周長，m；D 濃縮池直徑，m。則C=3.14(5.7-2x0.15)=16.96m溢流堰采用單側90。三角出水堰，三角堰頂寬0.16m，深0.08m，每格沉淀池有110個三角堰。三角堰流