1000m3/d焦化废水处理技术方案
1 总论
1.1焦化废水的产生情况
焦化厂是钢铁企业生产的重要组成部分，焦炭是钢铁冶炼的重要原材料，炼焦回收的化工产品供给许多行业的生产。随着社会、经济的发展，焦化行业已发挥着越来越重要的作用。目前，国内生产焦化产品的厂家达数百家。焦化厂生产的主要任务是进行煤的高温干馏—炼焦，以及回收处理在炼焦过程中所产生的副产品。整个生产过程分为选煤、炼焦及化工三部分。焦化污水则产生于炼焦、制气过程及化工产品回收过程，水质复杂，产生量较大[2]。其主要来源有[3]：(1) 剩余氨水。由炼焦的水分及炼焦过程中产生的化合物组成。通常情况下，其数量占全部污水的一半以上，是氨氮污染物的主要来源；(2)化工产品工艺排水。包括化工产品回收和精制过程中各有关工段的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的排污水。其中含有一定数量的酚、氰、苯、硫化物及吡啶碱等。(4)焦油车间污水：焦油车间根据有机物的沸点不同，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。污水主要是间断地排出高浓度含油、含酸的污水。这部分污水一般经溶剂脱酚通过蒸氨塔后才能进入生物处理装置；(5)古马隆污水：从酚、油、重苯中提取古马隆，要经过蒸馏、碱洗、酸洗、中和及水洗，排除含酚、吡啶、油等污染物的污水。
1.2设计依据
1.《污水综合排放标准》（GB8978－1996）
2.《室外排水设计规范》（GBJ14-87）
3.《城镇污水处理厂附属建筑和设备设计标准》（CJJ31-89）
4.《污水再生利用工程设计规范》（GB/T50335-2002）
5.《泵站设计规范》（GB/T50265-97）
6.《采暖与空气调节设计规范》（GBJ19-87）
7.《工业企业噪声控制设计规范》（GBJ87-85）
8.《工业企业设计卫生标准》（TJ36-79）
9.《建筑设计防火规范》（GBJ16-87）
10.《地下工程防水技术规范》（GBJ108-87）
11.《工业建筑防腐蚀设计规范》（GB50046-95）
12.《建筑抗震设计规范》（GBJ11-89）
13.《给水排水工程结构设计规范》（GBJ69-84）
14.《建筑结构荷载设计规范》（GBJ9-87）
15.《建筑地基基础设计规范》（GBJ7-89）
16.《混凝土结构设计规范》（GBJ10-89）
17.《通用用电设备配电设计规范》（GB50055-93）
18.《工业与民用供配电系统设计规范》（GB50052-95）
19.《钢铁工业水污染物排放标准》(GB13456—92)
1.3编制原则
(1) 严格执行国家及地方的现行有关环保法规及经济技术政策。根据国家有关规定和甲方的具体要求，合理地确定各项指标的设计标准。
(2) 本着技术上先进、安全、可靠，经济上合理可行的原则，尽量采用技术成熟、流程简单、处理效果稳定的废水处理系统。从降电耗、节约药剂使用量方面精心设计，从技术经济上达到最佳效果。
(3) 在总图布置方面，充分利用现有条件，因地制宜，少占用地；同时保证使污水处理设施与周围环境协调一致，不会影响环境美观。
(4) 选用的设备自动化水平比较高，易于工人操作管理，减轻劳动强度。同时也要考虑设备的耐用性，以保证长时间免维修正常使用。
废水处理工程中的设备选用国内先进节能优质产品，确保工程质量.
1.4 设计参数
(1) 设计规模
处理规模1000m3/d 。
(2) 设计水质
进水水质：pH 8~12；COD 2300mg/L； NH3-N=130mg/L；石油类50mg/L。
处理后出水水质：满足《钢铁工业水污染物排放标准》（GB13456-92）中焦化一级标准的要求，即pH 6~9，COD≤100mg/L， NH3-N≤15mg/L，石油类≤8mg/L。
1.5设计内容
(1)确定工艺流程，画出工艺平面布置图；
(2)选择处理构筑物，并通过计算确定其尺寸；
(3)画出工艺流程高程布置图；
(4)画出主要构筑物单体的平面、剖面图，要求图中注明施工(制作)尺寸、构件明细表及技术要求等内容；
(5)编写设计说明书、计算书。
2 工艺技术路线的确定
2.1 技术现状
目前，国内80％的焦化厂普遍采用的是以传统生物脱氮处理为核心的工艺流程。分为预处理、生化处理以及深度处理。预处理主要采用物理化学方法，如除油、蒸氨、萃取脱酚等；生化处理工艺主要为A/O、A2/O等工艺；深度处理主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，焦化污水处理普遍的工艺为先去除悬浮物和油类污染物质，然后利用蒸氨法去除氨氮， 再采用生物氧化法去除酚硫氰化物和硫代硫酸盐。在某些情况下还对污水做排放前的最后深度处理。在美国，炼焦厂的污水处理工艺为：脱焦油—蒸氨工艺—活性污泥法及污泥脱水系统。综合看起来，国外的焦化污水的治理方法与我国基本一致[15,16]。
2.1．1物理化学法
1、吸附法
吸附法是利用多孔性吸附剂吸附污水中的一种或几种溶质，使污水得到净化。活性炭是最常用的一种吸附剂，活性炭吸附法适用于污水的深度处理。刘俊峰等采用高温炉渣过滤，再用南开牌H2103大孔树脂吸附处理含酚520mg/L、COD3200mg/L的焦化污水，处理后出水达到国家排放标准[17]。黄念东等研究了细粒焦渣对焦化污水的净化作用，温度25℃的条件下，酚的去除率为98%[18]。
2、混凝和絮凝沉淀法
混凝法是向污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，中和污水中某些物质表面所带的电荷，使这些带电物质发生凝集，是用来处理污水中自然沉淀法难以沉淀去除的细小悬浮物及胶体微粒，以降低污水的浊度和色度，但对可溶性有机物无效，常用于焦化污水的深度处理。 该法处理费用低，既可以间歇使用也可以连续使用。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污水进行综合治理，使出水中COD<158mg/L，NH3-N<15mg/L[19]。近年来，新型复合混凝剂在焦化污水处理中的应用得到广泛的研究。
3、Fenton试剂法
Fenton试剂是由H2O2和Fe2+混合得到的一种强氧化剂，由于其能产生氧化能力很强的·OH自由基，在处理难生物降解或一般化学氧化难以奏效的有机污水时，具有反应迅速，温度和压力等反应条件缓和且无二次污染等优点。因此，近30年来越来越受到国内外环保工作者的广泛重视。
2.1.2.生化处理法
生化处理法是一种利用微生物氧化分解污水中有机物的方法，常作为焦化污水处理系统中的二级处理。
1、A/O与A2/O法
目前国内主要采用A/O与A2/O工艺及其变异型脱氮工艺进行焦化污水的脱氮处理，脱氮效果较好。Min Zhang[20]等对A-A-O工艺与A-O工艺进行了比较，实验表明：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工艺的两倍。目前宝钢一、二期焦化污水就是对原A-O工艺优化后，采用了A-A-O工艺。目前系统运行稳定，但由于条件控制复杂，投资费用高，为保证处理效果，运行中污泥及污水回流量较大，增加了动力消耗，且内循环液带入大量溶解氧，使反硝化池内难于保持理想的缺氧状态，影响反硝化过程降低了脱氮效率。
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法研究的结果表明此法工艺简单、运行费用低、运行管理简单，同时不必设调节池，多数情况下可省去初沉池。SBR反应池生化反应能力强，处理效果好，能有效地防止污泥膨胀，耐冲击负荷能力强，工作稳定性强。用它来处理焦化污水，NH3-N的去除率达60%，传统SBR法对焦化污水降解效率不高[21]。
3、氧化沟技术
随着氧化沟技术的发展，出现了一系列脱氮技术与氧化沟技术相结合的污水处理工艺流程。按照运行方式，氧化沟可以分为连续工作式、交替工作式和半交替工作式。连续工作式氧化沟，如帕斯韦尔氧化沟、卡鲁塞尔氧化沟。奥贝尔氧化沟在我国应用比较多，这些氧化沟通过设置适当的缺氧段、好氧段都能取得较好的脱氮效果。
2.1.3 化学处理法
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，用空气中的氧将溶于水或在水中悬浮的有机物氧化，最终转化为无害物质N2和CO2排放。该技术的研究始于20世纪70 年代，是在Zim-merman的湿式氧化技术的基础上发展起来的。湿式催化氧化法具有适用范围广、氧化速度快、处理效率高、二次污染低、可回收能量和有用物料等优点。但是，由于其催化剂价格昂贵，且在高温高压条件下运行，对工艺设备要求严格，国内很少将该法用于污水处理[23] 。
2、臭氧氧化法
臭氧是一种强氧化剂，能与污水中大多数有机物，微生物迅速反应，同时还可起到脱色、除臭、杀菌的作用。该法不会造成二次污染，操作管理简单方便。但是，这种方法也存在投资高、电耗大、处理成本高的缺点。同时若操作不当，臭氧会对周围生物造成危害。因此，目前臭氧氧化法还主要应用于污水的深度处理。在美国已开始应用臭氧氧化法处理焦化污水。
3、光催化氧化法
光催化氧化法是由光能引起电子和空隙之间的反应，产生具有较强反应活性的电子(空穴对)，这些电子(空穴对)迁移到颗粒表面，便可以参与和加速氧化还原反应的进行。光催化氧化法对水中酚类物质及其他有机物都有较高的去除率。在最佳光催化条件下，控制污水流量为3600mL/h，就可以使出水COD值由472mg/L降至100mg/L以下，且检测不出多环芳烃。目前，这种方法还仅停留在理论研究阶段。
2.2 最佳处理技术路线的确定
根据本废水处理工程特点、功能、要求及废水排放特征，国内一般采用物化+生化法处理工艺对焦化废水进行处理，由于废水中含有大量难降解有机污染物，焦油及悬浮物、酚、氰、苯、氨氮等物质。首先通过隔油池及气浮浮选去除油粒，然后通过吹脱塔去除部分酚、氨氮及硫化氰等有害物质，再通过 A2 /O 生化法进行脱氮处理，生化出水进入混凝反应器进一步去除 COD 及油。最后通过二级过滤去除酚类及 COD 确保系统出水达标排放。
由于废水排放量及排放浓度变化量较大,为保证后级水泵及处理系统的正常工作,在废水处理前的格栅井内设置一套人工粗格栅，用以去除废水中大颗粒的机械杂物,经格栅去除后的废水自流进入进入调节池。调节池用以调节污水水量及水质,确保后级进水水质的稳定性，以免后级系统受高浓度废水的冲击。由于焦化废水含大量焦油，焦油分离精制废水含油量更高。这对后续的物化、生化有害。为此设一台同向流隔油池去除部分浮油。乳化油和胶状油可采用溶气气浮去除。废水处理系统中的污泥主要来自气浮浮渣、斜管沉淀池、混合反应器及过滤放空排泥,排出的污泥及浮渣进入污泥池，表面上清液回流至调节池,底部污泥由污泥泵提升进入板框式压滤机进行压滤,压滤后的泥饼定期外运深埋。
3 技术方案
3.1 工艺流程
废水→调节池→潜污泵→同向流隔油池→平流式气浮→中间水池→中间水泵→吹脱塔→A /O 生化系统→混合反应器→混凝沉淀池→过滤器提升泵→砂过滤器→活性炭过滤→排放水池
3.2预期达到的处理效果
3.2.1 CODcr的去除率
