某钢铁焦化厂废水处理技改工程设计方案

某钢铁焦化厂废水处理技改工程设计方案2001.915950757081041一、概况某钢铁焦化厂焦化废水处理站，于1991年竣工投入运行，废水处理工艺流程详见附图一：〈生化污水处理站工艺管道流程图〉，经过几年运行实践后，先后有若干变动，目前正在运行的流程，详见附图二：〈焦化废水处理工艺（现状）流程示意图〉；前后对比主要有以下几项变动：1.剩余氨水加碱（NaOH）调pH值至11~12，送蒸氨塔，利用焦炉煤气加温脱氨。带氨煤气送脱硫塔，提高脱硫效果；蒸氨塔直径1M，总高15M，附有加温、废水贮槽等设施，据厂方介绍投产后其脱氨效果可以达到85~90%左右，即进水NH3-N~6000mg/L，出水900~600mg/L左右，目前因费用太高不加碱，靠加温蒸脱，脱氨率60~65%。2.加装了一套混凝气浮处理设施，脱氨废水再投加凝聚剂后经过混凝气浮处理，据厂方反映，可以去除一些悬浮物，对去除有机污染物与氨的效果不明显。3.原设计钢筋混凝土斜板隔油池与斜板气浮池，因故已停止运行，闲置多年。4.原设计很多设备与管道，如泵、加药容器、贮槽等，有的装好后从未用过，有的用了一段时间后停用，造成一定浪费，焦化废水处理站的处理能力为1440吨/日（60吨/时），其工艺流程详见附图二，其中三股浓废水：剩余氨水、煤气终冷水、隔油废水，含NH3-N与COD浓度高，以致设施出水NH3-N指标严重超标，COD指标也超标较多。2001年3月6日、23日二次取样测定结果列表如下：编号类别取样点流量M3/dpH值(23日)CODmg/LCOD总量kg/dNH3-Nmg/LNH3-N总量kg/d6日23日平均6日23日平均1剩余氨水油水分离槽1329.54756574057485988.0480644994653614.22煤气终冷水出水口309.23504557385392161.797161067215194455.83隔油废水出水口69.4724222586250415.05483.34综合废水调节池出口144013421932.5549790.65综合废水生化出水1440223159507570810426综合废水二级物化出水1440242560806.4(1)1#、2#二股废水量为总量的11.3%，1#剩余氨水经脱氨塔后NH3-N为1980mg/L，总量为261.4，而煤气终冷水NH3-N为15194mg/L，总量为455.8，合计为717.2kg/d，占总NH3-N（以调节池量计）量的90.7%；(2)1#、2#、3#三股废水量为总量的11.7%，但其COD总量为1165kg/d，占总COD量的60%。二、问题分析1.原有处理工艺采用预处理——生化——物化三级处理，对NH3-N的去除率很低，必须对含NH3-N很高的1#、2#二股废水加强脱氨预处理，才能解决氨氮超标过多的问题。2.三股浓废水水量仅168吨/日，但其COD平均浓度高达6933mg/L，直接排入调节池与其它废水混合后进入生化——物化处理系统，处理负荷高，使处理设施承担着超标排放的风险。3.据厂方介绍设施出水中CN－的指标也时有超标现象，而在处理系统中并未考虑有效除CN－的措施。4.斜板隔油与斜板气浮合建钢筋混凝土池，有效容积300M3，已闲置多年，未予利用。5.调节池采用钢筋混凝土多折流池，有效容积~1350M3，进出水均设在上部，只能起匀质与沉淀作用，不能起流量的调节作用，池底为平底，沉积的污泥单靠一个点排泥无法排净，久而久之在不能停产的条件下清理积泥也是一个难题。6.表曝生化池采用表面曝气活性污泥法，据厂方介绍运行较正常，对酚类的去除效果较好，但采用表曝机的能耗高，若有机会改造为鼓风曝气生物接触氧化法，达到同等处理效果为条件，其电费约可节省50%左右，而且剩余活性污泥的产率较低，因考虑到不可能停产改造，只能留待以后有机会时再考虑，二沉池为竖流沉淀池，表面积较大，靠四边出水，水流不匀，影响泥水分离。7.物化处理(1)反应池从图纸看，是斜锥形断面平流式反应池，设计采用锥底鼓空气，意图是提高接触反应效果，但采用空气搅动的办法，会将已形成的绒体搅碎，不利于沉淀分离；(2)辐流式沉淀池池底刮泥装置已坏了多年，需进行大修，恢复其刮泥的功能，否则到池内积泥严重时影响出水水质。15950757081043三、技术改造工艺流程详见附图三——焦化废水处理技改工艺流程示意图。附图四——剩余氨水、煤气终冷水脱氨工艺流程图。四、技改后各构筑物、设备主要功能、参数与选型1.脱氨处理(1)剩余氨水经油水分离槽后排入集水池(1)，煤气终冷水有少量高浓度含氨废水也排入集水池(1)，用泵(0)通过丝网过滤器、热交换器将氨水送入利用焦炉煤气吹脱的脱氨塔(1)，据厂方提供原加液碱调pH至11~12时，NH3-N脱除率可以达到85~90%，后因液碱费用太高停用，靠提高水温来脱氨，据厂方测定剩余氨水脱氨率为60~65%，出水NH3-N~2000mg/L；(2)本方案拟在原脱氨塔(1)出水进入钢贮槽之前，投加石灰乳后进入混凝沉淀池(1)，pH值提高至~11的澄清液自流入原钢贮槽，用泵(1)压送入新加一台脱氨填料塔(2)，塔径1M，塔高12~15M，为不锈钢组合塔，塔内安装新型填料，引原脱氨塔(1)出气用鼓风机升压后从脱氨塔(2)下部送入，出气仍接入煤气系统送脱硫塔。脱氨塔(2)出水自流入集水池(2)，焦炉煤气中含CO21.5~3%、H2S%在对流脱氨过程中大部分被氨水所吸收，投加石灰乳pH值提高至~11时CO2和S－2均被反应成为CaCO3和CaS沉淀而分离，而进脱氨塔(2)的煤气，含CO2、S－2极微，大大减少塔(2)填料阻塞的可能性，二次脱氨也不会增加脱氨水中的有机物浓度，预期脱氨塔(2)的脱氨率60~70%，则出塔氨水含NH3-N为800~600mg/L；(3)混凝沉淀池(1)选用JXC-4型一台，半地下式安装，LBH=3.83.03.0(M)，污泥定时排入污泥浓缩池(1)，有效容积为30M3，分为二格，浓缩污泥轮流定期人工清除，分离液回流入集水池(1)；(4)集水池(1)、(2)拟利用原有钢筋混凝土池，V=700M3，进行分隔，集水池(1)V~500M3，集水池(2)V~200M3。2.厌氧生化预处理(1)集水池(2)、泵(2)除接纳1#、2#经脱氨处理的废水与3#隔油废水外，因废水pH值偏高(9左右)，而且含少量氰化物，拟在集水池(2)内投加硫酸亚铁溶液，在起凝聚反应外，可使游离氰络合为亚铁氰化铁(普鲁士蓝)，对微生物的毒性比游离氰大大降低，有15950757081044利于生化处理与氰化物的分解，集水池(2)前端为隔板式混和反应槽，使其充分混合反应，池底设坡，低端安装污水泵(2)，高端安装回冲管，必要时可以回冲池底，防止池底积泥；(2)混凝沉淀池(2)选用JXC-4型一台，LBH=3.83.03.0(M)，分离悬浮物，出水自流入集水池(3)，污泥定时排入污泥浓缩池(2)；(3)集水池(3)、泵(3)利用原有集水槽(一)和渣油池，合计有效容积30M3，池底安装潜水排污泵二台一开一备，采用液位自控。利用原有加热装置，冬季当厌氧生化池水温低于25℃时加温。3.厌氧生化池(1)进入厌氧生化池的浓废水量为168吨/日，COD按6000mg/L，NH3-N按800mg/L计；(2)拟将原有钢筋混凝土斜板隔油池和斜板气浮池改造为二座厌氧生化池并联运行，每座有效容积~150M3，再选用一台SYS-9型上流式厌氧生化组合池，有效容积400M3，合计700M3，池内下部布水管、中部填料、上部三相分离器、出水槽，池温控制在30~35℃之间，COD容积负荷1.44kg/M3·d，预期COD去除率≥60%，则出水COD为≤2400mg/L，出水自流入调节池，其pH和碱度均有明显提高，少量过剩厌氧污泥定期排入污泥浓缩池(2)。4.调节池(1)为平底多折流式池，有效容积1350M3，接纳浓废水外，还接纳其它废水，合计1440M3/d，拟每格池底安装穿孔布气管，八格轮流鼓气，防止池底积泥；(2)鼓风机(2)选用SSR-80型三叶罗茨鼓风机二套一开一备，性能：n=1560r/min、Q=3.71M3/min、H=5.5M、N=5.5kW；(3)调节池末端安装潜水排污泵(4)三台，二开一备，采取液位自控，性能：Q=37M3/h、H=13M、n=2900r/min、N=3kW，出水压送入表曝生化池；(4)改造后可以起流量调节与匀质的作用。5.表曝生化池、二沉池(1)表曝生化池LBH=9.259.254.8(M)，三座表面曝气活性污泥法生化池组合，串联运行，表曝机选用PE150A型，N=30kW/台，合计有效容积1200M3，平均停留时间为20小时；(2)进入表曝生化池的COD值推算：其它废水COD值=(1932.5－1165)/12721000=603mg/L，综合废水COD值=(1682400+1272603)/1440=813mg/L，15950757081045则COD容积负荷为0.98kg/M3·d；(3)进入表曝生化池的NH3-N值推算：其它废水NH3-N值=(790.6－717.2)/12781000=57.4mg/L，综合废水NH3-N值=(800162+57.41278)/1440=141mg/L；(4)表曝生化池动力消耗较大，导流筒构造不合理，但因常年运行不停，无法改造；(5)二次沉淀池中心进水、四周出水，作为竖流式沉淀池，水流流态不理想，拟在对角线，再加四条齿形槽，提高其出水的均匀性，出水自流入物化池；(6)剩余活性污泥用泵压送至集水池(3)，再经厌氧生化处理，既补充厌氧生化所需的养份，同时可以减轻污泥处理的负荷；(7)处理效果：预期COD去除率~80%，出水COD~163mg/L，NH3-N去除率30~40%，出水NH3-N100~85mg/L。6.物化处理(1)反应池增加挡板，改造为隔板式反应池提高反应效果，有效容积~19M3，平均反应时间~19分钟；(2)辐流式沉淀池机械刮泥装置已坏，需进行大修；(3)集水池(4)利用原有集水槽(三)有效容积55M3。7.污水流量计采用电脑明渠流量计一套。8.污泥处理(1)处理物化污泥与少量厌氧污泥，因脱水性能好，无需投加FeCl3、Ca(OH)2等脱水剂；(2)污泥泵宜改为浓浆泵二台一开一备，Pg=5~6kg/cm2，提高板框压滤机的脱水效果。五、主要技术经济比较1.采用二级串联脱氨，第一级靠加温脱氨，第二级靠加碱脱氨，可以明显提高脱氨效果，剩余氨水原加液碱调pH值至11~12，30%NaOH用量为吨/吨氨水，30%NaOH600元/吨，则费用为元/吨氨水，拟改为投加石灰乳，调pH至~11，生石灰投加量为1.4%，生石灰价格170元/吨，则费用为0.238元/吨氨水。2.调节池经改造后可以充分发挥流量调节的功能。3.厌氧生化池为低能耗处理工艺，在基本无能耗的条件下分解大量有机污染物，减轻好氧生化处理的负荷，并提高其可生化性，提高好氧生化处理效果，确保设施出水各项指标达标排放。4.将剩余活性污泥送入厌氧生化处理，能明显减轻污泥处理负荷，15950757081046节省电耗与药剂费，污泥泵改为浓浆泵可以提高板框压滤机的脱水效果。5.经脱氨预处理——厌氧生化——好氧生化——物化处理，设施出水水质为：pH6~9、COD≤150mg/L、BOD5≤60mg/L、SS≤100mg/L、NH3-N50~100mg/L、CN－≤0.5mg/L、挥发酚≤0.5mg/L。