桃源煤化工有限公司废水处理改造及废水回用工程建设可行性研究报告

废水处理改造及废水回用工程可行性研究报告二O O六年七月废水处理改造及废水回用工程可行性研究报告前 言某桃源煤化工有限责任公司位于某省某市市郊，地处三江平原腹地，地理条件优越，厂区占地面积25万平方米，建筑面积5.5万平方米，绿化面积3.75万平方米，厂内设有铁路专线，交通运输便利。该厂于1991年初建设，1992年末正式投产。该厂现建有两座JN3288型捣固焦炉，年产冶金焦60万吨，煤焦油33.12万吨，粗苯8160吨，硫铵8640吨，日产焦炉煤气85.4万立方米，其中，焦炉自用煤气39.4万立方米，日供城市煤气46万立方米，现已实现城市居民供气1.5万户及部分餐饮业和工业供气。该厂由储运、炼焦、净化、动力四个车间及生产调度室、技术科、设备科、保卫科、材料供应科、行政办公室六个科室组成。厂内共有职工571人，其中管理人员42人，大专以上人员29人，中专以上人员500人，是一个员工队伍年青化、平均文化素质较高的现代企业。在其生产的过程中产生的废水经原有的污水处理系统达标后直接外排，最终流至松花江流域。但因近几年随着工艺的改善和生产能力的提高原有的污水处理系统很难达到良好的处理效果，为此某桃源煤化工有限责任公司煤气厂将减轻对松花江流域的水体造成的污染，为加强水污染防治和水环境保护，实施水资源可持续利用做出贡献。使环境效益、社会效益、经济效益得到提高。在此背景下，我公司受某桃源煤化工有限责任公司煤气厂的委托，依据企业的总体规划编制某市焦化厂日处理2900立方米焦化废水处理改造及废水回用工程可行性研究报告。为此，设计人员于2006年5月赴某桃源煤化工有限责任公司煤气厂，经过多次现场踏勘、搜集大量的基础资料，在某市经济计划局、建设局、统计局、水务局、电业局、给排水公司等有关部门的协助下，对某桃源煤化工有限责任公司煤气厂的地形、给水、排水现状进行了深入细致的调查研究和认真的综合分析。在此基础上完成了某市焦化厂日处理2900立方米焦化废水处理及废水回用工程可行性研究报告的编制工作。在拟选用污水治理技术方面，经过大量的调研。在保证实现清洁生产、废水回用，达到排放标准及水资源循环使用的前提下，重点考察投资费用和运行成本，确定以生化处理为主的技术方案，充分发挥先进生物技术的优势，建设一个投资省、运行费用低的行业示范工程。企业认真落实松花江水域污染防治规划的要求。该工程实施后，将避免对饮用水资源污染，大大节约水资源，为加强水污染防治和水环境保护，实施水资源可持续利用做出贡献，符合可持续发展理念的经济增长模式。同时由于废水回用水价格低，使公司生产成本大大下降，因此该工程有明显的环境效益、社会效益、经济效益。96目 录1.概 述11.1项目概况11.1.1项目名称11.1.2建设地点11.1.3编制单位11.2可行性研究报告编制依据、原则及范围11.2.1编制依据11.2.2编制原则31.2.3编制范围51.3项目建设条件51.3.1 地理位置51.3.2 地形地貌51.3.3地质特征61.3.4 水文地质概况61.3.5气象条件81.4公司概况91.4.1公司简介91.4.2公司主要产品及生产规模91.5企业给排水现状91.5.1废水污染和废水排放现状101.5.2现有废水处理设施状况及价值111.6工程项目建设背景、目的及建设的必要性111.6.1流域水污染和污水处理现状的严峻现实111.6.2本项目建设的必要性121.6.3本项目建设的实施计划151.7工程建设的可行性162.项目建设内容及规模162.1项目建设内容172.2项目建设规模172.3项目建设系统水量平衡图173.项目建设技术方案确定193.1废水治理工程设计处理水量及工艺的确定193.2废水治理工程设计参数203.2.1废水设计水量203.2.2废水设计水质203.3废水生化处理工艺的确定213.3.1工艺流程确定的原则213.3.2废水中污染物去除技术研究及比较223.3.3焦化废水处理工艺243.3.4焦化废水处理工艺介绍：253.3.5焦化废水处理工艺重要参数的影响273.3.6去除效率预测293.4废水处理厂厂址选择314.工程设计324.1厂区平面设计324.1.1平面布置的原则324.1.2占地面积324.1.3平面位置324.2焦化废水生化处理及回用单元设计334.2.1格栅井334.2.2隔油沉淀池344.2.3气浮池344.2.4调节池354.2.5 事故池364.2.6 厌氧-水解酸化池（A1段）364.2.7 缺氧反应池（A2段）374.2.8 好氧反应池（O段）384.2.9二沉池404.2.10混凝反应、沉淀池404.2.11污泥浓缩池424.2.12污泥脱水间424.2.13综合设备间444.2.14值班及配电室454.3水质检测与化验454.4建筑设计及结构设计454.4.1设计依据464.4.2建筑设计464.4.3结构设计474.5电气设计504.5.1设计原则504.5.2机械设备504.5.3电气仪表与自控514.6采暖通风与空气调节534.6.1设计依据534.6.2主要内容534.6.3采暖设计544.6.4通风544.7给排水设计544.8主要设备及建（构）筑物554.8.1主要设备及材料表554.8.2主要建构筑物表575.管理机构、人员编制595.1管理机构595.2人员编制596.专项设计606.1节能专篇606.2环保专篇616.2.1设计依据和采用标准616.2.2建设地区环境现状626.2.3主要污染源626.2.4控制污染的对策636.2.5环保应急预案646.2.6结论656.3消防专篇656.3.1设计依据和基础656.3.2 工程概述666.3.3 总图布置666.3.4 建筑结构666.3.5 消防给水666.3.6 电气676.3.7 采暖与通风676.3.8 工艺676.3.9 结论676.4劳动安全卫生专篇676.4.1设计依据和标准676.4.2生产中不安全因素和职业危害分析686.4.3 劳动保护和安全措施686.5抗震设防707.项目招标718.工期安排728.1工程安排728.2工程项目实施计划表729.投资估算及资金筹措779.1编制说明及依据779.2资金筹措779.3废水治理工程投资估算表7710.运行费用8610.1计费标准8610.2运行费用估算8611.经济评价8811.1工程概况8811.2资金来源8811.3工程实施进度及投资分年使用计划8811.4流动资金来源及使用计划8811.5成本预测8911.6收费标准的确定9011.7评价指标计算9011.8盈亏平衡分析9111.9敏感性分析9211.10结论9212.工程效益9312.1企业经济效益预测9312.2环境效益预测9312.3社会经济效益预测9313.结论和建议9513.1结论9513.2建议9513.2.1建立用水制度，保证正常运行9513.2.2水质监测9513.2.3调试与试运行961.概 述1.1项目概况1.1.1项目名称某市桃源煤化工有限公司废水处理改造及废水回用工程1.1.2建设地点某市东南郊的桃源煤化工有限公司厂区内1.1.3编制单位某大学环保科技股份有限公司1.2可行性研究报告编制依据、原则及范围1.2.1编制依据1） 该可行性研究报告设计委托书2） 某市桃源煤化工有限公司煤气厂总体规划图纸及说明书3） 某市境内沿江生态环境建设及保护可行性研究报告（二OO年十二月）4） 某市流域水污染防治规划（二一年，某环保局）5） 当地环保部门关于污水排放的相关规定6） 国务院关于加强城市供水节水和水污染防治工作的通知(国发200036号)7） 国家现行的有关的规范、标准污水综合排放标准GB8978-1996室外给水设计规范GBJ13-86（1997年版）松花江水域污染防治规划（2006-2010）地表水环境质量标准 GB3838-2002鼓风曝气系统设计规程CECS114：2000给水排水工程结构设计规范GB50069-2002建筑地基基础设计规范GB50007-2002建筑抗震设计规范GB50011-2001建筑结构可靠性设计统一标准GB50068-2001采暖通风和空气调节设计规范GB50019-2004供配电系统设计规范GB50052-95低压配电设计规范GB50054-95民用建筑照明设计标准GBJ133-90民用建筑节能设计标准JGJ26-95工业与民用电力装置的接地设计规范GBJ65-83工业企业照明设计标准GB50034-92工业企业厂界噪声标准GB12348-90城市区域环境噪声标准GB3096-93混凝土结构设计规范GB50010-2002砌体结构设计规范GB50003-2001建筑结构荷载规范GB50009-20018） 某省及某市环境规划及有关法规1.2.2编制原则1） 认真贯彻“全面规划、合理布局、综合利用、化害为利、保护环境、安全节能、经济先进、造福民众”的基本方针。从全局出发，根据工程规模、经济效益、环境效益和社会效益，通过全面论证，做到实实在在的保护环境、技术先进、经济合理、安全适用；2） 走可持续发展的道路，坚持节能、清洁生产和总量控制的原则；3） 采用工艺先进、稳定可靠、管理方便的污水处理技术，以节约投资，降低运行费用；4） 设计必须符合适用的要求，选择的处理工艺、构筑物（建筑物）形式、主要设备、设计标准和设计参数等，最大限度地满足使用的需要，以保证废水处理厂功能的实现；5） 设计所选用的原始数据必须可靠、准确，并保证必要的安全系数。6） 设计中一方面尽可能采用合理工艺降低工程造价，选用质优价廉的设备；另一方面又必须保证在工程建成投入使用后，运行费用最低，取得最大的经济效益和使用效果；7） 设计中必须根据生产的需要和允许条件，在经济合理的原则下，尽可能采用能耗低、故障率低的设备。在机械化、自动化与仪表化程度方面，要从实际出发，根据工艺需要和具体设备的供应情况，妥善确定；8） 废水处理厂注意绿化。使美化的方式应和整个企业的环境相协调；9） 认真贯彻执行国家和地方有关部门制定的现行有关标准、规范和规定。1.2.3编制范围本报告为某市桃源煤化工有限公司废水处理改造及废水回用工程项目的可行性研究报告，包括基础资料、建设规模和处理程度的确定、推荐选用的最佳方案和工程技术论证等。厂外配套工程，供电、电信、道路等不在本报告编制范围内。1.3项目建设条件1.3.1 地理位置某桃源煤化工有限责任公司煤气厂（简称某煤气厂）位于某省某东南部，地处东经1302234-1302615，北纬464446-464901。该厂址北与农家屯，某水泥厂毗邻，西部一公里处是佳东火车站，西侧有音达木河由南向北穿过，汇入松花江。松花江干流位于厂区北部约15公里处。厂区占地面积25万平方米，其中建筑面积5.5万平方米，绿化面积3.75万平方米。厂内设有铁路专线，交通运输便利。1.3.2 地形地貌厂区周围区域的地貌分布有：剥蚀堆积山前冰水合地，松花江冲击平原高漫滩，音达木河河谷等。按地貌成因类型分述如下：1、 剥蚀堆积山前冰水台地分布于太平山，农家屯，双河屯一带。其组成物质上部为浅黄色、黄褐色粘土，亚粘土，下部为砂岩，页岩，沙砾岩。地势较高，地面海拔82.5-120米。 2、 堆积平原之高漫滩 分布于冰水台地以北至松花江岸的广大地带。组成物质上部为第四系沙砾石层，下部为白垩系砂岩、沙砾岩。地势平坦，地面海拔80-82.5米。1.3.3地质特征 厂区周围地层由老至新有中生代界下白垩系猴石沟组、第四系等。1、中生界白垩系下统猴石沟组广泛分布于山前冰水台地，高漫地的下部，岩性为砾岩、砂砾岩、凝灰质砂砾岩等。2、第四系 本区第四系地层由全新统冲击层，上更新统冲击冰水堆积层、中上更新统堆积层等。1.3.4 水文地质概况本区南部为丘陵区，出露元古界变质岩及白垩系碎屑岩，岩石裂隙发育，大气降水通过岩石裂隙渗入地下，以地下径流的方式补给冰水台地及高漫滩下部的基岩裂隙水，或以下降泉的方式排泄于山间沟谷之中。山前冰水台地由于覆盖有厚层亚粘土，影响大气降水的渗入，故多从地表径流的方式由高向低流入高漫滩，补给第四系沙砾石孔隙潜水。仅有极少量降水渗入地下，成为亚粘土微孔隙裂隙水。北部高漫滩有厚层砂及砂砾石层，岩石透水性强，加之地势平坦，为大气降水的渗入提供良好条件，并具有很好的储水构造。在大气降水、地表漫流、沟谷水的补给下，使第四系砂砾石层含有较丰富的地下水。潜水流向大致由南向北，排泄于松花江。综合厂区周围地区地层、岩性、水文地质特征。可分为如下含水层：、第四系砂砾石孔隙潜水、下白垩系砂岩、砂砾岩裂隙水、第四系亚粘土孔隙裂隙水本区地表水及地下水资源均较丰富。本区地下水开发利用程度不高，虽然自来水厂附近开采较集中，但由于含水层透水性较好，补给快，调蓄能力较强，所以没有造成区域性水位下降。由于地下水的开采，致使城区附近地下水多呈点状污染。1.3.5气象条件某位于北半球中纬，亚洲大陆东岸，处于季风影响区，属于中温带大陆性季风气候。该地区气温差异较大，季节气候变化明显，冬季漫长而寒冷，夏季较短，11月至3月为冬季；4月至5月为春季；6月至8月为夏季；9月至10月为秋季。某近十年平均气温3.7，最高气温35.4，最低气温-41.1。昼夜最大温差29.8。冬至日照高度角1949。全年日照时数2468.6小时。年平均风速3.6m/s，最大风速24.3m/s，常年主导风向南偏西45。年平均降水量557.6mm，降雨主要集中在7、8、9三个月。历史最大暴雨24小时降雨量118.8mm，最大降雪厚度480mm。最大冻土深度2.30m。标准冻结深度2.20m。无霜期135天左右。1.3.6 地震根据中国地震烈度区划图（1990年）的我省地震烈度区划，某市为地震烈度六度区。1.4公司概况1.4.1公司简介某桃源煤化工有限公司煤气厂（简称某煤气厂）位于某省某市市郊，地处三江平原腹地，厂区占地面积25万平方米，建筑面积5.5万平方米，绿化面积3.75万平方米，厂内设有铁路专线，交通运输便利。该厂于1991年初建设，1992年末正式投产。该厂由储运、炼焦、净化、动力四个车间及生产调度室、技术科、设备科、保卫科、材料供应科、行政办公室六个科室组成。厂内共有职工571人，其中管理人员42人，大专以上人员29人，中专以上人员500人，是一个员工队伍年青化、平均文化素质较高的现代企业。1.4.2公司主要产品及生产规模该厂现建有两座JN3288型捣固焦炉，年产冶金焦60万吨，煤焦油33.12万吨，粗苯8160吨，硫铵8640吨，日产焦炉煤气85.4万立方米，其中，焦炉自用煤气39.4万立方米，日供城市煤气46万立方米，现已实现城市居民供气1.5万户及部分餐饮业和工业供气。1.5企业给排水现状1.5.1废水污染和废水排放现状由于企业前身是90年代初国家建设的重点企业，作为某市的民心工程。厂址坐落在某市南郊，主要以提取地下水为主进行生产，取水能力200吨/时，原设计就考虑废水治理措施，但就目前的废水处理设施，设计时考虑对废水进行稀释的方法再进行处理，处理后的废水直接排入音达木河从而进入松花江。而且就处理工艺而言过于简单对焦化废水的水质分析不够全面。致使现有的废水处理设施不能够满足现有的企业的排污状况。现有废水处理设施运行不正常，尚未起到设计效果，且年久失修，使其废水处理设施的效率非常低。原有设施状况和工艺：生产废水沉淀除油池混凝除油池稀释水池调节池曝气池二沉池混凝沉淀出水在水量方面，随着生产状况的发展，水量已由原设计的700 t/d增至2900 t/d。在水质方面，水质已由原设计的含酚、氰稀释废水转变为综合性的焦化废水。因此，现有废水处理设施已无法满足实际生产的需要。由于多年企业靠政府补贴维持，且行业效益不稳定，企业体制改革刚结束。投入到废水治理工程上的资金不足，企业为此也正多方面地筹措资金。目前经过体制改革,企业已由国营企业发展为民营企业,依据“国家环保法”规定,按照松花江水域污染防治规划的要求，结合公司环保改造计划的安排情况,企业决定利用1年时间，在国家政策的支持下，采取措施降低用水、彻底解决废水超标排放问题，实现废水处理并达到回用及达标排放。1.5.2现有废水处理设施状况及价值现有废水处理设施一套，企业经过几次改制，生产不连续，维护保养不及时，现有的机械设备利用率不高，也不符合节能的要求，建议全部更换。原有的砖混构筑物已是破烂不堪，需重新建造。原有的调节池可维护再利用，但需要就池体进一步检测。因此，在新建项目的时候对原有设施的选用应慎重。1.6工程项目建设背景、目的及建设的必要性1.6.1流域水污染和污水处理现状的严峻现实我国被联合国列为世界上13个水资源匮乏的国家之一，严重的水环境污染使我国水资源短缺问题更为突出。水资源短缺和水环境污染所造成的“水危机”在我国已经成为严峻的现实，并已经成为制约我国社会、经济发展的重要因素。造成我国水环境污染的主要原因是城市污水和工业废水未能得到有效的处理。自1985年以来，我国污水的年排放量介于350400亿m3左右，1997年的污水排放量高达416亿m3。我国每年排入水环境的COD高达1757万吨。自二十世纪90年代以来，我国国民生产总值连续以8%11%的高速率增长，预计在二十一世纪前20年内我国经济增长将稳定保持在6%9%的速率。这一形势与水资源短缺和水环境污染之间的矛盾日益尖锐，如不加以有效的解决，必将导致大幅度的生态环境的破坏，使我国社会经济可持续发展面临严峻的挑战。这就是我国水环境污染与污水处理现状的严峻现实。随着松花江流域防治规划的出台，以科学发展观为指导，落实国务院关于落实科学发展观加强环境保护的决定，认真吸取松花江水污染事件教训，集中解决松花江流域的水污染隐患，对松花江流域的水污染点源建立水污染预警和应急处置系统，保证流域水质的安全。1.6.2本项目建设的必要性集团有限公司是以优质煤炭为原料生产冶金焦、城市煤气为主的大型股份制企业，其前身是90 年代初政府重点建设的民心企业之一。公司位于某市南郊松花江支流音达木河河畔，生产排水口直接排入音达木河，经音达木河流入松花江，流经距离大约15公里。生产用水主要提取地下水，目前给、排水量120.8t/h，即2900t/d。在煤气厂的生产过程中，有很多工段都要产生污染物浓度很高的生产废水，这其中的熄焦水、剩余氨水、蒸氨废水、冷凝水、焦油废水、终冷和粗苯分离废水等含有大量的酚、氰等有害物质，对环境的影响很大。且煤气厂废水水质比较复杂，从检测资料来看，可知其废水具有如下特点：1）、成分复杂，有多种有机、无机物混合而成；2）、废水中含分散度很高的乳化焦油；3）、焦油微粒及悬浮物带负电荷，其电动电位为100号伏左右；4）、自然沉淀率低；5）、水质波动大，随各工艺操作规律变化。某桃源煤化工有限公司生产用水及排水的现状：1、生产废水：从建厂以来此部分生产废水通过地下水稀释后进入现有的废水处理站，通过现有污水处理设施处理后排至音达木河后流入松花江干流。水量在120.8t/h。目前此部分虽经处理但出水水质很不稳定，稀释水量过大（50%），不符合节能及清洁生产的要求，现公司已经将此部分作为企业技术改造的一部分，技术论证工作已经开始。2、企业的熄焦用水、水封用水及锅炉排渣除尘用水均来自厂区生产用的地下水。水量比较大，且间歇性强。目前此部分用水将计划采用废水处理站的处理后的达标排放废水进行循环再利用。这样节省了大量的生产用的地下水，带来了可观的经济效益和环境效益。综上所诉，目前企业废水排放量2900t/d，最高日可达到3600 t/d。而其中1/4的水量可循环再利用，其价值非常高。另外的处理至达标排放水量通过管网排入收纳水体。（具体水量分配请见水量平衡图）这样，企业的生产用水量可由原来的2900t/d降至2175t/d以内，每日少排废水量725t。按年企业生产工作日365天计算，减少年废水排放量264625t，减少年COD排放量275.21吨。同时企业减少用水量，带来了巨大的经济效益，环境效益和社会效益。作为东北老工业基地之一的某桃源煤化工有限公司为国家的建设和发展做出了巨大贡献。如果由于污水处理问题影响了企业的发展和生存，不但对当地的经济发展不利，将直接影响就业、社会稳定，也将对整个行业带来不利影响。松花江是我们的母亲河，减少污染物向母亲河排放，治理好松花江是“功在当代，造福子孙”的大事，国家已将松花江水污染防治做为重点来进行治理，松花江水污染防治十一五规划的编制工作已经基本完成，松花江将和三河三湖一样，列为流域水污染治理的重点。这标志着松花江总体治理工作进入全面推进、重点突破的崭新阶段。做为一个企业在松花江水污染防治工作上应责无旁殆。该项目的建设对环境保护、减少对松花江的污染、保护松花江流域的水生态环境及公司的生存发展都具有重大及深远的意义。1.6.3本项目建设的实施计划某桃源煤化工有限公司认识到清洁生产、污水治理、保护饮用水源已势在必行，已经召开股东大会依据国家“十一、五”环境规划要求，制定了某桃源煤化工有限公司“节能、污染治理”计划。计划要求在国家有关环保政策支持下，利用1年时间对公司生产所排污染物进行彻底治理。今年开始建设“某市桃源煤化工有限公司废水处理改造及废水回用工程”。焦化废水水质、水量与焦化化产回收工艺密切相关, 焦油精加工时, 有无粗苯对废水中污染物种类、浓度、水量有较大影响。今年通过企业体制的改革投入了一定的资金对原生产工艺进行了改造。改造后的煤气化工厂焦化回收工艺, 除了原有的鼓风冷凝、硫铵、粗苯回收等工序外, 还增加了电捕焦油、煤气脱硫和蒸氨等工序。大大改善了环境污染，使污染因子降低到历史最低水平。废水处理及回用项目计划于2006年底开始分期启动，下一年第一季度开始该项目的设计准备工作，结合同类生产厂家将该工程切合实际的实施下去。第二、三季度进入到施工阶段，第四季度实现废水达标排放及废水回用。废水综合治理项目的建设将有利于保护企业附近饮用水源地安全，同时对松花江流域的水生植物及生态环境保护起到积极的作用。1.7工程建设的可行性（一）经济可行性其一，企业改制后的发展壮大，为污水治理系统改造工程项目投资来源提供了基本资金保证。其二，国家对东北老工业基地的返哺政策以及对松花江流域治理的重点扶持政策，为企业对污水治理提供了的机遇。（二）技术可行性通过近年来企业对厂区排放的水质和水量的检测资料，并综合了同类生产厂家的成功地范例（宝钢焦化厂、常州焦化厂、福建三钢焦化厂等等），A2/O结合物化的工艺在实际生产中得到了首肯。对现有污水处理设施的改造技术论证正在进行中，并已通过了专家的多次论证，具体的设计工作将开始。2.项目建设内容及规模2.1项目建设内容本项目由分两部分实施：1）生产废水生化处理及废水回用工程2）生产回用水的管网改造工程2.2项目建设规模某桃源煤化工有限公司废水来源主要是：各主要工段废水排放量如煤气冷凝水、煤气站冷却水、冷凝排水、剩余氨水、蒸氨水、粗苯工段及生活污水组成。上述综合废水的建设目标，生产废水和生活污水的实际排放量现拟建一规模120.8t/h，即2900t/d，的废水及回用水处理站。2.3项目建设系统水量平衡图生产废水预处理废水处理站达标排放（2900t/d） （2175t/d）熄焦、除尘 （725t/d）3.项目建设技术方案确定3.1废水治理工程设计处理水量及工艺的确定煤气厂生产焦化废水治理循环利用工程处理规模按2900m3/d进行设计。根据水质不同，分别对排污点进行预处理和利用，以减少排水量和处理负荷。焦化废水是煤制焦炭、煤气净化过程中产生的废水，主要由剩余氨水（煤气冷凝液）组成。经过脱酚、除苯、硫铵生产等回收工序后，已得到初步净化。因受原煤性质、产品回收效果等因素的影响，焦化废水水质成份略有差异，但其污染物一般由NH3-N、含氰化合物、含硫化合物、硫氰盐和酚类化合物、多环芳香族化合物及含氮、氧、硫的杂环有机化合物组成，总体性质表现为油及NH3-N浓度高、有毒及抑制性质物质多、生化性差、污染严重，是一种较难处理的工业废水。近几年国内出现了一些新的焦化废水处理工艺，形式多种多样，大致可分为生物脱氮、湿式氧化、烟道气处理剩余氨水等几种工艺路线。就本工程而言，通过论证建议采用生物脱氮的工艺（A2/O）为主，前置预处理，在生化出水后用混凝沉淀加以强化以确保出水的水质指标。3.2废水治理工程设计参数3.2.1废水设计水量根据公司规划，生产废水处理规模按2900t/d进行设计，小时处理水量120.8m3/h。3.2.2废水设计水质根据建设单位提供的资料，进水水质按如下指标来设计：废水的污染物指标为： 单位：mg/L指 标CODcrBOD5SSNH3-N挥发酚CN-石油类PH数 值2150-5180500-153080-404115-30443-4018-5049-1307-9.38平均值25008001552503103270.248.7此数据平均值为加权平均值出水水质煤气厂生产焦化废水经生化处理后的废水实现废水回用，满足生产工艺水质的要求，各项指标按中华人民共和国污水综合排放标准（GB8978-1996）二类一级标准执行。排放标准(GB8978-1996二类一级) 单位：mg/L项 目CODcrBOD5SSNH3-N挥发酚CN-石油类pH标 准1003070150.50.510693.3废水生化处理工艺的确定3.3.1工艺流程确定的原则水处理工艺的选择是工程建设实施的关键。处理工艺是否合理直接关系到水处理系统的处理效果、出水水质、运行稳定性、建设投资、运行成本等。因此，必须结合实际情况，综合考虑各方面因素，慎重选择适宜的处理工艺，以达到最佳的处理效果和经济效益。废水处理厂建成以后所面临的主要问题是运行和管理问题。这就要求整个污水处理系统易操作、易维护、运行稳定、管理方便，这也是保证污水处理厂正常运行的一个关键。一般从以下几个方面考虑： 工艺流程应根据原水水质，处理程度，以及方法应符合现行的国家和地方的有关规定，处理后水质应符合有关用水和排放的标准要求。 应综合考虑建厂规模、投机费用和运行费用，参照相似条件下水处理厂的运行经验，结合当地实际财力，进行技术经济比较后确定。 应充分利用当地地形、地质、水文、气象等自然条件及自然资源。 污水处理应充分考虑排放水体的稀释、自净能力，根据污水处理程度来选择流程。 流程选择应妥善处理技术先进和合理可行的关系，并考虑远期发展对水质水量的要求，考虑分期建设的可能性。 流程组合的原则应当是先易后难，先粗后细，先成本低的方法，后成本高的方法。3.3.2废水中污染物去除技术研究及比较为了选择出最佳的工艺路线，合理的技术参数，制定出最优化的工程方案，我们针对焦化废水中存在的污染物类别、数量和特性进行详细分析，对混凝、沉淀、气浮、过滤、离子交换、膜处理方法和生物处理方法等多种工艺做了深入比较，为选择出本工程的工艺流程奠定了基础。主要处理方法综述如下：1）预处理单元-油类、悬浮物的去除预处理的主要目的是去除废水中的油, 为生化反应创造合适的进水条件。预处理主要设施包括重力除油池、事故调节水池、浮选除油池、油渣分离池和轻油分离池。原水中焦油、悬浮物的去除是非常重要的，去除水中焦油、悬浮物的方法很多，主要有混凝气浮（或沉淀）法、过滤法和膜分离法等。当水中油类、悬浮物较多时，混凝气浮（或沉淀）法可以通过药剂的作用将废水中的较高的油及悬浮物有效地去除；当水中油及悬浮物较少时，可以采用过滤法和膜分离法。其中混凝气浮法需要投加混凝剂，运行费用较高；膜分离法对悬浮物去除效果比较好，出水水质好，但要求有严格的预处理设施同时产生相当数量的浓缩液需要处理，运行费用很高；简便易行且去除效果较好的方法是气浮及重力分离法。根据以上论述，结合实际水质情况分析，本工艺直接采用格栅截流去除水中的粒径较大悬浮物，然后通过隔油池、气浮池去除大部分油类及悬浮物。2）生化处理单元-有机物、NH3-N的去除生物处理的主要目的, 是通过微生物( 活性污泥)的生物化学反应来降解焦化废水中的有毒有害物质,降低废水中COD、氨氮等污染物的含量。主要设施有:厌氧池、缺氧池、好氧池、中间沉淀池、废水回流设施、加药和消泡设施。水中有机物较为有效的去除方法主要为活性污泥法、生物膜法、厌氧生化法、高级氧化法等；考察焦化废水的水质，结合多种处理方法的优缺点，再根据本设计原水水质分析，本着投资省、运行费用低、处理效果好的原则，决定选用具有生物脱氮功能的A2/O为核心的处理方法。A2/O法，即在A/O法流程前加一个厌氧段，在本工程中厌氧段控制在水解酸化的阶段，这样能够减少池容，降低控制条件，便于工艺系统控制同时达到设计目的。在厌氧水解段废水中难以降解的有机物开环变为链状化合物，链长的化合物开链变为链短的化合物。这些有机物进入缺氧段就能成为可利用的碳源。因而处理效果较A/O法好，且勿需投加碳源，但厌氧水阶段的控制条件，应根据各焦化厂废水排放的实际水质状况，选择合适的工艺控制参数。3.3.3焦化废水处理工艺综上所述，确定焦化废水处理工艺流程如下：事故池 废水格栅隔油沉淀池调节池气浮池 水解酸化池(A1)混合液回流 缺氧池（A2） 好氧池（O）二沉池混凝沉淀池达标排放污泥回流 贮水池干污泥 压滤机浓缩池污泥池 熄焦、除尘焦化废水生化处理工艺流程3.3.4焦化废水处理工艺介绍：来水经隔油、气浮预处理后, 进入升流式水解酸化池( A1) 。水解酸化对于焦化废水的处理十分必要,难降解的多环芳烃和杂环化合物, 如吲哚、喹啉、多环芳香物族等经水解和产酸能转化为如乙酸、丙酸等有机酸这类简单的低分子化合物, 为后续的处理提供易于氧化分解的有机物, 即提高废水的可生化性。消除了吲哚、喹啉对好氧微生物初期的抑制作用, 提高了吲哚、喹啉、萘、咔唑、联苯、三联苯、吡啶等的好氧降解性能。同时, 经水解酸化产生的易降解有机物, 可以作为共代谢物促进微生物在厌氧阶段或后续阶段对难降解有机物的代谢能力, 减轻好氧阶段的负荷, 为下一步好氧处理创造了条件, 有利于脱氮和硝化。缺氧( A2) 段的功能主要是去除COD 和NOx-N, 是脱氮装置的关键部位一。主要反应是一个以好氧池回流的NOx-N 为电子受体, 以有机物为电子供体, 将NOx-N 还原为N2 排入大气, 同时将有机物降解, 并产生碱度的过程。与其他脱氮除磷工艺有所不同, 在此阶段还能去除大量难降解有机物, 主要为稠环芳香烃和杂环化合物。NOx-N 还原为N2 的过程进行得是否彻底, 关键在于可被微生物利用的电子供体的量即C/N比(COD/NH3-N)。由于焦化废水为难降解污水, 一方面好氧硝化池的出水COD 偏低, 且主要为难生物降解有机物, 所以池中COD 有一部分是无法作为电子供体利用的; 另一方面, 共质代谢作用要求去除难降解有机物需大量可降解COD。因此, 焦化废水在反硝化段需要比一般废水更高的C/N 比。好氧处理( O 段) 的主要作用是去除COD 和NH3-N。由于进水中的有机物浓度高, 生化反应的初始阶段异氧菌占优势, 主要发生含碳有机物的生物降解, 当含碳有机物浓度降到一定程度, 硝化菌的硝化作用在反应中成主生化反应过程。除了硝化菌的作用外, 异氧菌和硝化菌在生长过程中的同化作用和好氧池的曝气吹脱作用也可以去除一部分NH3-N。在硝化过程中要消耗碱度。由于缺氧池所补充的碱度有限, 当废水本身所含碱度不能满足硝化要求时, 会使pH 值下降而最终抑制硝化菌的活动。因此, 可以在好氧池外加一些Na2CO3 来提高好氧池后段的碱度, 促进硝化反应的进行。后混凝处理, 主要通过物理化学法进一步去除废水中的COD 和SS, 主要包括混合反应池和混凝沉淀池。混合反应池的中间沉淀池部分出水进入混合反应池, 并加入混凝剂PFS、PAM, 以去除废水中悬浮物。混凝反应后的废水在混凝沉淀池进行泥水分离后外排,沉淀于池底的污泥再进一步脱水处理。3.3.5焦化废水处理工艺重要参数的影响1） 回流比的影响增大系统的回流比, 对系统提高去除COD 和脱氮的效果有益, 同时可以防止大量NOx-N 在二沉池产生反硝化导致污泥上浮。然而回流比大, 意味着动力消耗增大, 而且混合液中较高的溶解氧回流到起反硝化作用的缺氧池中, 势必会造成缺氧池中溶解氧浓度过高, 而缺氧池中反硝化菌利用硝酸盐和亚硝酸盐被还原过程产生的能量作为能量来源, 但这些反硝化菌是碱性菌, 在有分子态溶解氧存在时, 反硝化菌将分解有机物来获得能量而不是还原硝酸盐或亚硝酸盐, 即反硝化菌选择O2 为电子受体, 而不是NOx-N, 从而影响反硝化效果。反硝化效果与回流比的关系为:R= r/( 1+ r)式中: R最大脱氮率; r硝化液回流比。因此, 在运行过程中, 回流比的确定, 应视进水量与NH3-N 含量以及溶解氧含量而定。通过大量数据和同类生产厂家的实际运行状况证明,混合液回流比控制在35 之间, 反硝化效果很好。污泥回流比控制在100%左右。2）、 C/N 比的影响为了保证系统硝化与反硝化反应的顺利进行, 保持系统合适的C/N 比极为重要。本工艺是一种前置反硝化生物脱氮工艺, 以进水中含碳有机物和内源代谢产物为碳源, 省去外加碳源, 并可获得满足系统要求的C/N 比, 保证了反硝化反应的正常进行。本工艺进水中的C/N 比约为10, 通过向好氧池内投加Na2CO3,以此增加硝化段的碳源, 同时提高了硝化段的pH 值,保证了出水pH 值处于达标状态。3 ）、溶解氧的影响硝化过程需要消耗大量的氧, 氧的多少直接影响NH3-N 的硝化效果。理论上氧化1mg 氮需4.57mg 氧,目前本工艺好氧段溶解氧质量浓度控制在2mg/L5mg/L 之间。反硝化段则不需要有太多的溶解氧, 因此,反硝化段以NOx- 为氧化剂, 太多的氧将抑制NOx- 的还原, 故将缺氧池溶解氧质量浓度控制到 0.4 mg/L。4）、 温度的影响温度过高或过低都会使反应速率降低。温度过高时, 微生物细胞原生质凝固, 使酶作用停止, 造成硝化菌大量死亡; 温度过低时, 微生物作用减弱, 活动受到抑制。故在运行过程中温度指标非常重要, 本系统将温度控制在2030之间。3.3.6去除效率预测去除效率预测表处理单元COD(mg/L)BOD(mg/L)SS(mg/L)NH4-N+去除率指标去除率指标去除率指标去除率指标原水2500800155250格栅隔油沉淀池10%22505%76040%93-250气浮池调节池15%191210%68475%23.520%200厌氧-水解池10%1721-684-10%180缺氧池70%516.560%273-180好氧池沉淀池80%10590%30.595%23.595%9混凝沉淀池12%90.65%28.530%16.5-9去除效率预测表（续）处理单元挥发酚(mg/L)CN-(mg/L)石油类(mg/L)pH去除率指标去除率指标去除率指标原水3103270.248.7格栅隔油沉淀池-310-3280%56.2-气浮池调节池20%24815%27.285%8.42-厌氧-水解池70%74.450%13.6-8.42-缺氧池50%37.230%9.52-8.42-好氧池沉淀池99%0.3796%0.38-8.42-混凝沉淀池3%0.362%0.378%7.756-9其它指标通过本工艺处理后，均达到排放标准。3.4废水处理厂厂址选择废水处理厂的厂址确定是一个十分重要的问题，它对基建投资及运行管理都有很大影响。在选厂址时，在考虑总体规划的基础上，还遵循了如下原则：(1)设在总排水干管的下游，减少不必要的提升费用；(2)考虑厂址的工程地质情况，尽可能节省造价，方便施工；(3)厂址应选择考虑位于整个企业厂区的下风向，厂区的边端；(4)厂址选择考虑距离主要排污点较近，减少管道长度。(5)厂址选择考虑远期发展的可能性，为以后的扩建留有余地。4.工程设计4.1厂区平面设计4.1.1平面布置的原则1）各处理构筑物间的连接管、渠，便捷、顺直，避免迂回曲折。2）各处理构筑物间应保持一定的间距，以保证敷设管、渠及施工的要求。3）各处理构筑物在平面上，尽量紧凑，缩小厂房的建筑面积，降低工程造价。4）其他配套工程应满足相应规范之规定。4.1.2占地面积污水综合治理改造工程项目占地面积为 3780 m2。4.1.3平面位置1）根据废水站选址的地形，生产废水排放引入方向充分考虑标高和排水纳污水系统方位、主风向、交通途径以及“环境影响评价”等因素，并按治理工艺流程进行总体布置，力求紧凑合理美观实用和便以运行管理，还应考虑扩建的规划留地。2）因地制宜，充分结合现场地形地貌和水文地质等自然条件，进行水工构筑物与辅助建筑物及道路的竖向布置，标高选择恰到好处，以减少土方工程量和日后运营节省污水提升的能耗。本工程生产、生活用水由厂区已建成管网供给，分别由支管接入各用水单元。4.2焦化废水生化处理及回用单元设计焦化水处理系统按2900m3/d进行总体布局，和厂区其他建构筑物协调一致。4.2.1格栅井废水经格栅截除较大的杂物，防止堵塞水泵、管道等。保证后续污水处理设备的有效运行。格栅井，采用钢筋混凝土结构。格栅各项参数如下：1）设计水量：120.8m3/h；2）过栅流速：V0.7m/s；3）栅条间距：b10mm；4）栅条宽：S10mm；5）格栅与水平面倾角75格栅B=0.8m；6）设备型号：XGS8007）电机功率：1.1kw8）格栅井尺寸：2.02.02.2m4.2.2隔油沉淀池通过斜管的设置，将废水中的油类部分去除。同时经重力作用，使废水中的泥沙沉淀下来。定期清除沉淀池的泥沙。1）停留时间：1.8h；2）构筑物尺寸：LBH=1064.0m，有效水深3.5m；3）隔油沉淀池出水采用重力三角堰出水。池内设置斜管和撇油装置。池底设有污泥斗，排泥泵定期排泥。污泥泵两台，N1.5KW4.2.3气浮池平流式分压气浮池，溶气系统由溶气水泵、空压机、溶气释放器及加药系统组成，采用行车式传动刮泥机刮渣，回流水为气浮池出水，回流比为200%。利用溶气水在减压过程中释放出直径为30120m的气泡，并投加絮凝剂以去除乳状油和胶状油，削弱油类物质对后续生化处理的影响，气浮出水自流入调节池，浮油由储油池储存定期外运回收。设计参数如下：1）停留时间：2.2h，2）构筑物尺寸：LBH=1563.5m，有效水深3.0m；3）数量：1座4）池子结构：钢筋混凝土5）溶气装置，加药装置，刮渣装置等各一套。4.2.4调节池在废水进入生化处理系统前起到调节水量及均化水质的作用。为了防止有部分比重较大的颗粒在调节池中沉淀，以及强化调节池的均化水质的作用，因此在调节池中设置水下搅拌器。设计参数如下：1）停留时间：8.0h2）构筑物尺寸：LBH=239.05.0m，有效水深4.5m；3）数量：1座4）池子结构：钢筋混凝土5）飞力潜水搅拌器4台，型号：S4410， N=0.9kw6）提升泵三台，型号：65WQ30-28-44.2.5 事故池当企业生产状况不正常时或污水处理站发生事故时，将生产废水直接排入事故池，以等待事故检修。经过事故池的调节水量的作用，废水将不会对周围环境造成不良的影响。设计参数如下：1）停留时间16.0h2）构筑物尺寸：LBH=26.0155.0m，有效水深4.5m3）数量：1座4）池子结构：钢筋混凝土5）事故泵三台，型号：80WQ50-25-7.54.2.6 厌氧-水解酸化池（A1段）升流式厌氧复合反应池的底部为水力布水，上部装有半软性填料。（Y-l50 型半软性填料, L=2850mm)由于焦化废水中的有机物主要以酚类化合物、多环芳香族化合物及含氮、氧、硫的杂环有机化合物为主，可生化性差，B/C为0.20.3。故设此段为进行厌氧消化的酸化水解阶段，将废水中一些生物难降解的单环、杂环类化合物及大分子有机物转化为易于生物降解的小分子有机物（如有机酸），以提高废水的可生化性，有利于反硝化反应的进行和COD的最终降解。同时，池内设置潜水搅拌机搅拌混合。设计参数如下：1）停留时间10.0h2）构筑物尺寸：LBH=21.012.05.0m，有效水深4.5m3）数量：1座4）池子结构：钢筋混凝土5）潜水搅拌机：四台，型号：S4430，N=2.3kw6）半软性填料：Y-l50 型半软性填料, L=2850mm，V=175m34.2.7 缺氧反应池（A2段）采用推流式活性污泥法，利用潜水搅拌机搅拌混合。来自水解池的废水与好氧池出水回流的含有硝态氮和污泥的混合液在此进行反硝化反应，同时降解部分COD。池内设有半软性填料。所谓反硝化是指在缺氧条件下，水中硝态氮（NO3-N）在反硝化菌的作用下，被还原成氮气的过程。从氧化还原的角度来看，该过程可表示为：Ared + NO3- 反硝化菌 N2 + Aox式中NO3-为电子受体，Ared为电子供体，可以是任何能提供电子，且能还原NO3-的物质，包括有机物、硫化物、H2等。这里的反硝化主要是指利用有机物的异养反硝化。设计参数如下：1）停留时间18.0h2）构筑物尺寸：LBH=12.019.55.0m，有效水深4.5m3）数量：2座4）池子结构：钢筋混凝土5）潜水搅拌机：八台，型号：S4430，N=2.3kw6）半软性填料：Y-l50 型半软性填料, L=3500mm，V=255m34.2.8 好氧反应池（O段）来自缺氧池的废水在好氧池内进行有机物的最终降解和硝化反应。所谓硝化是指在好氧条件下，水中的氨在亚硝酸菌和硝酸菌的作用下被氧化为硝酸的过程，其反应可表示为：NH4+ + 2O2 硝酸菌、亚硝酸菌 NO3- + 2H+ + H2O + 能量完成有机物降解和硝化反应的废水，一部分进入二沉池，一部分由泵提升回流至缺氧池进行反硝化反应，使废水中的NO3-最终以氮气的形式从废水中降解。为了满足生化要求, 通过设置的微孔曝气器来增加废水中的溶解氧, 为微生物提供氧和对混合液进行搅拌。另外, 还投加纯碱( Na2CO3) 和磷酸盐, 纯碱按好氧池混合液流向分段投加。当好氧池泡沫多时, 打开消泡水管阀门进行消泡。好氧池控制工艺参数为: DO 2mg/L5mg/L, 磷酸盐约3mg/L, pH 7, 水温1825( 不得急剧变化) , 碱度( 以CaCO3 计)l50mg/L, 固体悬浮混合液( MLSS) 3000mg/L 以上设计参数如下：1）停留时间30.0h2）构筑物尺寸：LBH=21.016.05.0m，有效水深4.5m3）数量：2座4）池子结构：钢筋混凝土5）罗茨风机：三台（两用一备），型号：SSR125A，N=11kw特性：该风机的优点高效节能，鼓风机进口安装消声器一套。同时鼓风机房采用隔音材料隔音。设备安装采用减振措施。6）曝气系统：两套（D215曝气头若干）7）消泡装置：两套4.2.9二沉池采用竖流沉淀池，在沉淀池中，污泥与清水分离。一部分污泥回流到缺氧池，剩余的污泥进入污泥池及污泥浓缩系统，上清液流