用水废水化学基础.docx
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用水废水化学基础
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1.焦化污水的来源、组成及危害
焦化污水是在煤的高温干馏、煤气净化以及化工产品精制过程中所产生的，其主要来源有三个：
一是剩余氨水，它是在煤干馏及煤气冷却过程中产生的污水，其水量占焦化污水总量的一半以上，是焦化污水的主要来源；二是在煤气净化过程中产生的污水，如煤气终冷水和粗苯分离水等；三是在焦油、粗苯等精制过程及其它场合产生的污水。
焦化污水的组成十分复杂，浓度高、毒性大。
核磁共振——色谱分析显示：
焦化污水中含有数十种无机和上百种有机化合物。
其中无机化合物主要是氨氮、硫氰化物、硫化物、氰化物等。
有机化合物主要为单环或多环芳香族化合物，含氮、硫、氧的杂环化合物，如高浓度的酚、萘、苯胺、苯并芘等。
通常焦化污水的COD浓度为3000~5000mg/L，氨氮浓度为200~500
mg/L，BOD
5
/COD
cr
在0.3~0.4之间。
焦化污水含有许多高毒性难降解有机物，对生态环境危害极大，如酚类化合物可使蛋白质凝固，对人类、水产及农作物都有极大危害。
氨氮是水体富营养化的主要污染物，近年来，国家不仅对COD的排放做了严格的规定，对氨氮的危害也越来越重视，并对氨氮的排放也做了严格的规定。
含氮化合物导致水体污染和水质富营养化的现象日益严重，其
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危害表现在以下几个方面：
消耗受纳水体中的氧，导致水中溶解氧急剧降低，使水体出现亏氧，使水变质，造成恶臭；对于具有饮用功能的水体，若受到氨氮污染，在加氯消毒时，水中的氨氮会与氯及其中所含的溴反应生成氯胺或三氯甲烷，而且三氯甲烷具有较强的致癌作用成为危害公众健康的一大隐患；氨对鱼类有毒害作用，当水中氨含量达到0.3mg/L以上时，就会导致鱼类死亡；导致水体富营养化，使水体中藻类大量繁生，从而也使水质恶化变臭，尤其对沼泽、湖泊等封闭水域的危害更大，并对饮用水源、水产业和旅游业造成危害；水中含有氨氮会对铜制设备造成腐蚀；农业灌溉用水中TN含量如超过1mg/L。
作物吸收过剩的氮能产生贪青倒伏现象。
2.废水常见处理方法
废水处理方法大体可分为：
物理处理法、化学处理法、物理化学处理法和生物处理法。
⑴物理处理法
物理处理法可分为调节、离心分离、沉淀、过滤等。
⑵化学处理法
化学处理法可分为中和、化学沉淀、氧化还原等。
⑶物理化学处理法
可分为混凝、气浮、吸附、离子交换、膜分离等方法。
⑷生物处理法
可分为好氧生物处理法、厌氧生物处理法。
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3.我国通常采用的处理方法
目前我国通常采用以下处理方法处理焦化废水：
⑴物化处理法
这种方法是对炼焦工艺产生的废水，首先进行预处理，然后再采用其他物化方法进一步深度处理。
例如蒸氨法等。
⑵生物处理法
A/O法，A/O法，SBR法等。
A/O法是缺氧—好氧工艺的简称，它对易于生物降解的污染物是有效的，但对于喹啉、吡啶和异喹啉等难降解有机污染物却很难处理。
另外A/O法具有水力停留时间长、回流比大、投资和运行费用高，活性污泥一旦受到冲击，恢复时间长的缺点。
A/O法是厌氧—缺氧—好氧工艺的简称，该工艺同时具有脱氮除磷的功能，但是这种方法工艺流程较复杂，运行成本高于A/O工艺。
SBR法是序批式活性污泥法的简称，它是在同一反应器内，通过程序化控制充水、反应、沉淀、排水、闲置等五个阶段，完成缺氧、厌氧和好氧过程，实现对废水的生化处理。
SBR法耐冲击负荷能力高，处理能力强，沉降性能好，可抑制污泥膨胀。
但是由于SBR工艺自身条件所限，不能采用充分长的周期进行硝化反硝化脱氮，因此，在处理含高浓度氨氮、高浓度难降解有机物的焦化废水方面脱氮率不高，未能到达推广应用的程度。
⑶多级物化处理法
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此法包括了混凝沉淀法和活性炭吸附法等。
国内绝大多数的焦化及煤气厂对焦化废水的处理方法是将上述方法按不同的方式进行组合，从而达到排放标准排放或回用。
4.污水处理常用词语
⑴微生物
微生物是一类形体微小、结构简单、必须借助显微镜才能看清它们面目的生物。
它包括细菌、病毒、藻类、原生动物和后生动物等生物，不是分类学的概念，而是一切微小生物的总称。
⑵生化处理
生化处理也称为生物化学处理，简称为生化法。
生化处理法是处理废水中应用最广泛且比较有效的一种方法，它是利用自然界中存在的各种微生物，将废水中有机物分解和向无机物转化，达到净化水质，消除其对环境污染和危害的目的。
可分为好氧生化处理及厌氧生化处理两大类型。
⑶化学需氧量（COD）
化学需氧量（COD），是指在酸性条件，用强氧剂氧化废水中的有机物所消耗的氧量，以氧的毫克/升表示。
化学需氧量反映了水中受还原性物质污染的程度。
水中还原性物质包括有机物，亚硝酸盐、亚铁盐、硫化物等，而水被有机物污染是很普遍、主要的，因此化学需氧量也作为有机物相对含量的指标之一。
⑷生化需氧量（BOD）
生化需氧量（BOD）是废水中可生物降解的那部分有机物在微
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生物作用下氧化分解所需的氧量。
BOD
5
为五天生化需氧量，这相
当于比较容易被微生物分解利用的有机物量，是指在温度20±1℃，培养5天，水中有机物被微生物降解所消耗的氧量，以氧的毫克/升（mg/L）表示。
⑸氰化物
氰化物特指带有氰基（CN）的化合物，其中的碳原子和氮原子通过叁键相连接。
这一叁键给予氰基以相当高的稳定性，使之在通常的化学反应中都以一个整体存在。
⑹酚
酚类化合物的种类很多，它们是苯环或其他芳香环上的氢被羟基（-OH）取代而得到的一类羟基与芳香环直接相连的化合物，简称为酚。
⑺色泽和色度
色泽是废水中的颜色种类，通常用文字描述。
色度是指废水所呈现的颜色深浅程度。
色度的两种表示方法：
①铂钴标准比色法：
规定在1L水中含有Pt1mg及Co0.5mg所产生的颜色深浅为1度。
②稀释倍数法：
将废水按一定的稀释倍数，用水稀释到接近无色时的稀释倍数。
5.废水排放标准
国家标准《污水综合排放标准》（GB8978-1996）。
该标准按污水排放去向，分年限规定了69种污染物最高允许排放浓度及部分行业最高允许排水量。
该标准适用于现有单位水污
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染物的排放管理，以及建设项目的环境影响评价、建设项目环境保护设施设计、竣工验收及其投产后的排放管理。
该标准将排放的污染物按其性质及控制方式分为两类。
第一类污染物是指总汞、烷基汞、总镉、总铬、六价铬、总砷、总铅、总镍、苯并（α）芘、总铍、总银、总α放射性和β放射性等毒性大、影响长远的有毒物质，此类污染物一律在车间或车间处理设施排放口采样。
第二类污染物，是指pH值、色度、悬浮物、
BOD5、COD、石油类等。
该标准规定了1998年后新建焦化企业的最高允许排水量为1.2m/t（焦炭）。
各污染物最高允许排放浓度分别为：
表1.1
焦化行业污染物最高允许排放浓度
单位
mg/L
项目
级别
SS
5
BOD
COD
挥发酚
总氰化物
氨氮
一级标
准
≤70
≤20
≤100
≤0.5
≤0.5
≤15
二级标
准
≤150
≤30
≤150
≤0.5
≤0.5
≤25
三级标
准
≤400
≤300
≤500
≤2.0
≤1.0
未作规定
三、项目背景
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山东省浩宇物质集团有限公司主要是以生产焦炭及其化学产品回收为主的企业，目前焦炭生产能力为130万吨/年。
三、焦化废水处理规模及工艺概述
1、处理规模、污水来源及水质
本项目生产污水主要来自炼焦过程中产生的蒸氨废水、冷凝水、终冷塔冷凝液、煤气管道冷凝水、地坪冲洗水、泵轴承冷却水、生活用水等过程产生的污水。
水质见下表：
来水水质
pH
COD
Cr
（mg/L
）
NH-N
（mg/L
）
挥发酚
（mg/L
）
SS
（mg/L
）
氰化物
（mg/L
）
石油类
（mg/L
）
7.0~9.
0
<3500
<200
<700
<300
<20
<50
注：
pH值无量纲
2、处理规模
本方案是根据山东省浩宇物质集团有限公司提供的资料和按设计污水处理规模130m/h（即3120m/d）。
3、出水水质
本项目焦化污水经处理后达到国家《污水综合排放标准》（GB8978-1996）中规定的“一级”标准。
出水水质情况见下表。
出水水质
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pH
COD
Cr
（mg/L
）
NH-N
（mg/L
）
挥发酚
（mg/L
）
SS
（mg/L
）
氰化物
（mg/L
）
石油类
（mg/L
）
6.0~9.0
≤100
≤15
<0.5
<100
<0.5
<10
注：
pH值无量纲
4、工艺：
针对焦化污水具有氨氮含量高、有机物含量高、C/N比低、可生化性差等特点，本设计采用以生化处理“SH-A节能型强化生物脱氮除碳工艺”为主的组合工艺进行处理。
5、工艺特点
“SH-A节能型强化生物脱氮除碳工艺”工艺设计的最突出优点是：
（1）“SH-A节能型强化生物脱氮除碳工艺”是通过专属微生物的生化反应来高效分解代谢污水中的有机物、氨氮等污染物质，是一种兼有脱碳除氮功能的复合型生物处理先进工艺。
（2）本技术采用的厌氧菌经强化驯养后，对高浓度的有机物具有很好的分解、降解效果。
（3）本技术脱氮效果与原水中的C/N比无关，无需外加碳源，节省药剂耗量，避免药剂的二次污染。
它在高效降解污水中有机污染物的同时，通过专属脱氮菌种强化降解污水中的氨氮，大大地提高了脱氮率。
（4）本技术不需硝化液的回流，大大节省了动力消耗，在相同的水力停留时间内，大大地缩小了处理构筑物，减少了占地面积，降低基建投资和运行成本。
（5）采用“SH-A节能型强化生物脱氮除碳工艺”处
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清水池
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理焦化污水污水，具有处理效率高、占地少、运行成本低等优点。
（6）本方案设计充分考虑了利用在建污水处理站的构筑物，尽量为建设方减少一次性投资。
6、工艺流程见图下图：
曝气
加碱
配煤
来水
投药
出水
图3.1工艺流程图
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7、工艺流程简介
（1）预处理
预处理环节中设置了除油和调节两个环节。
经蒸氨处理后的蒸氨污水首先进入隔油池进行除油处理，污水经除油处理后，进入装满焦炭渣的吸附池，在进一步去除污水中浮油的同时，去除污水中的部分悬浮物和有机物。
污水经过调节池调节水质水量后，经泵提升进入生化处理系统。
（2）生化处理
生化处理工艺是本套系统的核心，设计采用专利技术“SH-A节能型强化生物脱氮除碳工艺”，主要目的是通过专项菌属的生物新陈代谢来降低污水中的有毒有害物质，降低污水中的COD、氨氮等污染物的含量，使其达到设计的出水指标。
在SH-A生化反应池内挂有组合填料，填料上附着的大量专属微生物形成脱氮除碳生物膜，当污水与生物膜接触过程中，通过这类专属微生物的生化反应，有效地降解污水中的有机物和氨氮，从而使水质得到净化。
在“SH-A节能型强化生物脱氮除碳工艺”处理焦化污水的脱氮过程中，无需外加碳源，节省药剂耗量，避免药剂的二次污染，且脱氮率不受C/N比的限制，大大地提高了脱氮率。
同时取消了硝化液的回流，节省了动力消耗，在相同的水力停留时间内，大大地缩小了处理构筑物，减少了占地面积，降低基建投资和运行成本。
（3）后续处理
后续处理的主要目的是进一步去除污水中的有机污染物、悬浮物等污染物。
后续处理主要包括二次沉淀和混凝处理。
1）二次沉淀池
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二次沉淀池主要是用来分离混合液中的悬浮物，泥水通过沉淀池的中心导流筒进入沉淀区，水在从下往上流动过程中，悬浮物质利用与水的密度差缓慢沉淀于池底，水向上流动，通过四周出水堰汇集到出水槽进入混合反应池，沉淀于池底的污泥汇集到池中心处的泥斗中，污泥经污泥泵送往污泥浓缩池处理。
2）混合反应池
向混合反应池内投加混凝药剂，二沉池的出水与药剂充分混合后，出水进入混凝沉淀池进行泥水分离。
3）混凝沉淀池
在混凝沉淀池中，投加的混凝药剂能够吸附污水中未被去除的有机物和悬浮物质，结合成较大颗粒，通过重力作用沉淀下来，从而达到进一步去除有机物和悬浮物的目的。
混凝沉淀池同样采用竖流式沉淀池，排泥方式同二次沉淀池，上清液可进入处理后水池。
4）污泥处理
污泥处理主要是对污水处理系统中二次沉淀池和混凝沉淀池所产生的污泥进行处理。
污泥处理主要包括污泥浓缩和污泥脱水。
二次沉淀池及混凝沉淀池所产生的污泥通过原有的贮泥池进行浓缩后，经压滤机进行污泥脱水，形成的泥饼送去配煤。
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