某化工废水工艺设计编写方案Word文件下载.docx

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2.1设计水质

2.1.1进水水质

污水处理站各项进水设计指标如下：

表2-1水量、水质分析

废水名称

水量（吨/日）

水质指标

pH

CODCr（mg/L）

Cl-（%）

NH3-N（mg/L）

148废水

8

2.5

78000

15

无

112废水

7

22000

152废水

1.5

3~4

50000

320废水

2.0

14

7000

51废水

12

小计Cl-含废水

21.5

二腈废水

70

9

13000

4000

119废水

3

20000

合计水量

93.5

2.1.2排放标准

经系统处理后的出水达到接管标准，排放水质指标如下：

表2-2污水处理后排放有关指标

BOD5（mg/L）

SS（mg/L）

6~9

1000

200

40

3污水处理工艺设计方案的确定

3.1处理方案的确定

根据进水水质要求，考虑到投资与运行成本等因素，只有选择比较优异的物化处理和生化处理系统，才能够达到出水要求。

因此，在进行了深入研究的基础上，认为工艺流程主要由预处理（物化处理）+高效生化处理+污泥处理三个部分组成。

3.2技术特点

3.2.1预处理

在预处理工序中，采用斜网—调节池—初沉池—水解酸化池，它的性能直接影响到对纤维的回收利用率的高低和对污水中悬浮物、CODCr、BOD5去除率的高低。

3.2.1.1格栅

格栅由一组（或多组）相平行的金属栅条与框架组成，倾斜安装在进水的渠道，或进水泵站集水井的进口处，以拦截污水中粗大的悬浮物及杂质。

格栅作用：

去除可能堵塞水泵机组及管道阀门的较粗大悬浮物，并保证后续处理设施能正常运行。

选用栅条间距的原则：

不堵塞水泵和水处理厂、站的处理设备。

图1：

螺旋压榨细格栅

3.2.1.2调节池

无论是工业废水，还是城市污水或生活污水，水质和水量在一天之内均会波动。

一般来说，工业废水的波动比城市污水大，中小型工厂的波动就更大。

废水的水质水量变化对排水设施及废水处理设备，特别是对生物处理设备正常发挥其净化功能是不利的，甚至还可能破坏这些设备。

为此，经常采取的措施是在废水处理系统之前，设均和调节池，简称调节池，用以尽可能减小或控制废水的波动，为后续处理过程提供一个最优的条件。

工业废水处理设施中调节作用的目的是：

①提供对有机物负荷的缓冲能力，防止生物处理系统负荷的急剧变化；

②控制pH值，以减少中和作用中化学药剂的用量。

③减小对物理化学处理系统的流量波动，使化学品添加速率适合加料设备的定额；

④当工厂停产时，仍能对生物处理系统继续输入废水；

⑤控制向市政系统的废水排放，以缓解废水负荷分布的变化；

⑥防止高浓度有毒物质进入生物处理系统。

根据调节池的功能，调节池分为均量池、均质池、均化池和事故池。

均质池的任务是对不同时间或不同来源的废水进行混合，使流出水质比较均匀，均质池又称水质调节池，也称均和池或匀质池。

通过混合与曝气，能防止可沉降的固体物质在池中沉降下来，又可使废水中的还原性物质氧化，而BOD则会因空气气提而减少。

水质调节的基本方法有两种。

①利用外加动力（如叶轮搅拌、空气搅拌、水泵循环）而进行的强制调节，它设备较简单，效果较好，但运行费用高。

②利用差流方式使不同时间和不同浓度的废水进行自身水力混合，基本没有运行费，但设备结构较复杂。

图2空气搅拌水质调节示意图

图2为一种外加动力的均质池，采用压缩空气搅拌，在池底设有曝气管。

在空气搅拌作用下，使不同时间进入池内的废水得以混合。

这种调节池构造简单，效果较好，并可防止悬浮物沉积于池内。

最适宜在废水流量不大、处理工艺中需要预曝气以及有现成压缩空气的情况下使用。

如废水中存在易挥发的有害物质，则不宜使用该类调节池，此时可使用叶轮搅拌。

均化池既能均量，又能均质，出水泵的流量用仪表控制。

在池中设置搅拌装置，如采用表面曝气或鼓风曝气时，除可使悬浮物不致沉淀和不致出现厌氧情况外，还可以有预曝气的作用，能改进初沉效果，减轻曝气池负荷。

3.2.1.3反应沉淀池

化学絮凝法是将难以重力沉淀的细小悬浮颗粒和胶体颗粒，通过混凝作用形成易于沉淀的较大颗粒的方法。

废水中粒度在1nm~1μm间的微粒都属胶体颗粒。

含有103~109个原子的线型高分子物质也都属胶体颗粒。

胶体在水中能长时间保持分散状态，称之为胶体的稳定性。

就化工废水而言，其中废水中的许多细小浆料，一般都是以胶体形态存在于废水中。

这些胶体物质，多是带负电的，它们分散在水中，形成水的色度与浊度，其中有部分胶体物质也属于水中耗氧物质。

可以通过投加混凝剂来破坏胶体的稳定性，一般称无机电解质为混凝剂，而称高分子聚合物为絮凝剂。

化工废水处理中常用的混凝剂主要有：

硫酸铝、2价或3价的铁盐、氧化铝、硫酸、磷酸、聚酰胺类有机高聚物（如聚丙烯酰胺）等。

它们通过对水中胶体物质的去除，从而对水的浊度、色度、BOD、COD及有毒物质含量等水质指标的改善有重要作用，对污泥脱水也有极好的效果。

加药并完成混合作用后，水中胶体微粒已发生了初步凝聚，产生细小絮体（矾花），其尺寸可达5μm以上，虽然这时布朗运动已不存在了，但还不能靠重力下沉，因此要在絮凝反应设备内使其长成大颗粒，以使其下沉并从水中去除。

当然，反应器内应有适当的搅拌作用，使细小矾花有最好的相互碰撞机会与吸附条件，并防止矾花下沉。

为使长大的矾花不易破碎，还应逐渐降低紊流程度。

为使矾花逐渐长大，需要在反应器内有一定的停留时间。

在混凝过程中，影响混凝效果的因素主要有以下几点。

pH值；

温度；

药剂种类和投加量；

搅拌。

沉淀池按工艺布置的不同，可分为初次沉淀池和二次沉淀池。

初次沉淀池是一级污水处理厂的主体处理构筑物，或作为二级污水处理厂的预处理构筑物设在生物处理构筑物的前面。

处理的对象是悬浮物质（英文缩写为SS，约可去除40%~55%以上），同时可去除部分BOD5（约占总BOD5的20%~30%，主要是悬浮性BOD5），可改善生物处理构筑物的运行条件并降低其BOD5负荷。

初次沉淀池中沉淀的物质称为初次沉淀污泥；

二次沉淀池设在生物处理构筑物（活性污泥法或生物膜法）的后面，用于沉淀去除活性污泥或腐殖污泥（指生物膜法脱落的生物膜），它是生物处理系统的重要组成部分。

初沉池、生物膜法及其后的二沉池SS总去除率为60%~90%，BOD5总去除率为65%~90%；

初沉池、活性污泥法及其后的二沉池的总去除率分别为70%~90%和65%~95%。

沉淀池按池内水流方向的不同，可分为平流式沉淀池，辐流式沉淀池、竖流式沉淀池和斜板（管）沉淀池。

3.2.1.4水解酸化反应池

传统活性污泥工艺有基建投资高、运行费用高以及电耗高等问题。

在20世纪80年代初国内开始对水解（酸化）—好氧生物处理工艺进行研究。

经过二十多年的开发，围绕水解好氧技术已经形成一套完整的工艺技术。

相继开发了水解—活性污泥处理工艺、水解—氧化塘处理工艺和水解—土地处理工艺等处理城市污水经济可行的工艺技术，这些工艺被先后应用于城市污水处理和工业污水处理，取得了较好的环境效益和经济效益。

该工艺是在传统的活性污泥法基础上，增设水解池或用水解池取代传统的初沉池，形成了水解（酸化）—好氧活性污泥工艺。

工艺中的水解池是一种新型的厌氧反应器，它是在污水厌氧处理技术研究的基础上，采用较短的水力停留时间，从而省去了厌氧反应中时间长、控制条件要求高的甲烷发酵阶段，而利用水解、产酸菌可以迅速降解水中有机物的特点，形成以水解产酸菌为主的厌氧上流式污泥床。

由于水解池集生物降解、物理沉降和吸附为一体，在与初沉池停留时间相近的情况下，有机物去除效果显著高于初沉池。

并且能将污水中的难降解的大分子有机物转化为小分子有机物，提高了污水的可生物降解性，使得后续的好氧处理所需的停留时间缩短，能耗降低。

与此同时，悬浮固体物质（包括进水悬浮物和后续好氧处理中的剩余污泥）被水解为可溶性物质，降低了污泥产量，并使污泥得到处理，从而取消了传统工艺中的污泥消化池，实现了污水和污泥的一次性处理。

由于水解池具有改善污水可生化性的特点，使得本工艺不仅适用于易于生物降解的城市污水等，同时更加适用于处理不易生物降解的某些工业废水，如造纸废水、纺织废水、印染废水、焦化废水、酿酒废水、化工废水等。

水解池是把反应控制在第二阶段完成前，不进入第三阶段。

采用水解池较之全过程的厌氧池（消化池）具有以下的优点。

①水解、产酸阶段的产物主要为小分子有机物，可生物降解性一般较好。

故水解池可以改变原污水的可生化性，从而减少反应时间和处理的能耗。

②对固体有机物的降解可减少污泥量，其功能与消化池一样。

工艺仅产生很少的难厌氧降解的剩余活性污泥，故实现污水、污泥一次性处理，不需要经常加热的中温消化池。

③不需要密闭的池，不需要搅拌器，不需要水、气、固三相分离器，降低了造价和便于维护。

由于这些特点，可以设计出适应大、中、小型污水厂所需的构筑物。

④反应控制在第二阶段完成前，出水无厌氧发酵的不良气味，改善处理厂的环境。

⑤第一、第二阶段反应迅速，故水解池体积小，与初沉池相当，节省基建投资。

水解池是改进的UASB反应器，即采用升流式进水方式的污泥床反应器，但是不设三相分离器。

应为水解升流式污泥床（HUSB）反应器，简称水解池。

3.2.2主体工艺

3.2.2.1氨吹脱

在碱性条件下，利用氨氮的气相浓度和液相浓度之间的气液平衡关系进行分离的一种方法。

一般认为吹脱效率与温度、pH、气液比有关。

3.2.2.2厌氧生物处理

厌氧生物处理早先用于处理城市污水厂污泥。

后来用于处理高浓度有机废水，近来发展到还能够有效处理低浓度污水（如城市污水）。

工业废水中有机物含量较高时，往往不宜直接采用好氧生物处理法，而应优先考虑厌氧处理，即在无氧条件下，由兼性菌和厌氧菌降解废水中的有机物，同时产生以CH4为主的污泥气。

近年来，厌氧法在造纸工业废水处理中应用得越来越多。

与好氧处理法相比，厌氧处理法有许多优势，主要表现在以下几个方面。

（1）不需设置曝气装置，这样既节省能量，又减少了设备投资。

（2）降解单位质量有机污染物，产生的生物固体量较少。

仅相当于好氧处理法中的1/3~1/5。

（3）厌氧生物质中约有11%N与20%P，生物质产量较少，则对N与P的需求量也较少。

（4）每降解1kgCOD，产CH4约为0.35m3，既消除污染，又回收了能源，一举两得。

（5）厌氧系统可以在中止供给营养物的情况下，12~18个月微生物性质不会发生严重的退化。

（6）厌氧法具有较强的耐有机物冲击负荷能力。

但厌氧法也有一定的局限性。

（1）相对每单位生物量的基质去除率较低，为同一基质好氧处理时的1/4~1/10。

（2）污泥增长慢，去除1kg的COD，产生0.04~0.08kg的悬浮固体。

因此厌氧反应器初次启动缓慢，而且在正常运行中，突然废水流量下降时，维持系统生物污泥量是十分重要的问题。

（3）厌氧过程中会产生H2S、硫醇、有机酸、醛类等化学物质，其中有的物质既有恶臭．又有腐蚀性。

（4）某些物质，诸如氧化性物质（O2、H2O2、C12等）、H2S、HCN以及包括树脂酸在内的某些高浓度的木材提取物，对厌氧微生物有一定的抑制作用与毒性作用。

表3-1厌氧法与好氧法的比较

项目

厌氧法

好氧法

污泥负荷

0.5~1.5kgCOD/（KgVSS·

d）

或0.3~1.2kgBOD/（KgVSS·

0.1~0.25kgCOD/（KgVSS·

或0.05~0.15kgBOD/（KgVSS·

容积负荷

10~60kgCOD/（m3·

或7~45kgBOD/（m3·

0.7~1.2kgCOD/（m3·

或0.4~1.0kgBOD/（m3·

污泥产率

0.04~0.15kgVSS/kgCOD（去除）或0.07~0.25kgVSS/kgBOD（去除）

0.3~0.45kgVSS/kgCOD（去除）或0.4~0.5kgVSS/kgBOD（去除）

能耗

DO=0mg/L

产生CH40.35m3/KgCOD（去除）

耗0.7~1.3kWh/KgCOD（去除）或1.2~2.5kWh/KgBOD（去除）

温度

中温35~38℃

高温51~53℃

20~30℃

厌氧处理缺点：

1.启动时间长，因厌氧微生物增殖时间慢，从接种、培养、驯化到设计污泥浓度时间约8～12周。

2.水力停留时间长，中温消化时一般需20～30d，所以消化池容积大。

3.处理后出水水质差，需进一步处理才能达到排放标准。

上流式厌氧污泥床反应器（UASB）的特点

UASB反应器在构造上的特点是集生物反应与沉淀于一体，是一种结构紧凑的厌氧反应器。

反应器主要由下列几部分组成：

1）进水配水系统，其主要功能是：

①将进入反应器的原废水均匀地分配到反应器整个横断面，并均匀上升；

②起到水力搅拌的作用。

这都是反应器高效运行的关键环节。

2）反应区，是升流式厌氧污泥床的主要部位，包括颗粒污泥区和悬浮污泥区。

在反应区内存在大量厌氧污泥，具有良好凝聚和沉淀性能的污泥在池底部形成颗粒污泥层。

废水从厌氧污泥床底部流入，与颗粒污泥层中的污泥进行混合接触，污泥中的微生物分解有机物，同时产生的微小沼气气泡不断地放出。

微小气泡在上升过程中，不断合并，逐渐形成较大的气泡。

在颗粒污泥层上部，由于沼气的搅动，形成一个污泥浓度较小的悬浮污泥层。

3）三相分离器，由沉淀区、回流缝和气封组成，其功能是将气体（沼气）、固体（污泥）和液体（废水）等三相进行分离。

沼气进入气室，污泥在沉淀区进行沉淀，并经回流缝回流到反应区。

经沉淀澄清后的废水作为处理水排出反应器。

三相分离器的分离效果将直接影响反应器的处理效果。

4）气室，也称集气罩，其功能是收集产生的沼气，并将其导出气室送往沼气柜。

5）处理水排出系统，功能是将沉淀区水面上的处理水，均匀地加以收集，并将其排出反应器。

此外，在反应器内根据需要还要设置排泥系统和浮渣清除系统。

升流式厌氧污泥床的特点

与其他类型的厌氧反应器比较，升流式厌氧污泥床具有一系列的优点，其中包括：

1）污泥床内生物量多，折合浓度计算可达20~30g/L；

2）容积负荷率高，在中温发酵条件下，一般可达10kgCOD/（m3·

d）左右，甚至能够高达15~40kgCOD/（m3·

d），废水在反应器内的水力停留时间较短，因此所需池容大大缩小。

3）设备简单，运行方便，勿需设沉淀池和污泥回流装置，不需充填填料，也不需在反应区内设机械搅拌装置，造价相对较低，便于管理，而且不存在堵塞问题。

UASB反应器处理废水的工艺流程如图3-25所示。

废水自下而上通过厌氧污泥床反应器，反应器底部是高浓度污泥区，悬浮固体含量8%~13%，其中挥发分为60%~90%，大部分有机物在这里转化成CH4与CO2；

反应器底部有水流分配系统，污泥床深度为1~2m，靠水力搅动及生物气产生的湍动使床层混合，促进颗粒污泥与溶解性有机物接触。

床层上部是污泥悬浮层，一般浓度为3000~10000mg/L。

反应器顶部设有一个三相分离器，即完成气、液、固三相分离。

三相分离器的设计是多种多样的。

循环水一般是为了使反应器保持较高水力负荷，有利于搅拌作用，也起到了稀释进水的作用。

UASB厌氧系统的优点如下：

如采用处理性质相近的废水的UASB反应器内的颗粒污泥、接种一个UASB反应器，则这个反应器的启动将是很快的，接种污泥量和驯化情况不同，启动时间长短可能也会有差异。

启动快的只要几天的时间。

如果接种颗粒污泥，其量相当于设计生物质量的10%~15%，在3—6周内可以实现满负荷运转。

而厌氧接触法反应器与厌氧滤池的启动往往要3个月甚至更长时间才能达到满负荷，而厌氧塘则要1a。

由于颗粒污泥密度大。

可沉降性好，因此随水带出量很少。

一般认为，厌氧法处理废水的BOD浓度在400mg/L以上才是可行的，实际上由于污泥流失少、UASB厌氧法能够处理的废水浓度可以更低。

UASB反应器内的高生物质浓度使其具有相当好的忍受有机物或毒物的冲击负荷的能力，反应器内不需设机械搅拌。

图3UASB反应器示意图

在UASB反应器内的污泥有的是絮状，有的是颗粒状（粒径为0.5~6.0mm）。

近似球形的颗粒污泥比絮状污泥沉降性好。

上升的生物气及水流也不容易将其冲出。

所以污泥颗粒化使UASB反应器承受较高的有机负荷与水力负荷。

与絮状污泥相比，颗粒化污泥使UASB的去除负荷可以提高3~5倍。

如果UASB反应器内没有形成颗粒污泥或者因为毒性等某些因素不能形成颗粒污泥，因而污泥将会流失，系统运行将遇到困难。

值得注意的是，废水中总浮固体浓度较高时，UASB反应器的运行将受到不利的影响；

如果生物气产生量不能使污泥层很好地混合，悬浮物不能从床层中通过，操作将会出现严重的问题。

—般认为．废水中悬浮固体浓度不宜超过COD的10%。

可见，对UASB厌氧反应器处理的废水，首先脱除SS是必要的。

三相分离设计

厌氧污泥的颗粒是UASB反应器最核心的技术问题。

在显微镜下观察发现，实验室与生产性UASB反应器内的颗粒污泥均不很规则，但大部分接近球形，粒径平均为1mm，一般在1~2mm范围内，最大者可达到3~5mm，颗粒污泥多是呈黑色，也有呈灰白色的。

目前，颗粒化的机理还没有完全明确，但一般认为，环境条件似乎是重要的，其中包括温度，pH值及废水中有机物的性质，后者尤其重要，可以说是UASB反应器内能否产生颗粒污泥的前提。

一般只有处理以碳水化合物或挥发性脂肪酸为主要组分的废水，才可能实现污泥颗粒化。

另外，接种污泥的种类以及厌氧反应器的运行方式也十分重要。

颗粒污泥的形成过程是一个主动过程，目前还不能定量表示这一过程。

有人将其形成过程分为3个阶段：

①污泥床由于丝状菌生长而膨胀，开始产生气体；

②反应器下部滞留的部分污泥形成独特的颗粒；

③浓缩颗粒污泥的增长超过了污泥的流失，直到出现静止期。

三相分离器是UASB反应器关键组成部分。

其典型的结构形式如图3-2所示。

三相分离器的作用可以概括为：

从反应器中分离和排放出生物气；

防止具有生物活性的厌氧污泥流失；

提高出水净化效果。

大型UASB反应器多采用矩形，这种形式便于三相分离器的设置。

沿池体上升的气、液、固混合物碰到反射锥（气封）、气体折流上升，与固液分离，进人气室，固、液混合物进入沉淀区，澄清液入集水槽，集中排放，污泥絮凝、沉淀、浓缩后，再沿沉淀区底面下滑，经回流缝，回到悬浮层中。

三相分离器的设计包括：

沉淀区设计、回流缝设计和气液分离器设计等部分。

图4三相分离器结构

3.2.2.3好氧

百乐克（BIOLAK）污水生化处理系统是德国冯.诺顿西工程技术有限公司开发的优良工艺技术，它采用低负荷活性泥工艺，通过创造各类特种微生物的良好生长环境使其高效地降解有机物（COD、BOD），并通过波浪式氧化工艺（已取得了世界性专利）对氮和磷进行高效去除。

它具有占地紧凑，工艺稳定，投资低廉，维护简单，运行费用低等特点。

百乐克（BIOLAK）系统可广泛适用于城市污水和工业废水的处理。

目前，全世界已有超过600座百乐克（BIOLAK）污水处理厂在稳定运行。

百乐克（BIOLAK）城市污水处理系统目前已应用于各种大中小型城市污水厂，日处理水量从数千吨到数十万吨不等。

百乐克（BIOLAK）工业废水处理系统已广泛应用于造纸、纺织、石化、化工、制药、食品等行业。

百乐克技术设计思想的根本目的在于尽可能发挥并强化自然界本身的能量-生化反应,减少总投资和降低运行费用，提高净化效率，通过精心分析和设计，该技术采用了高效率的底部微孔曝气头，并使用移动式曝气链以进一步强化氧气的传送效率,同时主体工艺使用非常新颖的轮换阶段曝气以降低能耗，节约运行费用。

该项技术在很多方面上都可以发现设计者的匠心独运之处，百乐克污水处理工艺实现了自然的生化处理，它的优越性表现在下面几个方面：

1.工艺方面

与废水中的污染水平比较，百乐克系统里利用了大量的微生物即活性污泥来净化污水。

该方法叫做低负荷活性污泥工艺。

与一般负荷的活性污泥法比较，它有以下几个优点：

a）由于微生物把污染物作为养料来吸收,废水中的污染物被相对极大量的微生物吸收（分解）殆尽，所以出水非常干净。

一般的污水处理厂（污泥负荷高的工艺），微生物仅分解最有营养的部分，相对来讲净化效率较低。

b）大量地回流活性污泥,剩余污泥的数量很少，所含有机物已被很好地分解、矿化，这就是污泥没有臭味的原因。

c）由于污泥龄长,并采用了阶段曝气，所以氨氮也被消耗尽了．足够的泥龄是形成硝化菌的基本条件，硝化菌可氧化氨分子。

d）由于工艺设计的简洁，高效,因此不需要复杂的管理。

2．结构方面

为了减少企业的投资压力,百乐克技术在研究曝气池结构上做了大量工作,百乐克技术使用悬挂在浮管上的微孔曝气头避免了在池底池壁穿孔安装,使应用HDPE防渗层隔绝污水和地下水成为可能。

多年的工程经验表明,安装HDPE防渗层的土池的投资低廉，且易开挖，对地形的适应性也很强,完全达到了混凝土池的使用要求,同时在施工灵活性上有更大的优势。

百乐克曝气系统采用高效的微孔曝气器，空气从池底曝出。

曝气器悬挂在浮动的气链上，每条浮链可在池中的一定区域运动。

由于曝气链是可移动的，加之曝气链的自然摆动,池内的混合效率很高，自然就节省了混合的能耗。

3．曝气系统

过去很少采用低负荷活性污泥系统