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活性炭助力甲醇廢水回收處理工藝

作者 帆諾淨水 浏覽 發布時間 2019-01-26

  由于汙染物複雜多變,工業廢水處理工藝各有不同,例如甲醇廢水處理,利用固定化活性炭技術有利于這類廢水的回收再利用。本文從工藝流程、特點、參數、工程運用效果以及經濟效益等多方面展開了具體分析。

  1.中國石油天然氣股份有限公司大慶石化分公司化肥廠是一個年産合成氨30×104噸、尿素48×104噸的大型氮肥廠,排放的工藝冷凝液和尿素水解水僅受輕度汙染,年排放量約爲130×104m3,分析表明該廠工藝冷凝液和尿素水解水中最主要的汙染物爲低濃度甲醇,因而去除低濃度甲醇成爲這類廢水回收利用的關鍵。

  2.甲醇廢水回用工藝和特點

  2.1工藝流程

活性炭助力甲醇廢水回收處理工藝 

  大慶石化公司化肥廠低濃度甲醇廢水處理和回用工程的工藝流程如圖1所示。來自生産車間的工藝冷凝液和尿素水解水混合後,其水溫較高,大約在50——60℃之間,爲了給後續的單元提供更好的工作條件,設計中采用換熱器對混合液進行冷卻。

  混合液在曝氣罐中的曝氣增加了水中的溶解氧含量,爲生物活性炭分解廢水中的有機汙染物提供了更好的條件;同時曝入的空氣還可對混合液進一步降溫。

  實驗表明,工藝冷凝液和尿素水解水混合後,會産生一種黃色絮狀物,它可能會堵塞活性炭的孔隙並抑制生物工程菌的分解作用。爲了降低該黃色絮狀物的影響,在生物活性炭過濾罐之前設置盤式過濾機,以去除雜質和減輕生物炭濾罐的處理負荷。

  固定化濾罐中裝有人工固定化生物活性炭,主要是利用活性炭較大的比表面積來吸附水中類似甲醇的小粒子有機汙染物;而吸附在活性炭上的高效生物工程菌對甲醇等有機汙染物具有很強的氧化分解能力,可以有效地降解甲醇等有機物。

  2.2工藝特點

  人工固定化生物活性炭去除甲醇等有機物的過程包括活性炭的吸附和工程菌的生物降解兩方面,活性炭的吸附作用可以在較高的水流速度和較短的接觸時間內將低濃度的甲醇吸附在其孔隙內;生長固定在活性炭表面及其孔隙內的的工程菌以甲醇作爲營養源並將其分解。吸附和生物降解的有機結合既延長了活性炭的壽命,又爲工程菌分解甲醇提供了便利的條件。

  3. 主要构筑物、设备及工艺参数

  在設計施工中,本著“挖潛改造、節資減耗”的原則,在設備選用中充分考慮了原有設備的利用和改造,主要的構築物如換熱器、曝氣罐、水泵等均爲工廠原有設備。

  3.1 换热器

  设计中选用盘管式换热器,换热面积312m2,冷却水水温20℃,冷却水水量200 m3/h,材质为碳钢。混合液经换热器后水温可降至40℃以下。

  3.2曝氣罐

  曝气罐有效容积120m3,罐内设有曝气头,通入空气量75 m3/h,空气温度20 ℃。曝气后的出水温度可降至35 ℃以下,pH值接近8,满足了后续工艺的要求。

  3.3盤式過濾機

  盘式过滤机为以色列进口设备,最大处理能力200 m3/h、过滤等级55μm,出水浊度<5NTU。在盘式过滤机前设有中间加压泵两台,水泵流量150 m3/h,扬程80m。

  3.4固定化生物活性炭濾罐

  固定化滤罐直径为2.5m,每台滤罐的有效容积为10 m3,装有活性炭5吨,共四台。固定化滤罐内部采用PVC滤帽配水系统和三角堰进水方式。

  工程應用運行效果

  整個工程于2001年11月開工,2002年3月竣工,在完成了系統的運行調試和工程菌的馴化和固定化以後,對其除汙染效果進行了系統的考察。

  4.1 生物工程菌的人工固定化

  将试验研究获得的假单胞菌属和芽孢杆菌等优势菌属进行扩大培养,待得到预期的菌量后,向菌液中投加甲醇完成菌液的驯化。将驯化好的工程菌液加入清水稀释,由循环泵注入活性炭滤罐并循环, 72h后完成活性炭的生物人工固定化。

  4.2 系统对COD的去除效果

  工程運行中主要考察了盤式過濾機的進水、出水和固定化生物活性炭濾罐出水的COD變化。在經過了運行初期的適應階段後,各處理單元的出水COD趨于穩定,其中盤式過濾機和固定化濾罐將COD由40mg/L左右降至12mg/L以下,去除率在70%以上,其出水能夠滿足進入脫鹽系統的要求。

  工程运行中还考察了系统对混合液中甲醇的去除效果,表2列出了工程运行期间的几组典型数据,从中可以看出混合液中甲醇浓度在5.90——6.89mg/L之间,经处理以后,其浓度降至0——0.61 mg/L,去除率达到93.6%——100%。

活性炭助力甲醇廢水回收處理工藝

  表工藝系統進出水中甲醇濃度的變化

  經濟效益分析

  大慶石化公司化肥廠將含低濃度甲醇的工藝冷凝液和尿素水解水處理後回用到脫鹽水系統,這樣每年可節約原水130×104m3。目前原水經石灰軟化和澄清池澄清後的價格爲1.89元/m3,該工程每年可爲企業節約原水費245.7萬元。

  同时由于工艺冷凝液与尿素水解水中离子含量极低,回用工程可大大延长脱盐水系统的制水周期并减少再生剂用量。实验表明,回用工程投产以后阳离子树脂床平均制水批量由原来的11945 m3提高到18023 m3,再生时的平均耗酸由原来的2180 Kg下降到1467 Kg。从减少再生次数、减少再生剂用量、减少树脂损耗、减少树脂清洗时的水耗和降低工人操作劳动轻度等角度考虑,该工程的投产可为企业节省费用60余万元。

  綜合上述的兩項費用,該廢水回用工程每年可爲企業節省資金300余萬元;該工程的總投資爲242萬元,也即其投資回收期爲1年。

  結論

  采用人工固定化生物活性炭技術和其它水處理相結合,可以有效地去除化肥廠工藝冷凝液和尿素水解水中的低濃度甲醇。

  (1) 该系统可将混合液的COD从40mg/L降至12mg/L以下,去除率在70%以上。

  (2) 该系统可将混合液中甲醇从5.90——6.89mg/L降至0——0.61 mg/L,去除率达到93.6%——100%。

  (3) 处理后的水质能够达到脱盐水系统的进水要求,该类废水的回用可以给企业带来显着的经济效益。

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