張家港一體化制糖廢水處理設(shè)備實(shí)時(shí)更新

一、制糖廢水特征

制糖廢水屬于有機(jī)廢水，COD、BOD很高，可生化性好，色度高，直接排入河流容易造成水體缺氧和富營(yíng)養(yǎng)化，影響水體中浮游生物、原生動(dòng)物的生存，嚴(yán)重的會(huì)出現(xiàn)藻類(lèi)大量繁殖瘋長(zhǎng)，導(dǎo)致水中好氧生物因缺氧而死亡，最終導(dǎo)致水體惡化。

二、制糖廢水處理技術(shù)

目前制糖廢水的處理技術(shù)主要包括物化法和生化法，由于制糖廢水的可生化性好，國(guó)內(nèi)外對(duì)此廢水的處理常采用生化法。生化法主要有厭氧處理法、好氧處理法、厭氧—好氧處理法等。

1、物化法

物化法主要用于對(duì)廢水進(jìn)行預(yù)處理，該方法包括:混凝沉淀法、吸附法、離子交換法、萃取法、擴(kuò)散滲析法、電滲析法等。

2、厭氧生物法

廢水的厭氧處理在有機(jī)物含量較高時(shí)很適用。由于厭氧處理時(shí)，污泥產(chǎn)生量少，對(duì)營(yíng)養(yǎng)元素要求低，同時(shí)產(chǎn)生的甲烷可作潛在的能源，可消除氣體排放的污染，投資成本一般較低，運(yùn)行管理費(fèi)用也大大低于好氧工藝。在制糖工業(yè)廢水處理中得到了廣泛的應(yīng)用。

上流式厭氧污泥床反應(yīng)器(UASB)是厭氧處理的一個(gè)有代表性的形式。在反應(yīng)器中，廢水從底部均勻進(jìn)入并向上運(yùn)動(dòng)，反應(yīng)器下部為濃度較高的污泥床，上部為濃度較低的懸浮污泥床，一般情況下處理甜菜制糖廢水時(shí)，容積負(fù)荷可達(dá)到20.7kgCOD/(m3-d)，COD去除率為82%左右。

UASB工藝也存在以下缺點(diǎn)：三相分離器還沒(méi)有一個(gè)成熟的設(shè)計(jì)方法；顆粒污泥的培養(yǎng)較困難，初次啟動(dòng)和形成穩(wěn)定顆粒污泥用時(shí)較長(zhǎng)；大多數(shù)UASB反應(yīng)器需對(duì)進(jìn)水懸浮物濃度進(jìn)行適當(dāng)控制，以防止堵塞和短流;耐沖擊負(fù)荷能力不強(qiáng)，出水水質(zhì)還達(dá)不到傳統(tǒng)二級(jí)處理工藝的出水水質(zhì)。

3、好氧生物法

好氧生物法主要有活性污泥法和生物膜法。

序批式活性污泥法，主要構(gòu)筑物是SBR反應(yīng)池，在該池中依次完成進(jìn)水、反應(yīng)、沉淀、潷水、排泥等過(guò)程。該工藝相對(duì)于連續(xù)式活性污泥法有處理構(gòu)筑物少、污泥好氧穩(wěn)定、抗沖擊負(fù)荷強(qiáng)、氧利用率高、污泥膨脹的概率低、處理效果穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。該工藝在實(shí)際工程中通常與其他工藝聯(lián)合使用。

循環(huán)式活性污泥系統(tǒng)，該工藝在運(yùn)行方式上采用循環(huán)進(jìn)水，反應(yīng)器分為選擇器、缺氧區(qū)和主反應(yīng)區(qū)三個(gè)區(qū)。該工藝完善了活性污泥選擇器的設(shè)計(jì)，并且設(shè)計(jì)和運(yùn)行方式靈活，既體現(xiàn)了SBR的流程簡(jiǎn)單、建筑物少等優(yōu)點(diǎn)，又克服了SBR的一些缺點(diǎn)。

生物膜/活性污泥聯(lián)合工藝，該聯(lián)合工藝是把活性污泥法與生物膜法相結(jié)合的一種污水生物處理技術(shù)。它一方面具有生物膜法負(fù)荷高的特點(diǎn)，因而減少了構(gòu)筑物體積，降低了投資;另一方面也具有活性污泥法固液接觸充分的特點(diǎn)，有機(jī)污染物去除效率高，出水水質(zhì)穩(wěn)定良好。

4、厭氧—好氧處理工藝

厭氧生物處理法適用于高濃度有機(jī)廢水的處理，且具有能耗小、去除負(fù)荷高、并可回收沼氣做能源等優(yōu)點(diǎn)，但其出水難以達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)；而好氧生物處理法適用于處理濃度較低的廢水，具有凈化后出水水質(zhì)好等優(yōu)點(diǎn)。

　煤氣化污水處理過(guò)程中，通常分為三個(gè)級(jí)別的處理，分別為：一級(jí)處理、二級(jí)處理以及深度處理。一級(jí)處理主要是指有價(jià)物質(zhì)的回收，二級(jí)處理主要是生化處理，而深度處理普遍應(yīng)用的方法是臭氧化法和活性炭吸附法。一級(jí)處理包括沉淀、過(guò)濾、萃取、汽提等單元，以除去部分灰渣、油類(lèi)等，屬于液態(tài)產(chǎn)品分離工藝類(lèi)別。一級(jí)處理中關(guān)鍵注重有價(jià)物質(zhì)的回收，比如用溶劑萃取、汽提、吸附與離子交換等脫酚并實(shí)施回收。這不但規(guī)避了資源的流失浪費(fèi)，并且對(duì)廢水處理相當(dāng)有利。煤氣化廢水經(jīng)過(guò)萃取脫酚及蒸汽提脫氨之后，廢水中揮發(fā)酚與揮發(fā)氨分別可以除掉99.1%和98.2%以上，COD也可以除掉90%上下，產(chǎn)品類(lèi)別分為粗酚、氨氣、硫化氫與二氧化碳。二級(jí)處理關(guān)鍵是生化法，通常經(jīng)二級(jí)處理之后，廢水能夠貼近排放要求，生化法關(guān)鍵包括有活性污泥法與生物過(guò)濾法等。

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　2、設(shè)計(jì)規(guī)定

　　以廢水處理能力為100t/h為基準(zhǔn)，由于廢水水樣的污染負(fù)荷，因此將該水質(zhì)用于下一步的設(shè)計(jì)，即廢水中揮發(fā)酚的濃度為3834mg/L，非揮發(fā)性酚為2665mg/L，同樣選擇和鄰苯二酚分別作為揮發(fā)酚和非揮發(fā)酚的代表。酚回收工藝流程由酚萃取裝置，溶劑精餾塔和溶劑汽提塔組成，溶劑精餾塔和溶劑汽提塔構(gòu)成。根據(jù)后續(xù)生物處理裝置的需求，廢水中總酚濃度不應(yīng)超過(guò)400mg/L，而且要盡可能低。溶劑汽提塔處理后廢水和溶劑精餾塔塔底粗酚中甲基戊烯酮的含量應(yīng)分別低于5mg/L和0.2%。回收后的萃取劑中的酚的含量保持在100mg/L以內(nèi)。運(yùn)用AspenPlusTMV7.2優(yōu)化過(guò)程的重要參數(shù)。在軟件模擬過(guò)程中，各單元設(shè)備模塊的選擇：Sep：萃取塔，RadFrac：溶劑精餾塔和汽提塔，Heater：加熱器和TANK：溶劑儲(chǔ)罐。由于體系的不理想性，選擇UNIFAC模型來(lái)預(yù)測(cè)模擬中的物理特性。原有酚氨回收技術(shù)采取的是雙塔模式，能耗相對(duì)較高，并且回收效率并未達(dá)到預(yù)期效果。新流程的改進(jìn)是把雙塔改成單塔側(cè)線抽出，采取了單塔酸脫氨技術(shù)，即把脫氨前提到萃取前，并落實(shí)在一個(gè)塔內(nèi)同時(shí)脫酸側(cè)線出氨，從而為萃取脫酚營(yíng)造良好的pH環(huán)境，以利于萃取的進(jìn)一步實(shí)施。第一，單塔工藝能夠有效地完成脫酸脫氨任務(wù)，相較于雙塔工藝更節(jié)能。第二，在塔頂?shù)乃嵝詺庵校焙磕軌颢@得高效掌控，規(guī)避了塔頂管線發(fā)生碳銨結(jié)晶的情況發(fā)生，同步塔釜液中酸性氣體與氨的含量掌控效果良好，所以提高了氨的回收效率。第三，伴隨著粗氨氣進(jìn)入到三級(jí)分凝體系，一些揮發(fā)酚也會(huì)隨著三級(jí)分凝液循環(huán)會(huì)流入汽提塔內(nèi)。

　　3、操作參數(shù)的確定

　　萃取性能根據(jù)實(shí)際的萃取串級(jí)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)確定，選擇Sep模塊用于萃取塔的模擬以確定萃余液的組成，具體如下：水0.978。甲基戊烯酮，0.021。38mg/L。鄰苯二酚，48mg/L。根據(jù)當(dāng)前工業(yè)設(shè)備的運(yùn)行數(shù)據(jù)，結(jié)合設(shè)備制造商提供的數(shù)據(jù)。溶劑精餾塔的操作壓力設(shè)為常壓，每層塔盤(pán)的壓力降約為0.7kPa。在相同的設(shè)計(jì)規(guī)定前提下，研究了不同操作條件對(duì)溶劑精餾塔能量消耗的影響，主要包含塔板數(shù)，進(jìn)料部位和回流比等參數(shù)。一般來(lái)說(shuō)，塔板數(shù)的增加會(huì)導(dǎo)致精餾塔所必須的熱量的降低，但會(huì)導(dǎo)致設(shè)備成本的增加。而對(duì)于精餾塔，進(jìn)料的塔板數(shù)是否處于的地方與能量外加量具有直接關(guān)系。塔板數(shù)目和原料進(jìn)入的塔板數(shù)與塔底再沸器熱負(fù)荷的關(guān)系。當(dāng)塔板數(shù)跨越38塊時(shí)，所需熱負(fù)荷減小的速率減慢。當(dāng)進(jìn)料位置為第5塊塔板時(shí)，塔底換熱器需要給予的熱量是最少的。因此，溶劑精餾塔的塔板數(shù)和進(jìn)料位置分別設(shè)定為38，5。此時(shí)，精餾塔實(shí)現(xiàn)操作的回流比應(yīng)設(shè)為0.046以符合設(shè)計(jì)規(guī)定。溶劑精餾塔的其他基本操作參數(shù)通過(guò)模擬確定，為了滿足回收利用的要求，回收溶劑中的濃度降低到設(shè)定濃度。此外，粗酚在甲基戊烯酮中的濃度可以降到0.002左右。相當(dāng)于，每處理1噸煤化工廢水的粗酚中的溶劑損失量小于0.013kg。將萃余相輸送到溶劑汽提塔以回收溶解在水相中的甲基戊烯酮。在滿足塔底物流溶劑濃度為5mg/L設(shè)計(jì)規(guī)定下，伴隨塔的塔板數(shù)增加會(huì)幫助必要加熱量的變小。當(dāng)塔板總數(shù)大于12塊時(shí)，熱負(fù)荷減少趨勢(shì)變得緩慢。進(jìn)料位置為1時(shí)，再沸器需要供給的熱量相比其他達(dá)值。因此，溶劑氣提塔的最適宜塔板總數(shù)和進(jìn)料的塔板數(shù)分別設(shè)定為12，1。溶解在萃余液中的溶劑幾乎可以回收，回收溶劑的質(zhì)量指標(biāo)也可以滿足回收利用的要求。