高效旋流曝氣器在煤制烯烴生產(chǎn)廢水處理中的應(yīng)用分析

崔恒玲

（神華煤制油化工有限公司包頭煤化工分公司，內(nèi)蒙古自治區(qū)包頭市，014010）

1 工藝流程

進(jìn)水水質(zhì)中COD、氨氮均較高，污水的可生化性尚好，見(jiàn)表1。因此，采用 “初步混合沉淀+A／O （前置反硝化）+曝氣生物濾池 （BAF）”處理工藝。由污水初步混合沉淀、A／O 生化處理、曝氣生物濾池 （BAF）、污泥處理、加藥等系統(tǒng)組成，工藝流程如圖1所示。

圖1 煤制烯烴生產(chǎn)廢水處理工藝流程圖

表1 進(jìn)水水質(zhì)及排放標(biāo)準(zhǔn)

污水處理裝置原設(shè)計(jì)處理負(fù)荷400 m3／h，進(jìn)水COD 和 氨 氮 指 標(biāo) 分 別 是600 mg／L 和200mg／L，由于實(shí)際上游裝置的來(lái)水負(fù)荷和污染物濃度超出設(shè)計(jì)值，無(wú)法滿足公司生產(chǎn)廢水處理合格排放。煤制烯烴項(xiàng)目于2012年在原有老系列的基礎(chǔ)上新建了一座針對(duì)氣化廢水的除硬系統(tǒng)和一套300m3／h的A／O 生化系統(tǒng)。并在O 池曝氣器選用上進(jìn)行了調(diào)整，由原先的微孔曝氣器改成高效旋流曝氣器。

2 兩種曝氣器類(lèi)型

2.1 微孔曝氣器

污水處理裝置老系列選用的管式微孔曝氣器，空氣從微氣泡曝氣管后蓋的通氣孔進(jìn)入曝氣管，曝氣管的管壁上布滿者許多細(xì)微的孔隙，管內(nèi)空氣在壓力差的作用下，從管壁的孔隙中分散出來(lái)，在污水構(gòu)成許多細(xì)小的氣泡，并構(gòu)成水的紊流，然后到達(dá)了將空氣中的氧溶入水中的意圖。曝氣器里面一個(gè)支撐管，外套曝氣膜片，通過(guò)擰緊或卡箍的方式固定。曝氣器和供氣管道的連接，一般采用螺紋連接，如圖2所示。

微孔曝氣器氧利用效率較高，節(jié)能效果顯著。但在運(yùn)行過(guò)程中最大的問(wèn)題是曝氣管的堵塞和老化。一是由于鼓風(fēng)機(jī)的空氣不潔凈造成孔內(nèi)堵塞；二是由于污水中硬度過(guò)高導(dǎo)致碳酸鈣、鎂沉積，造成曝氣器外堵；三是大量存在這些化學(xué)物質(zhì)，如烴類(lèi)、芳香族內(nèi)化學(xué)物質(zhì)，導(dǎo)致曝氣膜片腐蝕、老化。O 池的溶解氧嚴(yán)重偏低，對(duì)于固定安裝在底部的微孔曝氣器又無(wú)法停工檢修，極易導(dǎo)致污水處理裝置出水水質(zhì)超標(biāo)。

圖2 管式微孔曝氣器

圖3 高效旋流曝氣器

2.2 高效旋流曝氣器

高效旋流曝氣器包括進(jìn)氣管、帶螺旋葉片的螺旋器、以及內(nèi)部具有通道的曝氣筒體，筒體上部交錯(cuò)排布著蘑菇頭狀第一切割器和第二切割器，如圖3所示。

工作時(shí)，位于旋流曝氣器底部的空氣入口，在曝氣時(shí)氣流以很高的速度上升，帶動(dòng)周?chē)哪嗨旌衔镆黄鹕仙?jīng)過(guò)螺旋器、第一切割器、第二切割器的層層分割，氣泡被切割為小氣泡，且與周?chē)哪嗨旌衔锍浞只旌?，增加了氧氣的傳質(zhì)速率?？諝獬隹谥睆酱螅瑝毫εc水壓相同，壓力損失小，完全不會(huì)堵塞?？諝饴菪仙ㄟ^(guò)曝氣器，底部產(chǎn)生真空氣提作用，使大約1.3倍的水進(jìn)入曝氣器。蘑菇狀切割頭產(chǎn)生強(qiáng)大離心力使空氣和水混合，同時(shí)將空氣變成微小氣泡。充分混合的氣水猛力向上沖出。強(qiáng)烈的循環(huán)水流使部分小氣泡和水流返回池底，同時(shí)使底部淤泥參與循環(huán)，因而整個(gè)曝氣池內(nèi)無(wú)充氧盲區(qū)，實(shí)現(xiàn)了曝氣池容積利用最大化。

3 高效旋流曝氣器的應(yīng)用情況分析

3.1 對(duì)氧的利用效率

污水處理裝置的新老系列共用一個(gè)調(diào)節(jié)池，兩個(gè)系列進(jìn)水水質(zhì)相同情況。由于在日常運(yùn)行過(guò)程中，O 池前段和后段的溶解氧相差較大，故在計(jì)算過(guò)程中取前、中、后段三處的溶解氧的平均值。

兩種曝氣器對(duì)氧的利用效率如表2，趨勢(shì)圖如圖4。

如圖4所示，雖然微孔曝氣器在運(yùn)行前三個(gè)月時(shí)其氧的利用效率高于高效旋流曝氣器，但微孔曝氣器對(duì)氧的利用效率隨著運(yùn)行時(shí)間呈急劇下降的趨勢(shì)，高效旋流曝氣器運(yùn)行比較穩(wěn)定，對(duì)氧的利用效率能夠保持相對(duì)穩(wěn)定的趨勢(shì)。

表2 新老系列曝氣器對(duì)氧的利用效率

圖4 兩種曝氣器對(duì)氧的利用效率趨勢(shì)圖

3.2 高效旋流曝氣器的對(duì)水中污染物的去除效果

污水處理裝置新老系列共用一個(gè)調(diào)節(jié)池，在兩個(gè)系列的進(jìn)水水質(zhì)相同的情況下，分別進(jìn)入初沉池初步沉淀后，進(jìn)入A／O 生化系統(tǒng)進(jìn)行硝化、反硝化反應(yīng)，兩個(gè)系列O 池在保持相對(duì)應(yīng)溶解氧的情況下，兩種曝氣器對(duì)廢水中COD 和氨氮的出去效率如表3，趨勢(shì)圖如圖5。

如圖5所示，剛開(kāi)始運(yùn)行的兩個(gè)月中，微孔曝氣器對(duì)COD 和氨氮的去除效果均高于旋流曝氣器，但隨著曝氣器在水中長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，微孔爆氣器的腐蝕和結(jié)垢速率較旋流曝氣器高，從第三個(gè)月開(kāi)始，微孔曝氣器的出水水質(zhì)逐步變差，直至第四個(gè)月開(kāi)始出水水質(zhì)超標(biāo)，無(wú)法滿足生產(chǎn)需要。而高效旋流曝氣器大孔通道曝氣器，不易堵塞，雖然對(duì)氧的利用率較微孔曝氣器低，但對(duì)水中污染的去除率相對(duì)比較穩(wěn)定。

表3 新老系列曝氣器對(duì)水中污染物的去除效率

圖5 兩種曝氣器對(duì)水中COD 和氨氮去除率趨勢(shì)

4 結(jié)論

煤制烯烴生產(chǎn)廢水處理對(duì)曝氣器的選擇應(yīng)首先考慮硬度結(jié)垢對(duì)曝氣系統(tǒng)的影響，為此曝氣設(shè)備考慮選用不宜堵塞不怕結(jié)垢的水力剪切型曝氣器，高效旋流曝氣器正是在傳統(tǒng)螺旋形曝氣器的基礎(chǔ)上，結(jié)合多種先進(jìn)結(jié)構(gòu)形式，開(kāi)發(fā)的新型曝氣設(shè)備。雖然高效旋流曝器對(duì)氧的利用效率和對(duì)水中污染物的去除效率均略低于微孔曝氣器，但具有運(yùn)行穩(wěn)定可靠、不堵塞、使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，在高懸浮物、高硬度、易結(jié)垢的煤制烯烴生產(chǎn)廢水中優(yōu)勢(shì)更加明顯，且高效旋流曝氣器在處理煤制烯烴生產(chǎn)廢水出水水質(zhì)穩(wěn)定，能夠滿足國(guó)家對(duì)環(huán)保達(dá)標(biāo)排放的要求和回用水回收利用的水質(zhì)要求。

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