化工工業(yè)廢水處理中試裝置的設(shè)計思路

聶榮 張玉寶 鄺毅剛

(1.金華市奇昇新材料有限公司，浙江 金華 321000；2.浙江鴻盛化工有限公司，浙江 紹興 312300)

0 引言

國家對環(huán)保的重視程度在不斷提升，對國內(nèi)氯堿行業(yè)和PVC行業(yè)的化工生產(chǎn)和產(chǎn)量產(chǎn)生了一定的影響，同時國內(nèi)聚氯乙烯行業(yè)污染物的排放新標準使PVC企業(yè)的安全和環(huán)保問題也在一定程度上有所增加。

1 化工廢水處理對環(huán)境發(fā)展的意義

1.1 提高水資源利用效率

我國是個人口大國，資源分配到個人就會導(dǎo)致占有量相對比較少，從而對我國的經(jīng)濟發(fā)展起到了一定的制約作用。只有把化工廢水的處理工作做好，使生態(tài)環(huán)境得到保護，能源資源得到節(jié)約，使水資源的利用效率得到有效提升，保護了生態(tài)環(huán)境，我國水資源短缺的問題得到有效解決。

1.2 推動社會的發(fā)展

我國現(xiàn)代化經(jīng)濟不斷發(fā)展，從而也加速了人們對生態(tài)環(huán)境的破壞，使生態(tài)環(huán)境不斷惡化，就會出現(xiàn)各種極端天氣，影響了社會經(jīng)濟發(fā)展?；ば袠I(yè)產(chǎn)生的污染量在各個行業(yè)之間是最大的，從而充分認識到環(huán)境保護的價值和作用，積極展開保護生態(tài)環(huán)境對廢水處理工作，為社會的可持續(xù)發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

2 化工廢水的特點及危害

精細化工廢水與其他的化工廢水都屬于混合型廢水，水質(zhì)成分復(fù)雜多樣是他們之間存在的共同之處。然而精細化工的廢水屬于高污染、高濃度的有機廢水，其水質(zhì)色度比較高，而且氨氮值、COD含量也比較高，從而處理起來就會比較困難，這是精細化工廢水自身獨有的特性。從離子色譜進行更細致地分析中發(fā)現(xiàn)，在精細化工廢水中金屬離子占有相當高的比例，且其濃度大、存在的染料數(shù)量相對較多，染料極易與金屬離子相結(jié)合，從而形成金屬絡(luò)合物，直接導(dǎo)致了精細化工廢水的高色度。通過分析質(zhì)譜與氣相色譜的結(jié)合產(chǎn)物，精細化工廢水中還存在著大量的分子比較大的有機物，這些有機物難清除，而且有毒有害，對水中微生物的分解和催化也會嚴重的扼制住，縱使化工廢水經(jīng)過一定的處理水質(zhì)也很難達到標準。

環(huán)境本身是可以承受和降解污染物，因其具有一定的限度，不能一味承受和降解污染物。當化工廢水中的某些指標或者某相指標嚴重超出合理的范圍，環(huán)境承受能力也達到最高限度，就會嚴重影響生態(tài)和環(huán)境。即便自身不存在毒性物質(zhì)，如果廢水中含量高于水體環(huán)境容量，超出合理的范圍，從而改變水體的滲透壓力進而對水中生物的生存產(chǎn)生一定的影響。同時，水體中溶解氧的含量也會相對減少，生物就會由于缺氧而導(dǎo)致死亡。當廢水中磷元素和氮元素的濃度超出一定范圍時，水體就會有富營養(yǎng)化特征的出現(xiàn)，使其他生物種的存活空間相對的減小，使藻類植物更容易繁殖和存活。同時，在氰化物等無機化合物和酚類物質(zhì)、芳香族化合物中精細化工的廢水還存留一定的有毒物質(zhì)，嚴重威脅到人和動物的健康及生存，甚至?xí)霈F(xiàn)慢性中毒和神經(jīng)中毒的現(xiàn)象，使生態(tài)平衡受到影響。

3 中試裝置的工藝流程

中試裝置具有自身的特殊性，主要使用“萃取-生物”的一體化協(xié)同凈化方式進行的一種處理工藝，其中中試裝置的主體主要包含了立式撞擊流反應(yīng)器、油水分離裝置、冷凝裝置、生化處理裝置以及各連接管路等，而處理工藝中最關(guān)鍵的工段就是萃取，與裝置中的立式撞擊流反應(yīng)器互相對應(yīng)。撞擊流使兩股等量氣體充分加速固體顆粒后形成的氣-固兩相流同軸高速相向流動并在兩加速管的中間即撞擊面上相互撞擊，從而形成一個高速湍流、顆粒濃度最高的撞擊區(qū)，為強化熱質(zhì)的傳遞提供了便利條件。經(jīng)過使用管道射流器，按照一定的配比向含氯代有機污染物廢水當中加入適當量的萃取劑定制油，混合之后，通過立式撞擊流反應(yīng)器，將油水混合相進行更深一步的混合萃??；再一次萃取出的混合相，則要通過油水分離裝置而進行相應(yīng)的油水分離，由下部流出的是水相，而油相則會從上部流出；被分離出的油相，經(jīng)過萃取劑再生分離裝置，對油相萃取劑進行加熱，蒸發(fā)出含氯的有機物，使萃取劑能夠回收再利用的目的得以實現(xiàn)；而被蒸發(fā)出來的含氯有機物，為了防止其進入大氣環(huán)境，要經(jīng)過冷凝裝置進行收集作用；而被分離出來的水相，經(jīng)過萃取后水相中的甲烷氯化物的濃度能夠被生物所接受，所以就可以通過生物法在生化處理裝置中對后續(xù)廢水進行一定的處理。

裝置中廢水的走向流程：污水存儲罐→流量計→立式撞擊流反應(yīng)器→油水分離裝置→生化處理裝置→出水。裝置中萃取劑的走向流程：萃取劑儲罐→流量計→立式撞擊流反應(yīng)器→油水分離裝置→萃取劑再生分離裝置→萃取劑儲罐。

4 化工工業(yè)廢水處理中試裝置的設(shè)計思路

4.1 設(shè)備集成

4.1.1 設(shè)備系列化

設(shè)備系列化體現(xiàn)在以下兩方面：

(1)要盡可能地使用相同尺寸的中試裝置的零配件，方便維修和調(diào)換，使作業(yè)效率得到提升，通過模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計的應(yīng)用，使工藝快速優(yōu)化的目標得以實現(xiàn)；

(2)隨著現(xiàn)代的發(fā)展，項目的開發(fā)越來越偏向于EPC總包的模式，從而就會有越來越多的項目需要更多臺的裝置進行協(xié)同實驗，同時每臺裝置的處理量、接口等都必須要互相匹配，使中間產(chǎn)物的存量有效減少，使實驗效率相對提高。

4.1.2 備件儲備

中試裝置的是一種特別的裝置，由于其對規(guī)模的限制以及使用的需要，廠區(qū)維修間內(nèi)的備件不能與中試裝置使用的零配件相匹配，通常情況下，實驗地點都是在一些化工園區(qū)內(nèi)，其離市區(qū)相對比較遠，也不容易購買零配件。所以，中試裝置要安裝必要的備件工具箱，把需要的安裝修理工具配備齊全，同時對于易損易更換的備件(比如：螺絲、螺帽、墊片等)和消耗品(比如：扎帶、潤滑油、喉箍、生料帶等)都要配備足夠的數(shù)量，以備不時之需。

4.2 快速轉(zhuǎn)移

4.2.1 裝配件減量化

中試裝置的設(shè)計安裝目的是要滿足一定的工藝要求，但是要想使異地實驗的目的得以達成，對于相關(guān)道路運輸管理辦法和GB/T 16471—1996等標準規(guī)定的運輸要求中試裝置也要滿足其相應(yīng)的條件。無法避免的這兩者之間會產(chǎn)生一定的沖突，致使由于超標、超限而對部分設(shè)備進行拆卸運輸方式，中試裝置其窄小的操作空間，對于裝配件的拆卸和安裝來說，不僅費時而且費力，同時還會使事故風(fēng)險相對增加。所以中試裝置要避免由于超限、超標而對設(shè)備的拆卸和現(xiàn)場裝配，要想有效地防止這類現(xiàn)象產(chǎn)生，可適當縮小處理量或者進行分體設(shè)計；而對于要現(xiàn)場組裝的配件，要配有專門的運輸固定點，使運輸?shù)陌踩缘玫秸w性的提高。

4.2.2 裝置放空

為了在實驗結(jié)束之后進行放空，從而使容器能夠在常壓、無流動的液體/固體下存在，中試裝置中就要設(shè)置放空裝置。為了預(yù)防中試裝置在安裝運輸當中有泄漏、爆炸、飛濺等問題的發(fā)生，就要在實驗結(jié)束之后對換熱器中的導(dǎo)熱油、冷卻水池中的循環(huán)水、物料接收池/罐和裝置內(nèi)存留的沖洗水、還有液氧罐內(nèi)存余的液氧進行放空，以充分保證安全。

5 廢水處理技術(shù)

5.1 焦化廢水的處理

就我國目前的發(fā)展情況來看，焦化廢水的處理技術(shù)已經(jīng)日趨成熟，處理焦化廢水分為三個步驟：第一，對廢水中容易被截留的大顆粒懸浮物等進行初步的過濾處理；第二，進行生化處理，分解處理當中存在的有害物質(zhì)例如苯、多環(huán)芳徑等；第三，進行深度處理，對于焦化廢水要回收進行二次利用。膜分離技術(shù)是在深度處理當中最經(jīng)常用到的處理技術(shù)。膜分離技術(shù)是利用物質(zhì)分子大小的不同來進行處理的，膜的材料使高分子做成的，具有超濾、滲率、納濾的特征，我國當前主要用到全膜分離技術(shù)以及同時結(jié)合膜分離技術(shù)和其他技術(shù)手段兩種膜分離技術(shù)，來進行廢水的深度處理，全膜分離技術(shù)則同時把超濾法、納濾法和滲率法結(jié)合在一起，首先廢水要經(jīng)過砂率器的作用進行初步的過濾，然后利用超濾設(shè)備將廢水中的膠狀污染物去除，為了將廢水軟化要在納濾和反滲透中加藥，從而有效去除廢水當中的鹽離子，最后廢水經(jīng)過反滲透，進行回收再利用。隨著我國技術(shù)水平的不斷提升，單一的全膜分離技術(shù)其比較低的效率不能滿足現(xiàn)代的日益發(fā)展，因此就會結(jié)合使用催化氧化法與膜分離技術(shù)，不管是成本、效率還是處理效果都要優(yōu)越于單一的膜分離技術(shù)，所以現(xiàn)代經(jīng)常使用其他手段與膜分離技術(shù)相結(jié)合的方式，從而有效提高了工作的效率。

5.2 泡沫及臭氣優(yōu)化控制方法

玻璃鋼防護罩是在泡沫以及臭氣優(yōu)化技術(shù)中所應(yīng)用到的一種前端裝置，包括四個功能：

第一，有效控制消泡管的松動現(xiàn)象產(chǎn)生；

第二，廢水的溫度避免會隨著環(huán)境溫度的降低而出現(xiàn)大幅度降低的情況；

第三在池體位置封閉的情況下，可以從頂端對臭氣進行采集，防止出現(xiàn)氣體擴散現(xiàn)象；

第四，有效地控制泡沫的膨脹率。

對于泡沫以及臭氣優(yōu)化控制工作來說，有兩個最關(guān)鍵的過程，即規(guī)避泡沫的出現(xiàn)和處理已經(jīng)出現(xiàn)的泡沫。產(chǎn)生泡沫之前，為了有效控制泡沫出現(xiàn)主要采取三種方式，分別是增加EC外循環(huán)厭氧回流速度、提升BE生物低溶解氧曝氣濃度和氮氣氣浮除油。通過實驗可以了解，與以往使用的廢水處理辦法相比以上提到的三種方式當中出現(xiàn)的泡沫量相對較低。出現(xiàn)泡沫之后，要在A/O池玻璃鋼防護罩的頂端位置和BE生物增濃池中設(shè)置消泡管，玻璃鋼防護罩起到了確保泡沫不會有溢滿的情況出現(xiàn)的作用，同時由于甲醇的注入，泡沫就會迅速消失。

6 結(jié)語

綜上所述，針對環(huán)保中試裝置現(xiàn)場實驗的特點，對中試裝置的設(shè)計安裝提出優(yōu)化改進意見：設(shè)置網(wǎng)絡(luò)節(jié)點電源，配置工具箱，統(tǒng)一設(shè)備及零配件規(guī)格提高試驗效率；按照車間安全生產(chǎn)要求運行和維護中試裝置。