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废水深度处理 - 煤化工废水零排放的应用
发表时间:2016-12-6  文字 〖 〗  阅读次数:3514   [关闭窗口]
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瑞升华科技--

   对于化工产业、尤其是焦化和石化产业废水来说,已经过了前级物理-化学法处理后的低浓度焦化和石化废水,其中一般均含有酚类、氰化物,且COD一般在100mg/L以上。这类废水的治理难度极高,采取颗粒活性炭吸附法进行治理时,只有当吸附器设计合理时才能获得良好的污染物控制效果(排水COD降低至目标控制值30至50mg/L以内)。

1、吸附装置的液相流速和空塔接触时间设计

   理想地,炭吸附器被要求设计为“尽可能短的传质区(MTZ)”型式,以避免出现过快“穿透”,确保吸附装置的可靠性运行。要实现传质区缩短的操作目标,可选措施有:降低空塔速率(或流体在活性炭床层中的线速度)、和/或设计较高的吸附床层,以延长流体在吸附器中的停留时间。(图1给出的是活性炭床层中流体线速度对传质带的影响曲线)。

 

1:床层中液体线速度对传质带的影响曲线(来源:CHEMVIRON液相吸附活性炭的实验室评价方法)

   由图1可知,流体在炭床中的线速度越高,则“吸附波”斜率越小、传质区越大/宽,越容易发生吸附穿透;反之,流体在炭床中线速度较低时,“吸附波”变陡,传质区缩短,炭床的利用率越高,对污染物的吸附脱除效果就越稳定。

   依据污染物成分的种类和性质、吸附剂活性炭的性能、以及污染成分的浓度,对于一般性的废水处理来说,废水在活性炭床层中的“空塔接触时间(EBCT,用以代表流速,流速越慢,则接触时间就越长)”设计取值范围在20至120分钟(资料:CALGON吸附器设计指南),尚鼎公司一般采取20至30分钟EBCT对废水深度处理项目用的吸附装置进行设计,以确保废水处理的效果及出水水质的稳定性。

2、推荐采用脉动床吸附器设计型式

   从传质区角度讲,最理想的“吸附波”形态为一条垂直线(参见图1),但在实际运行过程中,特别是针对本项目拟处理的难治理型焦化和石化工业废水时,由于吸附器中活性炭颗粒均匀度无法达到理想分布状态、吸附器装填的均匀程度也无法控制到理想程度、加上污染物成分和浓度不可避免地出现波动,吸附器中的传质区势必会逐渐或者突发性地变“平坦”,传质区变长,若选用的是固定床炭吸附器设计型式,如果未饱和炭层厚度已不足时,应会随时出现“吸附穿透”现象,导致出水水质不合格。

   而脉动床吸附器采取的是炭层与流体呈逆向运动方式,饱和炭层间歇式地被移出吸附器并进行再生处理,随后再生炭与补充新炭被重新从塔顶部加入吸附器,理论上污染物成分永远接触的是“新鲜”活性炭(即吸附性能与原炭性能相同)层,此时即便发生污染物成分或浓度剧烈波动、传质区变长,由于整个床层高度均为“新鲜炭层”,也不会发生“吸附穿透”现象,能够确保出水水质仍然处于稳定的达标状态。

   图2给出的是固定床吸附器与脉动床吸附器的运行原理对比,图3给出的是出水质量随不同吸附器操作方式的变化曲线。


   2:固定床吸附器(左)与脉动床吸附器(右)运行原理图(资料来源:CALGON液相吸附技术系统的设计)

   3:产品质量与固定床吸附器切换操作次数(左)、以及与脉动吸附器脉动频率(右)之间的关系曲线(资料来源:CALGON液相吸附技术系统的设计)

   可见,与固定床吸附器的出水水质情况相比,采用脉动床设计方案时,出水水质的波动要小得多。

   另外,当进水中存在一定浓度的悬浮颗粒物或者夹带有气体成分时,由于脉动床吸附器运行的固有机制,能够有效避免出现床层阻力增大、出现“气阻”等运行故障。这是脉动床吸附器的另一个固有优势。

    由于采用脉动床吸附器可以获得质量相当稳定的出水,可以对该出水进行二次利用,大幅减少需外排的废水数量,同时节约大量的水消耗成本。

   因此,我们推荐优先采用脉冲床吸附器设计型式。

3、脉动床吸附器及固定床吸附器综合对比

 

优点

缺点

 

 

固定

床型

吸附

装置

(1) 建筑物高度较小,占地面积较大

(2) 无需专设操作人员进行操控

(3) 系统具有“自过滤”功能,但悬浊物过多时会引起床层堵塞

(4) 易对吸附器内部情况进行检查,可及时发现吸附器内部存在的故障

(5) 进液压力可控制在相对较低的数值,即可克服整个床层的阻力

(6) 可采用较大的流量设计和操作值

(7) 可采取回洗/反冲洗设计、设置反冲洗操作系统

(1) 需设计较多的辅助操作空间区域

(2) 对同一种液体进行活性炭处理时,达到同样处理效率时,固定床吸附装置系统所需的投资总额要高于脉动床吸附装置系统

(3) 若采取单吸附器设计方案时,出液质量会随着吸附器投用时间的延长而逐渐变化(出液质量呈不稳定状态)

(4) 系统中一个吸附装置的出液质量达到预设目标值时,需立即将该装置从系统中断开并进行后继处置

 

 

脉动

床型

吸附

装置

(1) 几乎无需设计辅助操作空间区域

(2) 能够将出液质量精确控制到设定要求值

(3) 拥有很长的传质带,在实际应用中活性炭的用量可达最小化

(4) 对饱和活性炭中的产品进行回收时,不存在用水量的“峰值”要求

(5) 若液体中存在气体、或者可在活性炭床层中生成气体产物时,采取上向流的脉动床吸附器设计方案最为适合

(1) 非膨胀型脉动床吸附器不适合处理含有较多悬浮固体颗粒物的液体,当采用可膨胀型脉动床吸附器时能够有效克服由悬浊物引起的阻力问题

(2) 只有当吸附装置从系统中断开(停止使用)、并且将其中的活性炭全部取出之后,才能进行内部检查和/或维修操作

(3) 每次脉动操作之后出液中均会含有一定量的活性炭粉,需进行后继过滤处理

 

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