高效旋流曝氣器在煤制烯烴生產廢水處理中的應用分析

崔恒玲

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

1 工藝流程

進水水質中COD、氨氮均較高，污水的可生化性尚好，見表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、加藥等系統組成，工藝流程如圖1所示。

圖1 煤制烯烴生產廢水處理工藝流程圖

表1 進水水質及排放標準

污水處理裝置原設計處理負荷400 m3／h，進水COD 和 氨 氮 指 標 分 別 是600 mg／L 和200mg／L，由于實際上游裝置的來水負荷和污染物濃度超出設計值，無法滿足公司生產廢水處理合格排放。煤制烯烴項目于2012年在原有老系列的基礎上新建了一座針對氣化廢水的除硬系統和一套300m3／h的A／O 生化系統。并在O 池曝氣器選用上進行了調整，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入曝氣管，曝氣管的管壁上布滿者許多細微的孔隙，管內空氣在壓力差的作用下，從管壁的孔隙中分散出來，在污水構成許多細小的氣泡，并構成水的紊流，然后到達了將空氣中的氧溶入水中的意圖。曝氣器里面一個支撐管，外套曝氣膜片，通過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，節能效果顯著。但在運行過程中最大的問題是曝氣管的堵塞和老化。一是由于鼓風機的空氣不潔凈造成孔內堵塞；二是由于污水中硬度過高導致碳酸鈣、鎂沉積，造成曝氣器外堵；三是大量存在這些化學物質，如烴類、芳香族內化學物質，導致曝氣膜片腐蝕、老化。O 池的溶解氧嚴重偏低，對于固定安裝在底部的微孔曝氣器又無法停工檢修，極易導致污水處理裝置出水水質超標。

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氣管、帶螺旋葉片的螺旋器、以及內部具有通道的曝氣筒體，筒體上部交錯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，位于旋流曝氣器底部的空氣入口，在曝氣時氣流以很高的速度上升，帶動周圍的泥水混合物一起上升，經過螺旋器、第一切割器、第二切割器的層層分割，氣泡被切割為小氣泡，且與周圍的泥水混合物充分混合，增加了氧氣的傳質速率。空氣出口直徑大，壓力與水壓相同，壓力損失小，完全不會堵塞?？諝饴菪仙ㄟ^曝氣器，底部產生真空氣提作用，使大約1.3倍的水進入曝氣器。蘑菇狀切割頭產生強大離心力使空氣和水混合，同時將空氣變成微小氣泡。充分混合的氣水猛力向上沖出。強烈的循環水流使部分小氣泡和水流返回池底，同時使底部淤泥參與循環，因而整個曝氣池內無充氧盲區，實現了曝氣池容積利用最大化。

3 高效旋流曝氣器的應用情況分析

3.1 對氧的利用效率

污水處理裝置的新老系列共用一個調節池，兩個系列進水水質相同情況。由于在日常運行過程中，O 池前段和后段的溶解氧相差較大，故在計算過程中取前、中、后段三處的溶解氧的平均值。

兩種曝氣器對氧的利用效率如表2，趨勢圖如圖4。

如圖4所示，雖然微孔曝氣器在運行前三個月時其氧的利用效率高于高效旋流曝氣器，但微孔曝氣器對氧的利用效率隨著運行時間呈急劇下降的趨勢，高效旋流曝氣器運行比較穩定，對氧的利用效率能夠保持相對穩定的趨勢。

表2 新老系列曝氣器對氧的利用效率

圖4 兩種曝氣器對氧的利用效率趨勢圖

3.2 高效旋流曝氣器的對水中污染物的去除效果

污水處理裝置新老系列共用一個調節池，在兩個系列的進水水質相同的情況下，分別進入初沉池初步沉淀后，進入A／O 生化系統進行硝化、反硝化反應，兩個系列O 池在保持相對應溶解氧的情況下，兩種曝氣器對廢水中COD 和氨氮的出去效率如表3，趨勢圖如圖5。

如圖5所示，剛開始運行的兩個月中，微孔曝氣器對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時間運行，微孔爆氣器的腐蝕和結垢速率較旋流曝氣器高，從第三個月開始，微孔曝氣器的出水水質逐步變差，直至第四個月開始出水水質超標，無法滿足生產需要。而高效旋流曝氣器大孔通道曝氣器，不易堵塞，雖然對氧的利用率較微孔曝氣器低，但對水中污染的去除率相對比較穩定。

表3 新老系列曝氣器對水中污染物的去除效率

圖5 兩種曝氣器對水中COD 和氨氮去除率趨勢

4 結論

煤制烯烴生產廢水處理對曝氣器的選擇應首先考慮硬度結垢對曝氣系統的影響，為此曝氣設備考慮選用不宜堵塞不怕結垢的水力剪切型曝氣器，高效旋流曝氣器正是在傳統螺旋形曝氣器的基礎上，結合多種先進結構形式，開發的新型曝氣設備。雖然高效旋流曝器對氧的利用效率和對水中污染物的去除效率均略低于微孔曝氣器，但具有運行穩定可靠、不堵塞、使用壽命長等優點，在高懸浮物、高硬度、易結垢的煤制烯烴生產廢水中優勢更加明顯，且高效旋流曝氣器在處理煤制烯烴生產廢水出水水質穩定，能夠滿足國家對環保達標排放的要求和回用水回收利用的水質要求。

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