化工工業廢水處理中試裝置的設計思路

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

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

1 化工廢水處理對環境發展的意義

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致占有量相對比較少，從而對我國的經濟發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，使生態環境得到保護，能源資源得到節約，使水資源的利用效率得到有效提升，保護了生態環境，我國水資源短缺的問題得到有效解決。

1.2 推動社會的發展

我國現代化經濟不斷發展，從而也加速了人們對生態環境的破壞，使生態環境不斷惡化，就會出現各種極端天氣，影響了社會經濟發展。化工行業產生的污染量在各個行業之間是最大的，從而充分認識到環境保護的價值和作用，積極展開保護生態環境對廢水處理工作，為社會的可持續發展奠定基礎。

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，水質成分復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現，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、存在的染料數量相對較多，染料極易與金屬離子相結合，從而形成金屬絡合物，直接導致了精細化工廢水的高色度。通過分析質譜與氣相色譜的結合產物，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，縱使化工廢水經過一定的處理水質也很難達到標準。

環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，環境承受能力也達到最高限度，就會嚴重影響生態和環境。即便自身不存在毒性物質，如果廢水中含量高于水體環境容量，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，水體就會有富營養化特征的出現，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、芳香族化合物中精細化工的廢水還存留一定的有毒物質，嚴重威脅到人和動物的健康及生存，甚至會出現慢性中毒和神經中毒的現象，使生態平衡受到影響。

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，而處理工藝中最關鍵的工段就是萃取，與裝置中的立式撞擊流反應器互相對應。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，為強化熱質的傳遞提供了便利條件。經過使用管道射流器，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器，將油水混合相進行更深一步的混合萃取；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，經過萃取劑再生分離裝置，對油相萃取劑進行加熱，蒸發出含氯的有機物，使萃取劑能夠回收再利用的目的得以實現；而被蒸發出來的含氯有機物，為了防止其進入大氣環境，要經過冷凝裝置進行收集作用；而被分離出來的水相，經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 化工工業廢水處理中試裝置的設計思路

4.1 設備集成

4.1.1 設備系列化

設備系列化體現在以下兩方面：

(1)要盡可能地使用相同尺寸的中試裝置的零配件，方便維修和調換，使作業效率得到提升，通過模塊化結構設計的應用，使工藝快速優化的目標得以實現；

(2)隨著現代的發展，項目的開發越來越偏向于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，由于其對規模的限制以及使用的需要，廠區維修間內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內，其離市區相對比較遠，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)都要配備足夠的數量，以備不時之需。

4.2 快速轉移

4.2.1 裝配件減量化

中試裝置的設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，對于相關道路運輸管理辦法和GB/T 16471—1996等標準規定的運輸要求中試裝置也要滿足其相應的條件。無法避免的這兩者之間會產生一定的沖突，致使由于超標、超限而對部分設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，同時還會使事故風險相對增加。所以中試裝置要避免由于超限、超標而對設備的拆卸和現場裝配，要想有效地防止這類現象產生，可適當縮小處理量或者進行分體設計；而對于要現場組裝的配件，要配有專門的運輸固定點，使運輸的安全性得到整體性的提高。

4.2.2 裝置放空

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

5 廢水處理技術

5.1 焦化廢水的處理

就我國目前的發展情況來看，焦化廢水的處理技術已經日趨成熟，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例如苯、多環芳徑等；第三，進行深度處理，對于焦化廢水要回收進行二次利用。膜分離技術是在深度處理當中最經常用到的處理技術。膜分離技術是利用物質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以及同時結合膜分離技術和其他技術手段兩種膜分離技術，來進行廢水的深度處理，全膜分離技術則同時把超濾法、納濾法和滲率法結合在一起，首先廢水要經過砂率器的作用進行初步的過濾，然后利用超濾設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，最后廢水經過反滲透，進行回收再利用。隨著我國技術水平的不斷提升，單一的全膜分離技術其比較低的效率不能滿足現代的日益發展，因此就會結合使用催化氧化法與膜分離技術，不管是成本、效率還是處理效果都要優越于單一的膜分離技術，所以現代經常使用其他手段與膜分離技術相結合的方式，從而有效提高了工作的效率。

5.2 泡沫及臭氣優化控制方法

玻璃鋼防護罩是在泡沫以及臭氣優化技術中所應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象產生；

第二，廢水的溫度避免會隨著環境溫度的降低而出現大幅度降低的情況；

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，防止出現氣體擴散現象；

第四，有效地控制泡沫的膨脹率。

對于泡沫以及臭氣優化控制工作來說，有兩個最關鍵的過程，即規避泡沫的出現和處理已經出現的泡沫。產生泡沫之前，為了有效控制泡沫出現主要采取三種方式，分別是增加EC外循環厭氧回流速度、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的泡沫量相對較低。出現泡沫之后，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的作用，同時由于甲醇的注入，泡沫就會迅速消失。

6 結語

綜上所述，針對環保中試裝置現場實驗的特點，對中試裝置的設計安裝提出優化改進意見：設置網絡節點電源，配置工具箱，統一設備及零配件規格提高試驗效率；按照車間安全生產要求運行和維護中試裝置。