常州冶炼一体化污水处理装置 工程设计

常州冶炼一体化污水处理装置 工程设计

化工园区废水处理对于水污染控制越来越重要。以江苏省太湖流域为例，流域内化工企业5000家，每年约排放1.4亿m3化工废水。化工园区企业排放的废水水质复杂，具有水质水量变化大、难降解、有毒、盐度高、可生化性差等特点，属典型的有毒有害难降解的工业废水。

目前化工园区废水处理方法有零价铁、膜生物反应器、气浮、微电解工艺等，这些单独工艺存在运行成本高、处理效果不稳定，易产生二次污染等问题。胡大锵等采用预处理-A2/O-混凝沉淀为主体的改造中试工艺路线，运行结果表明，当进水平均COD1000mg/L、TKN124mg/L时，出水COD80mg/L、NH3-N15mg/L，达到设计要求。李东升等采用物化(铁碳微电解、催化氧化)预处理高浓度废水后，利用水解酸化—A/O工艺处理混合废水，结果显示处理出水COD低于500mg/L，氨氮低于35mg/L，出水水质达到接管要求，预处理工艺的COD去除率达64%，硝基苯去除率达94%。纪振等采用物化预处理-UASB-水解酸化-生物接触氧化-活性炭生物滤池工艺处理某公司化工废水，结果表明，预处理工艺可明显降低高浓度废水的COD和盐分，整个工艺处理出水水质达到接管要求。

化工园区废水处理工艺需要进一步优化。一方面，排放标准的严格执行，对化工园区废水处理提出明确的要求；另一方面，由于化工生产过程中使用的原料复杂且生产工艺不断改进，造成化工废水浓度和成分日趋复杂。本文以江苏某化工园区废水为研究对象，通过集成工艺的设计，探讨系统的处理效果，为类似废水处理提供借鉴经验。

1、工程概况

江苏某化工园区产业以生物医药和氟化工为主，重点发展以新药领域、医药相关领域、生物技术领域等附加值高、资源能源消耗低、具水平的生物医药产业化项目；重点发展氟化工下游产业，包括高性能氟涂料、氟树脂等含氟材料。目前园区企业约40余家，废水产生量约8000~9000m3/d。

(1)调节池。3座，地下钢筋混凝土结构。总容积9500m3。分别收集高浓度废水、低浓度废水和易生化废水。管道泵3台，型号IHF80-65-125；潜污泵2台，型号WQ2210-413，N=5.5kW。管道泵3台，型号IHF125-80-160。超声波液位计3台。

(2)混凝沉淀池。2座，半地下钢筋混凝土结构。外形尺寸13.25m×3.5m×4.7m，表面负荷0.65m3/(m2•h)。周边传动刮泥机2台，PAM、PAC和氯化钙加药系统各1套。

(3)厌氧水解池。1座2组，半地下，钢筋混凝土结构。外形尺寸67.5m×40.6m×6.2m，HRT约36h，推流器8台。

(4)二沉池。2座，半地下，钢筋混凝土结构。采用中心进水周边出水式辐流沉淀池。外形尺寸φ28m×6m。周边传动刮泥机2台，污泥回流泵4台，型号WL2260-450。

(5)缺氧池/好氧池。1座2组，半地下，钢筋混凝土结构。外形尺寸：36.9m×18.9m×6.2m。总停留时间33.4h，其中缺氧停留时间约8.8h，好氧停留时间约24.6h；推流器8台，混合液回流泵3台，微孔曝气机1套。鼓风机3台，Q=28m3/min，P=45kW；鼓风机2台，1用1备，Q=12.7m3/min，P=18.5kW。

(6)三沉池。2座，半地下，钢筋混凝土结构。外形尺寸φ28m×5.92m。表面水力负荷0.35m3/(m2•d)。中心传动刮泥机2台；污泥回流泵4台。

(7)快滤池。1座，半地下，钢筋混凝土结构。单座外形尺寸10.9m×10.9m×4m，滤速5m/h。

(8)物化污泥池。1座，半地下，钢筋混凝土结构。外形尺寸φ8.0m×4.3m。污泥泵2台，N=5.5kW。

(9)生化污泥池。1座，半地下，钢筋混凝土结构。外形尺寸5m×5m×4.5m。污泥泵2台。

(10)脱水机房。1间，地上，框架结构。外形尺寸22m×12m×4.5m。压滤机2台；PAM加药装置1套；输送机1套。

1.4 分析方法

1.4.1 常规指标分析

COD、氨氮、总氮、总磷等参考《水和废水监测分析方法》。

1.4.2 GC/MS分析

选用美国AgilentTechnologies公司的GC/MS三重四极杆气质联用(Agilent7000C)，色谱柱为30m×0.25mm×0.25mm，DB-35毛细管色谱柱，载气为高纯N2，流量为0.8mL/min，进样量为1μL，分流比为2∶1，进样口温度为250℃，检测器温度为280℃。

色谱柱升温程序为初始温度40℃，停留5min，以100℃/min的速度升温到90℃，停留1min，以5℃/min的速度升温到200℃，停留2min，以10℃/min的速度升温到230℃，停留0min，以5℃/min的速度升温到260℃，停留2min，最后以10℃/min的速度升温到280℃停留10min。

质谱条件为电子轰击电压为1.2kV，电子轰击能量为70eV。质量扫描范围为30~350amua，检索谱库为NIST02谱库，溶剂延迟5min。

1.4.3 三维荧光分析

三维荧光光谱采用F-7000荧光分光光度计测定，空白校正用Milli—Q超纯水，激发波长(Ex)和发射波长(Em)的扫描范围分别为200~450nm和300~500nm，激发和发射狭缝宽度均为5nm，扫描速率为2400nm/min，扫描间隔为5nm。

1、MVR机械蒸发再压缩技术的应用研究

结合笔者实际研究来看，MVR机械蒸发再压缩技术主要应用于以下几个具体工业领域。第一个就是海水淡化领域。当前反渗透法和蒸馏法使我国海水淡化技的实际办法。其中蒸馏法主要有三类，包括技术常用的多级闪蒸技术、低温多效蒸馏技术和压汽蒸馏技术。研究人员结合这几类技术实际应用，大致计算出了在海水淡化领域的MVR技术节能效果，整体上是较为显著的，达到8-12kWh/t。研究人员对TVR、MVR以及其他技术做大量比对、结合蒸发冷凝器、压缩机和水泵、预热器装置研究，得出了损大致在百分之35、35.5、17、11，所以在MVR装置确定压缩机时候必须要选择性能高、压缩比相对比较低压缩机。

其次是在废水处理领域。对于很多高盐度废水而言，主要含有的成分大体上都是，所以结合物化过滤盒膜提纯、MVR技术做实际回收处理，再做技术处理就可以生成浓缩液，给植物当作化肥使用，其中包含淡水部分、还可以用在各类工厂的绿植滴灌以及厕所冲洗，所以整体社会效益是非常显著的。结合MVR技术所做的废水处理是很多企业都会选择的、也是本文实际研究对象。

常州冶炼一体化污水处理装置 工程设计

再次是制盐领域的使用。在我国很多企业都会选择蒸发技术中的多效蒸发技术来处理盐，而在国外特别是发达国家地区、制盐基本上都是MVR技术；相信在未来发展我国也会逐步推广。如果可以将MVR技术引入到制盐领域之中，就可以很好地将整体费用较高问题解决，降低实际成本和费用率，除此之外对于各类食用盐的实际品质以及质量提升也是很显著的。我国很多学者结合着我国东南沿海的实际情况，做了大量研究旨在将硫酸铵蒸发浓度提升，降低整体煤炭实际使用量。

除了以上实际领域之外，在乳液制品、造纸业、蒸馏领域等MVR技术也有着大量推广，所以整体未来的实际发展趋势是很好的。

2、MVR技术与其他技术在高盐度废水资源回收和问题处理上的特点研究

2.1 MVR技术与其他技术相比较的优势

结合我国实际业务开展来看，国内广泛在高盐度废水问题上使用的技术主要包括RO反渗透膜双膜法和EDR技术，主要材料是纳米级的反渗透膜，这类技术对于重金属离子和许多有机物很有效果。在规范压力下水可以通过RO渗透膜最终构建为可以分解无机物、重金属离子和大分子有机物、胶体、以及细菌包括病毒等的合理规避与阻挡价值的渗透膜。但随着技术进步和研究水平的提升，MVR技术出现则提升了整体效率，不仅在占地面积上相比要小了非常多的空间，在结构上也很简单，节能效果非常的突出。在技术原理上基本就是结合压缩机对低温位的蒸汽做压缩处理，提升其热焓，将蒸汽所具有的各类潜热充分激发，达到实际所需效果；在此其中不需要再启动各类别的装置。

2.2 MVR技术性能影响因素和处理研究

MVR技术在高盐度废水资源回收和无害化处理中的物料性能主要包括以下几个方面。在实际参数上主要有密度和强度、熔点、热敏性、硬度、粘性等，其主要的传热系数靠的是蒸发所占据的面积大小，表面张力主要是为了促进液体表面收缩压力，汽液分离过程中数值，比如高度和直径也都是非常直接而具体的影响因素，对于其物料在膜上也有着直接的影响；除此之外对于各类沸点非常高的物料，也可以采取单效蒸发，在负压状态下降低整体温度，节约实际操作成本。对于温度高低有要求的也必须要足够注意。

在实际设施操作中要注意进料参数的变动。由于物理中的能量守恒定律是规范的，所以装置可以传播最大值是固定的，所以需要在进料时考虑好这个问题，数值过大会使传热系数有很大问题而小数值又会带来侧流量的大幅度降低。高盐度废水的实际浓度也需要注意好，它与传热系数和实际沸点有着直接关联；如果进入装置高盐度废水的温度非常低也有问题、会导致蒸发量大幅度降低。

其次要注意MVR压缩机工况变动。压缩机的流量和温度压比、效率等参数都有最高值，对于整体装置实际运转有着非常直接影响。比如在各类的高盐度废水处理之中如果进口温度低而比容提升幅度很大的情况下，压缩机就可以进入非常多蒸汽量、进口温度也会提升很多，所以在实际问题上必须要注意到。压缩机实际频率和流量、以及温度升高间数值可以额定、所以在较低温差下就可以蒸发出足够水，在处理费点温度假如各类高盐废水，需要压缩机将存在问题克服掉才可以蒸发。

在分离器上需要注意高盐废水蒸发量提高，导致二次蒸气上升加速的问题，也会使得气体携带大量液体，如果时间过长就会导致平衡温度被破坏了。MVR蒸汽系统在稳定中闪蒸二次蒸汽量会提升很多，二次蒸汽比容相对是比较大的，物料浓度和粘度张力都会提升很多，所以直径比需要保证气液分离，有足够的分离面，高度以及成本也会有实际意义上的影响。在高盐废水资源回收上需要给予注意。

除此之外泵也会有影响。作为主要的动力装置，机械密度和实际运转流量、高度都会对整体有直接的影响和制约。所以需要注意好密封度，尽力避免各类渗漏的现象发生。

2.3 MVR技术处理高盐废水性能研究

在实际进料温度上，需要考虑到系统预热器设计和蒸发工艺的实际流程问题实际影响，对于一定蒸发量MVR系统来讲，对应的系统蒸发的面积和预热面积在高盐废水处理中先会降低再会逐步的出现平缓，在相对较大蒸发量的实际工作之中，整体上看起来会非常显著。除此之外对于压缩机比耗功也有温度相对直接的影响。所以在材料温差上保持在4度合理、也就是功耗在20千瓦时每立方米以下最好。

而在传统温差上实际范围在1-10度左右，随着传热温差的逐步提升的，蒸发所有的面积会出现急剧降低之后平缓行进，对于70°左右的工况，升高三度会导致整体传热面积下降1000㎡左右，但是在温度升高实际情况下，整体传热面积下降也会随之出现逐步降低情况。结合笔者实际研究来看，保持在3-7度是比较合理区间范围，这对于整体业务推进及展开，都是较为有利的。

而在进出料浓度上，蒸发所持有的面积会随着进料浓度提升而线性下降、随着出料的浓度提升而线性上升，这在比较低的温度下会更加的显著；对于进料的浓度而言压缩机比功耗会逐步随着进料上升浓度而上升，但对出料而言影响是不大的。