【污水處理】重油氣化炭黑污水處理工程設計
創(chuàng)飛格環(huán)保重油氣化炭黑污水處理工程設計方案
1 工程概述
浩良河化肥廠尿素生產(chǎn)原料為重油，氣化后可小時副產(chǎn)炭黑水60余噸，此工藝廢水未經(jīng)任何處理，直接排入灰場進行自然沉降，由于炭黑密度較小，沉降速度較慢，沉淀后出水經(jīng)常夾帶炭黑，污染水源及環(huán)境。另外灰面高低不平，露出水面的灰面，經(jīng)常風大起塵，嚴重污染了附近居民的居住環(huán)境。為此，該廠對造氣車間的炭黑污水進行綜合治理，建設了1套規(guī)模為60t/h的炭黑污水處理裝置，并且每小時可以副產(chǎn)粗炭黑約1.0t，回收軟化水約50t，使炭黑污水達到了零排放。
2 工藝流程
造氣車間重油氣化后，產(chǎn)生的炭黑水利用自身余壓將炭黑水送往炭黑回收車間，經(jīng)蛇管于燥器換熱后進入脫氣塔，去除水中夾帶的CO，H2等氣體，污水經(jīng)炭黑水泵加壓后送入壓濾機過濾后，炭黑濾餅存留在濾板中，由人工拉開濾板，將濾餅卸到料斗內(nèi)，經(jīng)螺旋輸送機送往干燥廠房內(nèi)進行干燥處理后，裝袋入庫，濾后水經(jīng)中間水泵加壓后送入精密過濾器過濾，濾后清水流入清水箱，送回造氣車間循環(huán)使用，和原有工藝相比每小時節(jié)約軟水約50t，流程見圖1。
3 主要設備
炭黑污水處理裝置所需設備詳見表1：
| 名稱 | 規(guī)格型號 | 數(shù)量/臺 |
| 板框壓濾機 | XM60/φ800-60 | 4 |
| 精密過濾器 | LWG-150 | 1 |
| 炭黑水泵 | KQWR80-315 | 2 |
| 濾后水泵 | KQW80-125 | 2 |
| 清水泵 | KQW80-200 | 2 |
| 脫氣塔 | φ3.6m×12.8m V=100m3 | 1 |
| 濾后水罐 | φ2.8m×3.0m V=15m3 | 1 |
| 清水罐 | φ4.0m×3.6m V=35m3 | 1 |
| 蛇管干燥器 | 由兩根φ80的不銹鋼管制成 | 1 |
4 設計中著重解決的幾個問題
為保證裝置投產(chǎn)后能正常連續(xù)運行，需要其運行的費用最低，因此設計重點放在關鍵設備選型。工藝指標確定、設備運行的維護費用及投資效益比等幾方面。
4.1 壓濾機選型
壓濾機為本工藝的核心設備，裝置的運行費用主要取決于此，因此選型時尤為慎重。壓濾機屬于成型設備，但應用于炭黑水處理上，介紹的資料及經(jīng)驗較少，考慮到炭黑水水溫高、顆粒細?。ㄆ骄?0μm）、且具有腐蝕性等特點，經(jīng)考察論證，并與設備生產(chǎn)廠家的技術人員探討，決定由供貨廠家對壓濾機作如下改造：
4.1.1 取消濾板間隔膜
目的是防止濾布粘料，造成卸料困難，另外隔膜的使用壽命短，造價又高，至使系統(tǒng)的運行費用增加，為此，將隔膜改為密封橡膠圈和不銹鋼絲網(wǎng)，經(jīng)實際運行驗證，橡膠圈的使用壽命可達到4～6個月。
4.1.2 濾布
濾布的使用周期直接關系到污水處理成本，為延長濾布的使用周期，將單層濾布改為雙層濾布，且選用不同型號，實踐證明濾布的周期可達到3～4個月。
4.2 精密過濾器
考慮到濾布損壞的情況下，炭黑水可能滲漏到系統(tǒng)內(nèi)，影響回用水質(zhì)，為此在流程中增加精密過濾器，以保證水質(zhì)可完全達標回用。
從炭黑水的特性：水溫高、粒徑細小、吸附性強，以及壓濾機出水中的炭黑含量、反洗操作的難易程度。運行周期、投資與運行費用等因素綜合考慮，經(jīng)現(xiàn)場試驗，最終決定選用以聚丙烯熱噴纖維膜為過濾介質(zhì)的精密過濾器，其過濾精度不受進料壓力波動的影響，壓差低，通量高，運行費用低。從實際運行來看，選型合理，濾前水質(zhì)無需投加混凝劑可完全滿足過濾要求，簡化了操作。
4.3 工藝指標的確定
從經(jīng)濟運行的角度，經(jīng)方案比較，將炭黑水泵出口的壓力定位在1.2～1.5MPa，一方面可以降低粗炭黑產(chǎn)品的含水率，另一方面可以充分發(fā)揮壓濾機的性能。
4.4 廠房排氣設計
考慮到壓濾機的卸料操作在室內(nèi)，外加北方冬季室內(nèi)外溫差大，卸料時瞬間產(chǎn)生的蒸汽量多，故在廠房設計上，層高增加了2層，排汽方式采用天窗排氣，從實際運行來看，達到了目的。
壓濾機為本工藝的核心設備，裝置的運行費用主要取決于此，因此選型時尤為慎重。壓濾機屬于成型設備，但應用于炭黑水處理上，介紹的資料及經(jīng)驗較少，考慮到炭黑水水溫高、顆粒細?。ㄆ骄?0μm）、且具有腐蝕性等特點，經(jīng)考察論證，并與設備生產(chǎn)廠家的技術人員探討，決定由供貨廠家對壓濾機作如下改造：
4.1.1 取消濾板間隔膜
目的是防止濾布粘料，造成卸料困難，另外隔膜的使用壽命短，造價又高，至使系統(tǒng)的運行費用增加，為此，將隔膜改為密封橡膠圈和不銹鋼絲網(wǎng)，經(jīng)實際運行驗證，橡膠圈的使用壽命可達到4～6個月。
4.1.2 濾布
濾布的使用周期直接關系到污水處理成本，為延長濾布的使用周期，將單層濾布改為雙層濾布，且選用不同型號，實踐證明濾布的周期可達到3～4個月。
4.2 精密過濾器
考慮到濾布損壞的情況下，炭黑水可能滲漏到系統(tǒng)內(nèi)，影響回用水質(zhì)，為此在流程中增加精密過濾器，以保證水質(zhì)可完全達標回用。
從炭黑水的特性：水溫高、粒徑細小、吸附性強，以及壓濾機出水中的炭黑含量、反洗操作的難易程度。運行周期、投資與運行費用等因素綜合考慮，經(jīng)現(xiàn)場試驗，最終決定選用以聚丙烯熱噴纖維膜為過濾介質(zhì)的精密過濾器，其過濾精度不受進料壓力波動的影響，壓差低，通量高，運行費用低。從實際運行來看，選型合理，濾前水質(zhì)無需投加混凝劑可完全滿足過濾要求，簡化了操作。
4.3 工藝指標的確定
從經(jīng)濟運行的角度，經(jīng)方案比較，將炭黑水泵出口的壓力定位在1.2～1.5MPa，一方面可以降低粗炭黑產(chǎn)品的含水率，另一方面可以充分發(fā)揮壓濾機的性能。
4.4 廠房排氣設計
考慮到壓濾機的卸料操作在室內(nèi)，外加北方冬季室內(nèi)外溫差大，卸料時瞬間產(chǎn)生的蒸汽量多，故在廠房設計上，層高增加了2層，排汽方式采用天窗排氣，從實際運行來看，達到了目的。
5 運行情況
炭黑污水處理裝置自投產(chǎn)以來，一直運行良好，經(jīng)裝置處理后的污水，可全部達標回用，并副產(chǎn)粗炭黑，成品含水率小于70％；壓濾機濾布的實際使用周期大于3個月，卸料操作方便，沒有出現(xiàn)濾布粘料情況；運行維護費用較低，總運行費用在30萬元/a以內(nèi)；經(jīng)濟效益顯著，年生產(chǎn)按8000h計，其回收軟化水和炭黑的經(jīng)濟效益約為206.2萬元/a。達到了工藝可行、設計合理、運行穩(wěn)定、操作方便、維護費用低等預期目的。
該廠炭黑污水主要污染物為炭黑、氰化物、重金屬，一般炭黑的質(zhì)量分數(shù)在0.58％，氰化物總的質(zhì)量分數(shù)小于0.00003％，F(xiàn)e，Ni，Co，Cu等重金屬的質(zhì)量分數(shù)均小于0.00002％，因此，本工藝主要處理污染物為炭黑，黑色的炭黑污水經(jīng)裝置處理后，出水無色、濁度小于5度，實際進裝置的污水量約60t/h，去除炭黑夾帶的水量、卸料操作漏量（循環(huán)回收）及其他用水量等，每小時可重復利用軟水約50t。
該廠炭黑污水主要污染物為炭黑、氰化物、重金屬，一般炭黑的質(zhì)量分數(shù)在0.58％，氰化物總的質(zhì)量分數(shù)小于0.00003％，F(xiàn)e，Ni，Co，Cu等重金屬的質(zhì)量分數(shù)均小于0.00002％，因此，本工藝主要處理污染物為炭黑，黑色的炭黑污水經(jīng)裝置處理后，出水無色、濁度小于5度，實際進裝置的污水量約60t/h，去除炭黑夾帶的水量、卸料操作漏量（循環(huán)回收）及其他用水量等，每小時可重復利用軟水約50t。
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