张家港一体化制糖废水处理设备实时更新

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一、制糖废水特征

制糖废水属于有机废水，COD、BOD很高，可生化性好，色度高，直接排入河流容易造成水体缺氧和富营养化，影响水体中浮游生物、原生动物的生存，严重的会出现藻类大量繁殖疯长，导致水中好氧生物因缺氧而死亡，最终导致水体恶化。

二、制糖废水处理技术

目前制糖废水的处理技术主要包括物化法和生化法，由于制糖废水的可生化性好，国内外对此废水的处理常采用生化法。生化法主要有厌氧处理法、好氧处理法、厌氧—好氧处理法等。

1、物化法

物化法主要用于对废水进行预处理，该方法包括:混凝沉淀法、吸附法、离子交换法、萃取法、扩散渗析法、电渗析法等。

2、厌氧生物法

废水的厌氧处理在有机物含量较高时很适用。由于厌氧处理时，污泥产生量少，对营养元素要求低，同时产生的甲烷可作潜在的能源，可消除气体排放的污染，投资成本一般较低，运行管理费用也大大低于好氧工艺。在制糖工业废水处理中得到了广泛的应用。

上流式厌氧污泥床反应器(UASB)是厌氧处理的一个有代表性的形式。在反应器中，废水从底部均匀进入并向上运动，反应器下部为浓度较高的污泥床，上部为浓度较低的悬浮污泥床，一般情况下处理甜菜制糖废水时，容积负荷可达到20.7kgCOD/(m3-d)，COD去除率为82%左右。

UASB工艺也存在以下缺点：三相分离器还没有一个成熟的设计方法；颗粒污泥的培养较困难，初次启动和形成稳定颗粒污泥用时较长；大多数UASB反应器需对进水悬浮物浓度进行适当控制，以防止堵塞和短流;耐冲击负荷能力不强，出水水质还达不到传统二级处理工艺的出水水质。

3、好氧生物法

好氧生物法主要有活性污泥法和生物膜法。

序批式活性污泥法，主要构筑物是SBR反应池，在该池中依次完成进水、反应、沉淀、滗水、排泥等过程。该工艺相对于连续式活性污泥法有处理构筑物少、污泥好氧稳定、抗冲击负荷强、氧利用率高、污泥膨胀的概率低、处理效果稳定等优点。该工艺在实际工程中通常与其他工艺联合使用。

循环式活性污泥系统，该工艺在运行方式上采用循环进水，反应器分为选择器、缺氧区和主反应区三个区。该工艺完善了活性污泥选择器的设计，并且设计和运行方式灵活，既体现了SBR的流程简单、建筑物少等优点，又克服了SBR的一些缺点。

生物膜/活性污泥联合工艺，该联合工艺是把活性污泥法与生物膜法相结合的一种污水生物处理技术。它一方面具有生物膜法负荷高的特点，因而减少了构筑物体积，降低了投资;另一方面也具有活性污泥法固液接触充分的特点，有机污染物去除效率高，出水水质稳定良好。

4、厌氧—好氧处理工艺

厌氧生物处理法适用于高浓度有机废水的处理，且具有能耗小、去除负荷高、并可回收沼气做能源等优点，但其出水难以达到排放标准；而好氧生物处理法适用于处理浓度较低的废水，具有净化后出水水质好等优点。

　煤气化污水处理过程中，通常分为三个级别的处理，分别为：一级处理、二级处理以及深度处理。一级处理主要是指有价物质的回收，二级处理主要是生化处理，而深度处理普遍应用的方法是臭氧化法和活性炭吸附法。一级处理包括沉淀、过滤、萃取、汽提等单元，以除去部分灰渣、油类等，属于液态产品分离工艺类别。一级处理中关键注重有价物质的回收，比如用溶剂萃取、汽提、吸附与离子交换等脱酚并实施回收。这不但规避了资源的流失浪费，并且对废水处理相当有利。煤气化废水经过萃取脱酚及蒸汽提脱氨之后，废水中挥发酚与挥发氨分别可以除掉99.1%和98.2%以上，COD也可以除掉90%上下，产品类别分为粗酚、氨气、硫化氢与二氧化碳。二级处理关键是生化法，通常经二级处理之后，废水能够贴近排放要求，生化法关键包括有活性污泥法与生物过滤法等。

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　2、设计规定

　　以废水处理能力为100t/h为基准，由于废水水样的污染负荷最高，因此将该水质用于下一步的设计，即废水中挥发酚的浓度为3834mg/L，非挥发性酚为2665mg/L，同样选择和邻苯二酚分别作为挥发酚和非挥发酚的代表。酚回收工艺流程由酚萃取装置，溶剂精馏塔和溶剂汽提塔组成，溶剂精馏塔和溶剂汽提塔构成。根据后续生物处理装置的需求，废水中总酚浓度不应超过400mg/L，而且要尽可能低。溶剂汽提塔处理后废水和溶剂精馏塔塔底粗酚中甲基戊烯酮的含量应分别低于5mg/L和0.2%。回收后的萃取剂中的酚的含量保持在100mg/L以内。运用AspenPlusTMV7.2优化过程的重要参数。在软件模拟过程中，各单元设备模块的选择：Sep：萃取塔，RadFrac：溶剂精馏塔和汽提塔，Heater：加热器和TANK：溶剂储罐。由于体系的不理想性，选择UNIFAC模型来预测模拟中的物理特性。原有酚氨回收技术采取的是双塔模式，能耗相对较高，并且回收效率并未达到预期效果。新流程的改进是把双塔改成单塔侧线抽出，采取了单塔酸脱氨技术，即把脱氨前提到萃取前，并落实在一个塔内同时脱酸侧线出氨，从而为萃取脱酚营造良好的pH环境，以利于萃取的进一步实施。第一，单塔工艺能够有效地完成脱酸脱氨任务，相较于双塔工艺更节能。第二，在塔顶的酸性气中，氨含量能够获得高效掌控，规避了塔顶管线发生碳铵结晶的情况发生，同步塔釜液中酸性气体与氨的含量掌控效果良好，所以提高了氨的回收效率。第三，伴随着粗氨气进入到三级分凝体系，一些挥发酚也会随着三级分凝液循环会流入汽提塔内。

　　3、操作参数的确定

　　萃取性能根据实际的萃取串级实验数据确定，选择Sep模块用于萃取塔的模拟以确定萃余液的组成，具体如下：水0.978。甲基戊烯酮，0.021。38mg/L。邻苯二酚，48mg/L。根据当前工业设备的运行数据，结合设备制造商提供的数据。溶剂精馏塔的操作压力设为常压，每层塔盘的压力降约为0.7kPa。在相同的设计规定前提下，研究了不同操作条件对溶剂精馏塔能量消耗的影响，主要包含塔板数，进料部位和回流比等参数。一般来说，塔板数的增加会导致精馏塔所必须的热量的降低，但会导致设备成本的增加。而对于精馏塔，进料的塔板数是否处于最佳的地方与能量外加量具有直接关系。塔板数目和原料进入的塔板数与塔底再沸器热负荷的关系。当塔板数跨越38块时，所需热负荷减小的速率减慢。当进料位置为第5块塔板时，塔底换热器需要给予的热量是最少的。因此，溶剂精馏塔的塔板数和最佳进料位置分别设定为38，5。此时，精馏塔实现操作的回流比应设为0.046以符合设计规定。溶剂精馏塔的其他基本操作参数通过模拟确定，为了满足回收利用的要求，回收溶剂中的浓度降低到设定浓度。此外，粗酚在甲基戊烯酮中的浓度可以降到0.002左右。相当于，每处理1吨煤化工废水的粗酚中的溶剂损失量小于0.013kg。将萃余相输送到溶剂汽提塔以回收溶解在水相中的甲基戊烯酮。在满足塔底物流溶剂浓度为5mg/L设计规定下，伴随塔的塔板数增加会帮助必要加热量的变小。当塔板总数大于12块时，热负荷减少趋势变得缓慢。进料位置为1时，再沸器需要供给的热量相比其他达值。因此，溶剂气提塔的最适宜塔板总数和进料的塔板数分别设定为12，1。溶解在萃余液中的溶剂几乎可以回收，回收溶剂的质量指标也可以满足回收利用的要求。