甲醇廢水如何回收利用？固定化活性炭技術(shù)強(qiáng)勢(shì)助力

由于污染物復(fù)雜多變，工業(yè)廢水處理工藝各有不同，例如甲醇廢水處理，利用固定化活性炭技術(shù)有利于這類(lèi)廢水的回收再利用。本文從工藝流程、特點(diǎn)、參數(shù)、工程運(yùn)用效果以及經(jīng)濟(jì)效益等多方面展開(kāi)了具體分析。
 

　　1.中國(guó)石油天然氣股份有限公司大慶石化分公司化肥廠(chǎng)是一個(gè)年產(chǎn)合成氨30×104噸、尿素48×104噸的大型氮肥廠(chǎng)，排放的工藝?yán)淠汉湍蛩厮馑畠H受輕度污染，年排放量約為130×104m³，分析表明該廠(chǎng)工藝?yán)淠汉湍蛩厮馑凶钪饕奈廴疚餅榈蜐舛燃状?，因而去除低濃度甲醇成為這類(lèi)廢水回收利用的關(guān)鍵。
 

　　2.甲醇廢水回用工藝和特點(diǎn)
 

　　2.1工藝流程
 

　　大慶石化公司化肥廠(chǎng)低濃度甲醇廢水處理和回用工程的工藝流程如圖1所示。來(lái)自生產(chǎn)車(chē)間的工藝?yán)淠汉湍蛩厮馑旌虾螅渌疁剌^高，大約在50——60℃之間，為了給后續(xù)的單元提供更好的工作條件，設(shè)計(jì)中采用換熱器對(duì)混合液進(jìn)行冷卻。

　　混合液在曝氣罐中的曝氣增加了水中的溶解氧含量，為生物活性炭分解廢水中的有機(jī)污染物提供了更好的條件；同時(shí)曝入的空氣還可對(duì)混合液進(jìn)一步降溫。
 

　　實(shí)驗(yàn)表明，工藝?yán)淠汉湍蛩厮馑旌虾?，?huì)產(chǎn)生一種黃色絮狀物，它可能會(huì)堵塞活性炭的孔隙并抑制生物工程菌的分解作用。為了降低該黃色絮狀物的影響，在生物活性炭過(guò)濾罐之前設(shè)置盤(pán)式過(guò)濾機(jī)，以去除雜質(zhì)和減輕生物炭濾罐的處理負(fù)荷。
 

　　固定化濾罐中裝有人工固定化生物活性炭，主要是利用活性炭較大的比表面積來(lái)吸附水中類(lèi)似甲醇的小粒子有機(jī)污染物；而吸附在活性炭上的高效生物工程菌對(duì)甲醇等有機(jī)污染物具有很強(qiáng)的氧化分解能力，可以有效地降解甲醇等有機(jī)物。
 

　　2.2工藝特點(diǎn)
 

　　人工固定化生物活性炭去除甲醇等有機(jī)物的過(guò)程包括活性炭的吸附和工程菌的生物降解兩方面，活性炭的吸附作用可以在較高的水流速度和較短的接觸時(shí)間內(nèi)將低濃度的甲醇吸附在其孔隙內(nèi)；生長(zhǎng)固定在活性炭表面及其孔隙內(nèi)的的工程菌以甲醇作為營(yíng)養(yǎng)源并將其分解。吸附和生物降解的有機(jī)結(jié)合既延長(zhǎng)了活性炭的壽命，又為工程菌分解甲醇提供了便利的條件。
 

　　3. 主要構(gòu)筑物、設(shè)備及工藝參數(shù)
 

　　在設(shè)計(jì)施工中，本著“挖潛改造、節(jié)資減耗”的原則，在設(shè)備選用中充分考慮了原有設(shè)備的利用和改造，主要的構(gòu)筑物如換熱器、曝氣罐、水泵等均為工廠(chǎng)原有設(shè)備。
 

　　3.1 換熱器
 

　　設(shè)計(jì)中選用盤(pán)管式換熱器，換熱面積312m²，冷卻水水溫20℃，冷卻水水量200 m³/h，材質(zhì)為碳鋼。混合液經(jīng)換熱器后水溫可降至40℃以下。
 

　　3.2曝氣罐
 

　　曝氣罐有效容積120m³，罐內(nèi)設(shè)有曝氣頭，通入空氣量75 m³/h，空氣溫度20 ℃。曝氣后的出水溫度可降至35 ℃以下，pH值接近8，滿(mǎn)足了后續(xù)工藝的要求。
 

　　3.3盤(pán)式過(guò)濾機(jī)
 

　　盤(pán)式過(guò)濾機(jī)為以色列進(jìn)口設(shè)備，最大處理能力200 m³/h、過(guò)濾等級(jí)55μm，出水濁度<5NTU。在盤(pán)式過(guò)濾機(jī)前設(shè)有中間加壓泵兩臺(tái)，水泵流量150 m³/h，揚(yáng)程80m。
 

　　3.4固定化生物活性炭濾罐
 

　　固定化濾罐直徑為2.5m，每臺(tái)濾罐的有效容積為10 m³，裝有活性炭5噸，共四臺(tái)。固定化濾罐內(nèi)部采用PVC濾帽配水系統(tǒng)和三角堰進(jìn)水方式。
 

　　工程應(yīng)用運(yùn)行效果
 

　　整個(gè)工程于2001年11月開(kāi)工，2002年3月竣工，在完成了系統(tǒng)的運(yùn)行調(diào)試和工程菌的馴化和固定化以后，對(duì)其除污染效果進(jìn)行了系統(tǒng)的考察。
 

　　4.1 生物工程菌的人工固定化
 

　　將試驗(yàn)研究獲得的假單胞菌屬和芽孢桿菌等優(yōu)勢(shì)菌屬進(jìn)行擴(kuò)大培養(yǎng)，待得到預(yù)期的菌量后，向菌液中投加甲醇完成菌液的馴化。將馴化好的工程菌液加入清水稀釋?zhuān)裳h(huán)泵注入活性炭濾罐并循環(huán)， 72h后完成活性炭的生物人工固定化。
 

　　4.2 系統(tǒng)對(duì)COD的去除效果
 

　　工程運(yùn)行中主要考察了盤(pán)式過(guò)濾機(jī)的進(jìn)水、出水和固定化生物活性炭濾罐出水的COD變化。在經(jīng)過(guò)了運(yùn)行初期的適應(yīng)階段后，各處理單元的出水COD趨于穩(wěn)定，其中盤(pán)式過(guò)濾機(jī)和固定化濾罐將COD由40mg/L左右降至12mg/L以下，去除率在70%以上，其出水能夠滿(mǎn)足進(jìn)入脫鹽系統(tǒng)的要求。
 

　　工程運(yùn)行中還考察了系統(tǒng)對(duì)混合液中甲醇的去除效果，表2列出了工程運(yùn)行期間的幾組典型數(shù)據(jù)，從中可以看出混合液中甲醇濃度在5.90——6.89mg/L之間，經(jīng)處理以后，其濃度降至0——0.61 mg/L，去除率達(dá)到93.6%——100%。
 

表工藝系統(tǒng)進(jìn)出水中甲醇濃度的變化

　　經(jīng)濟(jì)效益分析
 

　　大慶石化公司化肥廠(chǎng)將含低濃度甲醇的工藝?yán)淠汉湍蛩厮馑幚砗蠡赜玫矫擕}水系統(tǒng)，這樣每年可節(jié)約原水130×104m³。目前原水經(jīng)石灰軟化和澄清池澄清后的價(jià)格為1.89元/m³，該工程每年可為企業(yè)節(jié)約原水費(fèi)245.7萬(wàn)元。
 

　　同時(shí)由于工藝?yán)淠号c尿素水解水中離子含量極低，回用工程可大大延長(zhǎng)脫鹽水系統(tǒng)的制水周期并減少再生劑用量。實(shí)驗(yàn)表明，回用工程投產(chǎn)以后陽(yáng)離子樹(shù)脂床平均制水批量由原來(lái)的11945 m³提高到18023 m³，再生時(shí)的平均耗酸由原來(lái)的2180 Kg下降到1467 Kg。從減少再生次數(shù)、減少再生劑用量、減少樹(shù)脂損耗、減少樹(shù)脂清洗時(shí)的水耗和降低工人操作勞動(dòng)輕度等角度考慮，該工程的投產(chǎn)可為企業(yè)節(jié)省費(fèi)用60余萬(wàn)元。
 

　　綜合上述的兩項(xiàng)費(fèi)用，該廢水回用工程每年可為企業(yè)節(jié)省資金300余萬(wàn)元；該工程的總投資為242萬(wàn)元，也即其投資回收期為1年。
 

　　結(jié)論
 

　　采用人工固定化生物活性炭技術(shù)和其它水處理相結(jié)合，可以有效地去除化肥廠(chǎng)工藝?yán)淠汉湍蛩厮馑械牡蜐舛燃状肌?br />  

　　(1) 該系統(tǒng)可將混合液的COD從40mg/L降至12mg/L以下，去除率在70%以上。
 

　　(2) 該系統(tǒng)可將混合液中甲醇從5.90——6.89mg/L降至0——0.61 mg/L，去除率達(dá)到93.6%——100%。
 

　　(3) 處理后的水質(zhì)能夠達(dá)到脫鹽水系統(tǒng)的進(jìn)水要求，該類(lèi)廢水的回用可以給企業(yè)帶來(lái)顯著的經(jīng)濟(jì)效益。
 

　　原標(biāo)題：固定化活性炭技術(shù)處理甲醇廢水實(shí)例