劉巧玲

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有機(jī)廢水閃蒸預(yù)處理工藝研究

劉巧玲

（錦州市教師進(jìn)修學(xué)院，遼寧 錦州 121000）

針對高濃有機(jī)廢水生化處理降解困難、效率低、成本高等問題，設(shè)計(jì)基于閃蒸預(yù)處理的生化降解和焚燒綜合處理方案，閃蒸汽相冷凝高濃有機(jī)廢水焚燒處理，閃蒸液相低濃度有機(jī)廢水生化處理，利用Aspen plus對閃蒸預(yù)處理工藝進(jìn)行分析計(jì)算，提出適宜的操作參數(shù)。

有機(jī)廢水；預(yù)處理；閃蒸；焚燒

某精細(xì)化工ADMR合成反應(yīng)生產(chǎn)程中產(chǎn)生高濃度不含鹽有機(jī)廢水，主要由甲醇、甲苯、等多種有機(jī)相組成，近年來隨著生產(chǎn)工藝的改變，廢水中有機(jī)溶劑COD大幅增加，發(fā)現(xiàn)生化降解效果不理想。對于有機(jī)廢水污染物濃度高采用綜合廢水處理的費(fèi)用比單純生物凈化處理經(jīng)濟(jì)適用[1]。近年來廢水焚燒技術(shù)在污水處理中得到較多應(yīng)用[2-3]。有機(jī)廢水焚燒法效率高,速度快,可以一步將有害廢水中有機(jī)物徹底轉(zhuǎn)化為二氧化碳和水[4]。但設(shè)備投資大，處理成本高。一般認(rèn)為COD≥100 000 mg/L、熱值≥10 454 kJ，或有機(jī)成分質(zhì)量分?jǐn)?shù)≥10%的有機(jī)廢液采用焚燒法處理較其他方法更加經(jīng)濟(jì)、合理[2]。綜合考慮有機(jī)廢水處理效果及運(yùn)行成本，采用閃蒸預(yù)處理，將濃縮后的閃蒸汽冷凝后焚燒處理，稀釋后的低濃度有機(jī)廢水送入原生化處理裝置處理。

1 有機(jī)廢水處理工藝設(shè)計(jì)

廢水組成如表1所示。

表1 有機(jī)廢水組成

將5種有機(jī)物質(zhì)所導(dǎo)致COD進(jìn)行加權(quán)計(jì)算后，按重鉻酸鉀氧化法氧化率為90%，廢水中每克有機(jī)相相當(dāng)于2.58 g COD。按有機(jī)廢水密度1 000 g/L計(jì)算，則每升有機(jī)廢水中含有的有機(jī)相為

106mg/L*6%=60 000 mg/L

則每升廢水中COD值為

COD=60 000 mg*2.58 mg/L=154 800 mg/L

有機(jī)廢水COD≥100 000 mg/L，單純利用生化降解方法已不合適，且有機(jī)廢水中含水率達(dá)94%，直接焚燒處理成本大。采用閃蒸方法將有機(jī)廢水濃縮后焚燒，閃蒸液相有機(jī)相含量及COD降低，排入原生化處理裝置處理。

有機(jī)廢水閃蒸預(yù)處理工藝流程如圖1所示。原料有機(jī)廢水(OWW)經(jīng)高濃廢水冷凝器E101加熱升溫后，再經(jīng)過蒸汽加熱器E102加熱至飽和溫度進(jìn)入閃蒸罐F101，在0.2 MPa壓力下閃蒸，閃蒸出的汽相(FS)富含有機(jī)相，經(jīng)E101冷凝器冷凝成高濃有機(jī)廢水(HCOWW)后送入焚燒爐焚燒；閃蒸液相(FL)含有機(jī)相較低，經(jīng)熱量回收后送至生化裝置處理。

圖1 有機(jī)廢水處理工藝流程

2 有機(jī)廢水預(yù)處理工藝分析

2.1 閃蒸壓力對液相組成與COD的影響

閃蒸罐進(jìn)料（FEED）的壓力不僅影響高濃水和稀釋有機(jī)廢水的組成及COD值，且對系統(tǒng)的熱平衡也有很大的影響。利用 Aspen Plus對預(yù)處理工藝流程進(jìn)行模擬。分析閃蒸罐進(jìn)料壓力對閃蒸液相FL組成及COD的影響。計(jì)算結(jié)果如表2所示。

表2 有機(jī)廢水預(yù)處理工藝不同操作壓力P下閃蒸液FL組成

圖2為閃蒸液相中有機(jī)相分率隨閃蒸罐進(jìn)料壓力變化趨勢圖，由圖2可知，提高有利于閃蒸液相有機(jī)廢水生化降解處理。圖3為壓力與COD的趨勢圖，進(jìn)料壓力＞0.4 MPa, 閃蒸液相FL含有機(jī)相小于3%，COD可以降到52 363 mg/L以下，符合生化降解COD要求。

圖2 閃蒸液相中有機(jī)相分率隨進(jìn)料壓力P變化趨勢圖

2.2 閃蒸進(jìn)料壓力對閃蒸汽相的影響

閃蒸罐進(jìn)料壓力對閃蒸汽相FG中有機(jī)相的回收率、有機(jī)相的質(zhì)量分率和F101汽化率均有一定的影響，如圖3所示。

提高閃蒸罐進(jìn)料壓力，可以提高閃蒸汽相FS中有機(jī)相的回收率（FS中有機(jī)相質(zhì)量與FEED中有機(jī)相質(zhì)量之比），但由于進(jìn)料壓力提高閃蒸汽化率也相應(yīng)提高，汽相中的有機(jī)相質(zhì)量分率相應(yīng)降低，增加焚燒爐運(yùn)行成本。

2.3 閃蒸進(jìn)料壓力對閃蒸高濃廢水冷凝量的影響

高濃廢水冷凝器E101作用是冷凝閃蒸汽相FG。為了充分回收利用閃蒸汽相FG的潛熱，E101應(yīng)盡可能將FG全部冷凝。閃蒸罐進(jìn)料壓力增加，閃蒸汽化率也隨之增加，E101高溫?zé)嶝?fù)荷增大，其變化趨勢如圖4所示。為保證傳熱速率，在冷熱介質(zhì)具有一定最小溫差（16 ℃）條件下，壓力大于0.72 MPa時，低溫有機(jī)廢水OWW無法完全吸收移走FS潛熱，E101熱端出口高濃有機(jī)廢水HCOWW的液相分率小于1，并隨壓力增加下降。因此，設(shè)計(jì)取閃蒸罐進(jìn)料壓力為0.7 MPa。

圖3 閃蒸液相COD隨進(jìn)料壓力P變化趨勢圖

圖4 閃蒸壓力進(jìn)料P對閃蒸汽相PG的影響

圖5 閃蒸壓力進(jìn)料P對高濃有機(jī)廢水HCOWW的影響

3 有機(jī)廢水預(yù)處理運(yùn)行模擬結(jié)果

有機(jī)廢水閃蒸預(yù)處理工藝設(shè)計(jì)操作參數(shù)：閃蒸罐F101進(jìn)料為壓力0.7 MPa的飽和液相，閃蒸壓力為0.2 MPa；E101為全凝器。利用 Aspen Plus對有機(jī)廢水預(yù)處理工藝流程在設(shè)計(jì)工況下進(jìn)行模擬計(jì)算，計(jì)算結(jié)果如表3所示。

表3 P=0.7 MPa運(yùn)行模擬結(jié)果

由表3可知，閃蒸罐F101操作壓力0.2 MPa，溫度116 ℃。E101高溫端入口閃蒸汽FS溫度為116 ℃，出口高濃廢水溫度約91.8 ℃，將低溫端25 ℃原料有機(jī)廢水加熱至75.7 ℃，冷凝器最小溫差約16 ℃，傳熱推動力能夠滿足要求。根據(jù)表3模擬結(jié)果，得到閃蒸預(yù)處理工藝主要參數(shù)如表4所示。

表4 閃蒸預(yù)處理有機(jī)廢水主要參數(shù)及指標(biāo)

4 結(jié)論

(1)設(shè)計(jì)了有機(jī)廢水生化降解和焚燒的綜合處理工藝，采用閃蒸工藝將有原料機(jī)廢水分成高濃有機(jī)廢水和低濃有機(jī)廢水兩部分，高濃廢水焚燒處理，低濃廢水生化降解處理。(2)利用Aspen plus模擬了閃蒸預(yù)處理工藝，分析了閃蒸操作關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)料壓力對高濃廢水和低濃廢水有機(jī)相回收率、有機(jī)相含量及COD的影響。(3)分析了閃蒸進(jìn)料壓力對閃蒸汽相高濃有機(jī)廢水冷凝量的影響，確定了充分回收閃蒸汽相潛熱的最佳操作參數(shù)。

[1] 比利特R. 蒸餾工程[M]. 黃守梁, 譯. 北京: 烴加工出版社, 1988.

[2] 呂宏俊, 郭和民. 焚燒法處理有機(jī)廢液的工藝選擇[J]. 中國環(huán)保產(chǎn)業(yè), 2005(12): 36-38.

[3] 胡加茂, 余志龍. 焚燒法處理高濃度有機(jī)廢水[J]. 工業(yè)用水與廢水, 2005(3): 81-82.

[4] 石永勝, 王永飛, 杜娟. 精餾法處理高濃度有機(jī)廢水研究進(jìn)展[J]. 化工管理, 2015, 384(25): 212-213.

責(zé)任編校：劉亞兵

Study on Pretreatment of Organic Wastewater by Flash Evaporation for Incineration

LIU Qiao-ling

（Jinzhou Teachers Training College, JinZhou 121000, China）

According to the biochemical treatment of organic wastewater with high concentration of difficult degradation, low efficiency, high cost, the scheme of incineration and biochemical degradation treatment was designed based on pretreatment of evaporation flash. Flash vapor with high concentration organic wastewater was incinerated, and flash liquid with low concentration organic wastewater was treated by the biochemical method. The flash pretreatment process was analyzed by Aspen plus, and reasonable operating parameters are proposed.

organic wastewater; pretreatment; flash; incineration

10.15916/j.issn1674-3261.2017.04.011

X78

A

1674-3261(2017)04-0259-03

2017-04-06

劉巧玲(1960-)，女，遼寧錦州人，講師。