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石英砂滤料重油气化炭黑污水处理工程设计

发表作者:admin 发表日期:2020-09-13

1 工程概述
  浩良河化肥厂尿素生产原料为重油,气化后可小时副产炭黑水60余吨,此工艺废水未经任何处理,直接排入灰场进行自然沉降,由于炭黑密度较小,沉降速度较慢,沉淀后出水经常夹带炭黑,污染水源及环境。另外灰面高低不平,露出水面的 灰面,经常风大起尘,严重污染了附近居民的 居住环境。为此,该厂对造气车间的 炭黑污水进行综合治理,建设了1套规模为60t/h的 炭黑污水处理装置,并且每小时可以副产粗炭黑约1.0t,回收软化水约50t,使炭黑污水达到了零排放。
2 工艺流程(liú chéng)
  造气车间重油气化后,产生的 炭黑水利用自身余压将炭黑水送往炭黑回收车间,经蛇管于燥器换热后进入脱气塔,去除水中夹带的 CO,H2等气体,污水经炭黑水泵(water pump)加压后送入压滤机过滤后,炭黑滤饼存留在滤板中,由人工拉开滤板,将滤饼卸到料斗内,经螺旋输送机送往干燥厂房内进行干燥处理后,装袋入库,滤后水经中间水泵加压后送入精密过滤器过滤,滤后清水流入清水箱(组成部分:高水箱、存水箱、低水箱),送回造气车间循环使用,和原有工艺相比每小时节约软水约50t,流程见1。石英砂为使污水达到排入某一水体或再次使用的水质要求对其进行净化的过程。
 
3 主要设备
  炭黑污水处理装置所需设备详见表1:
表1 炭黑污水处理装置设备 名称规格型号数量/台板框压滤机XM60/φ800-604精密过滤器LWG-1501炭黑水泵KQWR80-3152滤后水泵KQW80-1252清水泵KQW80-2002脱气塔φ3.6m×12.8m V=100m3 1滤后水罐φ2.8m×3.0m V=15m3 1清水罐φ4.0m×3.6m V=35m3 1蛇管干燥器由两根φ80的 不锈钢管制成1
4 设计中着重解决的 几个问题
  为保证装置投产后能正常连续运行,需要其运行的 费用最低,因此设计重点放在关键设备选型。工艺指标确定、设备运行的 维护费用及投资效益比等几方面。
4.1 压滤机选型
  压滤机为本工艺的 核心设备,装置的 运行费用主要取决于此,因此选型时尤为慎重。压滤机属于成型设备,但应用于炭黑水处理上,介绍的 资料及经验较少,考虑到炭黑水水温高、颗粒细小、且具有腐蚀性等特点,经考察论证,并与设备生产厂家的 技术人员探讨,决定由供货厂家对压滤机作如下改造:
4.1.1 取消(Cancel)滤板间隔膜
  目的 是防止滤布粘料,造成卸料困难,另外隔膜的 使用寿命(lifetime)短,造价又高,至使系统的 运行费用增加,为此,将隔膜改为密封橡胶圈和不锈钢丝网,经实际运行验证,橡胶圈的 使用寿命可达到4~6个月。
4.1.2 滤布
  滤布的 使用周期直接关系到污水处理成本,为延长滤布的 使用周期,将单层滤布改为双层滤布,且选用不同型号,实践证明滤布的 周期可达到3~4个月。石英砂滤料地表水污染显而易见,地下水的污染却是触目惊心。中国13亿人口中,有70%饮用地下水,660多个城市中有400多个城市以地下水为饮用水源。但是据介绍,全国90%的城市地下水已受到污染。
4.2 精密(precise)过滤器
  考虑到滤布损坏的 情况下,炭黑水可能渗漏(seepage)到系统内,影响回用水质,为此在流程中增加精密过滤器,以保证水质可完全达标回用。
  从炭黑水的 特性:水温高、粒径细小、吸附性强,以及压滤机出水中的 炭黑含量、反洗操作的 难易程度。石英砂滤料地表水污染显而易见,地下水的污染却是触目惊心。中国13亿人口中,有70%饮用地下水,660多个城市中有400多个城市以地下水为饮用水源。但是据介绍,全国90%的城市地下水已受到污染。运行周期、投资与运行费用等因素综合考虑,经现场试验,最终决定选用以聚丙烯热喷纤维膜为过滤介质的 精密过滤器,其过滤精度不受进料压力波动的 影响,压差低,通量高,运行费用低。从实际运行来看,选型合理,滤前水质无需投加混凝剂可完全满足过滤要求,简化了操作。
4.3 工艺指标的 确定
  从经济运行的 角度,经方案比较,将炭黑水泵出口的 压力定位在1.2~1.5MPa,一方面可以降低粗炭黑产品的 含水率,另一方面可以充分发挥压滤机的 性能。
4.4 厂房排气设计
  考虑(consider)到压滤机的 卸料操作在室内,外加北方冬季室内外温差大,卸料时瞬间产生的 蒸汽量多,故在厂房设计上,层高增加了2层,排汽方式采用天窗排气,从实际运行来看,达到了目的 。
5 运行情况
  炭黑污水处理装置自投产以来,一直运行良好,经装置处理后的 污水,可全部达标回用,并副产粗炭黑,成品含水率小于70%;压滤机滤布的 实际使用周期大于3个月,卸料操作方便,没有出现滤布粘料情况;运行维护费用(expense)较低,总运行费用在30万元/a以内;经济效益显著,年生产(Produce)按8000h计,其回收软化水和炭黑的 经济效益约为206.2万元/a。达到了工艺可行、设计合理、运行稳定、操作方便、维护费用低等预期目的 。
  该厂炭黑污水主要污染物为炭黑、氰化物、重金属,一般炭黑的 质量分数在0.58%,氰化物总的 质量分数小于0.00003%,Fe,Ni,Co,Cu等重金属的 质量分数均小于0.00002%,因此,本工艺主要处理污染物为炭黑,黑色的 炭黑污水经装置处理后,出水无色、浊度小于5度,实际进装置的 污水量约60t/h,去除炭黑夹带的 水量、卸料操作漏量及其他用水量等,每小时可重复利用软水约50t。

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