重慶純水設(shè)備解讀:如何使催化煙氣脫硫脫硝水處置系統(tǒng)外排含鹽廢水的達標排放
【重慶水處理設(shè)備網(wǎng)http://xqccscq.com/】本文介紹了中國石化鎮(zhèn)海煉化分公司Ⅱ催化裝置煙氣脫硫脫硝水處置單元外排水COD頻繁超標的問題,通過分析發(fā)現(xiàn)是細菌發(fā)酵引起,并提出了有效的解決措施,實現(xiàn)了催化煙氣脫硫脫硝水處置系統(tǒng)外排含鹽廢水的達標排放。
1前言
石油化工企業(yè)是用水大戶,也是污水排放大戶,污水含污染物數(shù)量多、危害大,排放給環(huán)境帶來了嚴重的污染,有害于人類健康及海洋生物的生長繁殖,并且影響經(jīng)濟的可持續(xù)性發(fā)展?;瘜W(xué)需氧量(ChemicOxygenDemand,簡稱COD水環(huán)境監(jiān)測中重要的污染指標。
為達到國家和地方對大氣環(huán)保排放治理要求,實現(xiàn)對污染物減排的責(zé)任目標,堅持公司的可持續(xù)發(fā)展,中國石化鎮(zhèn)海煉化分公司340萬噸/年Ⅱ催化裝置于2014年增上了煙氣脫硫、除塵、脫硝項目。該項目為中國石化十條龍攻關(guān)項目,脫硫局部采用濕法脫硫技術(shù),發(fā)生脫硫廢水10t/h脫硫廢水經(jīng)由廢水處置單元處置,氨氮、COD懸浮物合格后方可外排。脫硫廢水系統(tǒng)采用中國石化寧波技術(shù)研究院提供的工藝技術(shù)。該系統(tǒng)投用后出現(xiàn)外排水COD頻繁超標現(xiàn)象,本裝置通過一系列優(yōu)化措施,確保了外排水COD臨時穩(wěn)定合格。
2裝置簡介
鎮(zhèn)海煉化Ⅱ催化裝置(以下簡稱“Ⅱ催化”由洛陽工程公司設(shè)計并于1999年11月建成開車,采用兩器高低并列式,再生器采用前置燒焦罐加二密完全再生工藝,設(shè)計加工量300萬噸/年。2014年6月采用氨選擇性催化還原(SCR脫硝和鈉堿洗滌脫硫除塵聯(lián)合工藝技術(shù)完成了再生煙氣除塵脫硫脫硝技術(shù)改造。2016年實施了340萬噸/年擴能改造。裝置主要由反應(yīng)再生、分餾穩(wěn)定、氣壓機、主風(fēng)機、氣分精制、煙氣脫硫脫硝等單元組成。
II催化煙氣脫硫脫硝水處置系統(tǒng)采用中國石化寧波技術(shù)研究院提供的工藝技術(shù)。中國石化寧波技術(shù)研究院采用自有技術(shù)及浙江雙嶼實業(yè)有限公司相關(guān)專利技術(shù),合作開發(fā)了針對催化裂化裝置余熱鍋爐煙氣除塵脫硫后所產(chǎn)生的漿液處置(PTU工藝包和專用設(shè)備。其工藝流程見圖1催化裂化余熱鍋爐煙氣脫硫脫硝后所產(chǎn)生的脫硫脫硝廢水由洗滌塔的漿液循環(huán)泵外甩至漿液緩沖池,經(jīng)泵提升進入三臺脹鼓式過濾器,顆粒物在脹鼓過濾器內(nèi)經(jīng)膜分離,經(jīng)過脹鼓過濾器濃縮后,濃漿從脹鼓過濾器錐形底部排到渣漿濃縮緩沖罐后,由渣漿緩沖罐底部排到真空帶式脫水機,過濾后泥餅裝袋運出廠外處理,抽濾水及沖洗水返回漿液緩沖池。脹鼓過濾器上層清液進入三臺氧化罐,用壓縮空氣對上層清液進行氧化,以降低其COD氧化處置后,出水自流至裝置內(nèi)的外排池,外排廢水指標:SS≤ 50mg/L;COD≤ 50mg/L
3運行情況及問題
II催化煙氣脫硫脫硝水處置系統(tǒng)自投用以來,頻繁出現(xiàn)外排水COD超標情況,COD高達到250mg/L見圖2并隨同水質(zhì)發(fā)黑發(fā)臭、釋放H2S氣體、濾芯粘結(jié)大量黑色淤泥等現(xiàn)象(見圖3圖4出現(xiàn)以上工況時必需立刻進行系統(tǒng)置換,濾芯全部更換才干保證COD再次合格,消耗大量人力物力,年消耗濾芯約4000個。
圖2為2018年3月-5月外排水COD化驗數(shù)據(jù),超標情況頻繁,COD超標時呈迸發(fā)式上升,更換濾芯后可快速恢復(fù)。
圖3為外排池COD超標時脹鼓過濾器入口水質(zhì),由圖可見,水質(zhì)發(fā)黑并帶有大量氣泡;圖4為外排水COD超標時濾芯工況,濾芯已被大量黑色淤泥粘結(jié),無法繼續(xù)使用。
4原因分析
針對本裝置工藝特點進行系統(tǒng)分析,總結(jié)出可能導(dǎo)致外排水COD超標的原因有:①氧化罐負荷不足;②細菌污染。以下為詳細原因分析:
4.1氧化罐負荷不足
COD超標期間檢測了各氧化罐入口溶解氧濃度,見表1
表1為各氧化罐溶解氧濃度數(shù)據(jù),脹鼓過濾器入口清液進入氧化罐的順序為:氧化罐A氧化罐B氧化罐C由表1可見,COD超標時,氧化罐C入口氧濃度為3.75mg/L注風(fēng)量有富余。氧化風(fēng)機工況穩(wěn)定,期間更換了鼓風(fēng)機入口濾布,關(guān)小了放空閥,加大了風(fēng)量,結(jié)果對外排水COD無影響, 重慶純水設(shè)備由此推斷氧化罐負荷不是造成COD超標的原因。
4.2細菌污染
4.2.1COD超標時水處置系統(tǒng)異常現(xiàn)象:
① COD超標期間均出現(xiàn)脹鼓過濾器發(fā)黑發(fā)臭。
② 脹鼓過濾器出水口可檢測到H2S濃度為35mL/m3
③ 濾芯上粘附一層厚度約為1cm滑膩帶粘性黑泥。
④ 水處置單元地溝中沉淀物發(fā)黑發(fā)臭。
⑤ 渣漿罐下料由黃色變?yōu)楹谏?,有臭味?
⑥ 脹鼓過濾器差壓持續(xù)上升,濾芯外表黑泥無法反沖洗掉。
從H2S來源分析,催化煙氣中不會有H2S水中不會有H2S說明H2S不是物料直接攜帶而來,而是反應(yīng)產(chǎn)物。以上現(xiàn)象與硫酸鹽還原菌污染結(jié)果高度一致:硫酸鹽還原菌(簡稱SRB一種厭氧微生物,廣泛存在于土壤、地下管道以及油氣井等缺氧環(huán)境中,適宜的pH值(6.57.5溫度(3060℃)及硫酸鹽濃度(14%下噬鹽性SRB會呈現(xiàn)出迸發(fā)性繁殖。硫酸鹽還原菌將硫酸鹽還原成S2-S2-與H-結(jié)合生成H2S導(dǎo)致水發(fā)臭,與Fe2-結(jié)合生成FeS導(dǎo)致水發(fā)黑[2]硫酸鹽還原菌所產(chǎn)生的H:S-與鐵離子反應(yīng)時,會生成非常難溶的膠態(tài)FeS沉淀物,與細菌的細胞混合在一起,形成一種“膠黏的滑膩的菌膠團”
脹鼔過濾器內(nèi)部環(huán)境:pH值6.8溫度35℃,硫酸鹽濃度2.5%無氧,硫酸鹽還原菌理想的生存環(huán)境。本裝置使用的絮凝劑聚丙烯酰胺具有很強的粘性,導(dǎo)致代謝產(chǎn)物粘結(jié)、堵塞濾芯,當濾芯堵塞嚴重時,脹鼓過濾器差壓持續(xù)上升,由正常時的30kPa上升至200kPa以上,局部污染物穿透濾芯,導(dǎo)致外排水發(fā)黑發(fā)臭(見圖3COD超標。
4.2.2污染源查找
針對細菌污染,對水處置單元事故池(廢水回收池)外排池、漿液池等均做了COD分析,查找污染源并分析細菌污染過程。表2為水處置系統(tǒng)各點采樣分析數(shù)據(jù)。
通過對表中各項數(shù)據(jù)進行對比分析,得出以下結(jié)論:
① 水處置系統(tǒng)地溝中含有大量黑色污染物,但是COD與雨水溝中相當,說明沒有硫酸鹽繼續(xù)供應(yīng),細菌生長處于停滯狀態(tài)。
② COD高的區(qū)域為漿液池和脹鼓過濾器入口,分別達到3150mg/L3375mg/L說明細菌繁殖主要集中在漿液池、脹鼓過濾器內(nèi)。
③ 脹鼓過濾器入口COD比漿液池中COD高425mg/L說明脹鼓濾芯上富集的黑色硫酸鹽還原菌菌團具有高活性,繁殖旺盛。
4.2.3細菌污染原因分析
本裝置脹鼓過濾器兩開一備,定時反沖洗,每次反沖洗量為3噸,反沖頻率為2小時每次。兩組脹鼓過濾器24小時反沖洗量約為80噸。渣漿罐容量為15噸,每夜班下料一次,下料量約為8噸。由于泥漿具有粘性,渣漿罐攪拌泵持續(xù)運行,渣漿罐內(nèi)泥漿無提濃效果,脹鼓過濾器反沖洗泥漿90%從渣漿罐頂部溢流返回漿液池。絮凝劑跟隨泥漿返混,水處置系統(tǒng)內(nèi)富集,使?jié){液粘性增加。以上原因造成惡性循環(huán)
以上惡性循環(huán)導(dǎo)致的后果主要有兩點:
① 絮凝劑、泥漿在系統(tǒng)內(nèi)富集,極易滋生細菌。
② 脹鼓反沖洗物90%沒有及時排出,脹鼓效率只有10%壽命縮短。
4.3COD超標原因總結(jié)
根據(jù)以上分析推導(dǎo)出導(dǎo)致COD超標的具體過程如下:
① 細菌污染發(fā)生代謝產(chǎn)物:膠態(tài)FeS沉淀物。
② 代謝產(chǎn)物在濾芯表面沉積、富集。
③ 絮凝劑使用過量使細菌代謝產(chǎn)物粘性更大。
④脹鼓過濾器反沖洗量遠大于脫水機處理量,導(dǎo)致大量泥漿返混,不能及時排出。
⑤返混導(dǎo)致泥漿、絮凝劑在系統(tǒng)內(nèi)濃縮,加劇細菌繁殖。
以上因素導(dǎo)致濾芯外表迅速積累大量粘性污染物,濾芯差壓上升至200kPa以上,污染物穿透濾芯或濾芯破裂,外排水COD超標。
5優(yōu)化調(diào)整措施及效果
5.1根據(jù)以上原因分析,本裝置嘗試了以下措施
5.1.1調(diào)整絮凝劑加入量和加入方法
通過臨時觀察和摸索,總結(jié)出絮凝劑添加有如下規(guī)律:
① 新濾芯投用時需大量加入絮凝劑。
② 濾芯投用后可逐步降低絮凝劑加入量。
③ 濾芯差壓上升至30kPa后停止加入絮凝劑,也可以保證懸浮物合格。
④ 絮凝劑加入方法由連續(xù)加入改為間斷加入后,一次性加入足量絮凝劑可迅速在濾芯外表形成一層泥膜,15天內(nèi)無需再添加絮凝劑。
針對以上特點,絮凝劑加入方法最終由連續(xù)加入改為間斷加入,絮凝劑使用量由每天加500ml/天降低為每15天加100ml大幅降低。
由于絮凝劑加入量大幅降低,系統(tǒng)內(nèi)漿液粘性大幅降低,脹鼓過濾器差壓上升速度變慢 重慶純水設(shè)備。
5.1.2消除泥漿、絮凝劑返混
由于絮凝劑加入方法改變,加入量大幅降低,漿液粘性降低,脹鼓過濾器差壓上升速度變慢。此基礎(chǔ)上,逐步調(diào)整脹鼓過濾器反沖洗間隔,最終,脹鼓過濾器反沖洗間隔由2h/次調(diào)整為8h/次。同時進一步降低反沖洗時間,將每天反沖洗量控制在15t以下,渣漿罐不再溢流。
泥漿返混問題被徹底消除,脹鼓過濾器過濾下來的泥漿100%通過脫水機分離為泥餅送出系統(tǒng)。脹鼓過濾器效率提高10倍,達到100%泥漿返混率降至0%絮凝劑和泥漿及時排出系統(tǒng)外,漿液池懸浮物濃度降低了90%與綜合塔保持一致,見圖6圖7
圖6為工況改善后漿液池水質(zhì)與綜合塔水質(zhì)對比,左側(cè)為綜合塔漿液,右側(cè)為漿液池漿液,兩者堅持一致。圖7為工況改善前漿液池漿液,COD超標時漿液發(fā)黑,見圖7左側(cè)第一瓶。
5.2優(yōu)化后運行效果
5.2.1脹鼓過濾器工況改善
圖8為工況改善后脹鼓過濾器達到好的工況,且可以穩(wěn)定堅持4個月以上。圖9為工況改善后濾芯運行情況,濾芯運行兩個月后仍然非常光滑,顏色為正常黃色。
5.2.2外排水指標合格
圖10為工況改善后外排水COD如圖所示,COD可以控制在25mg/L以下,且可以臨時堅持。
6結(jié)語
通過降低絮凝劑使用量、消除泥漿返混,本裝置水處置單元實現(xiàn)了外排水COD臨時穩(wěn)定合格;濾芯更換頻率由8次/年降為3次/年,年節(jié)約濾芯費用90萬,并節(jié)約了大量人力。
參考文獻:
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作者簡介:魏軍,本科,工程師,從事催化裂化裝置的生產(chǎn)管理工作。
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