WSZ-F-5污水處理地埋式設(shè)備
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對于含有大量固體懸浮物、熱穩(wěn)定性鹽和有機(jī)雜質(zhì)的甲醇污水來說，雖然在進(jìn)入精餾塔之前必須經(jīng)過氧化、堿化、絮凝等一系列預(yù)處理，以達(dá)到脫除甲醇污水中固體懸浮物的目的，但是對于熱穩(wěn)定性鹽和有機(jī)雜質(zhì)的除去目前尚無理想方法。由于這些雜質(zhì)均會對甲醇污水體系汽液相平衡產(chǎn)生不同程度的影響，因此本文采用改進(jìn)的 Rose 釜通過循環(huán)法測定它的汽液相平衡數(shù)據(jù)。
將由長慶油田采氣廠提供的甲醇污水約 30 mL 從加料口緩慢倒入改進(jìn)的 Rose 釜內(nèi)，加熱至沸騰，當(dāng)平衡室溫度恒定不變時即可認(rèn)為系統(tǒng)已達(dá)到汽液相平衡，保持此平衡狀態(tài) 15 min 左右，使用 1 μL微量進(jìn)樣器分別從汽相、液相取樣口取樣進(jìn)行氣相色譜分析，其檢測條件如下: 選擇 HP-50 + 毛細(xì)管色譜柱，分流比 1∶ 20，柱流量 1. 2 mL / min，程序升溫，初始柱溫 65 ℃ ，保持 1 min，以 30 ℃ / min 升至 250 ℃ ，保持 1 min，采用面積歸一化法定量分析。利用注射器向改進(jìn)的 Rose 釜內(nèi)補(bǔ)充 3 mL 甲醇，改變釜內(nèi)液相含量并測定下組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，重復(fù)此操作，zui終得到甲醇污水的汽液相平衡關(guān)系。

與甲醇-水體系相比，甲醇污水體系溫度-組成相圖在溶液依數(shù)性的作用下出現(xiàn)明顯上移，這表明熱穩(wěn)定性鹽及有機(jī)雜質(zhì)的存在對于甲醇污水體系汽液相平衡造成了一定的影響，使相同組成下甲醇污水體系的沸點(diǎn)較前者略高，引起交互作用參數(shù)出現(xiàn)較大偏差，從而導(dǎo)致后續(xù)模擬計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確度下降。
針對上述問題，由于甲醇污水體系屬于高度非理想電解質(zhì)體系，故本文基于 NRTL-RK 模型，借助 Aspen Properties 7. 2 對甲醇污水體系的汽液相平衡數(shù)據(jù)進(jìn)行交互作用參數(shù)回歸關(guān)聯(lián)，同時采用逐點(diǎn)檢測法和積分檢測法對其主要物性進(jìn)行熱力學(xué)一致性驗(yàn)證，并通過回歸參量標(biāo)準(zhǔn)偏差、回歸結(jié)果標(biāo)準(zhǔn)偏差對交互作用參數(shù)的可靠性進(jìn)行評價。γi 為組分 i 的液相活度系數(shù); xi 為組分 i 的摩爾分?jǐn)?shù); Gij 為溶液的相互作用能; τij 為分子間的作用參數(shù); αij 為溶液的特征函數(shù); aij ，aji ，bij ，bji ，cij ，dij ，eij ，eji ，fij 和 fji 為 NRTL-RK 模型的有序特性參數(shù)。
甲醇污水體系交互作用參數(shù)和甲醇-水體系交互作用參數(shù)兩者之間存在顯著差異，經(jīng)回歸關(guān)聯(lián)得到的甲醇污水體系交互作用參數(shù)可順利通過熱力學(xué)一致性驗(yàn)證，其回歸參量標(biāo)準(zhǔn)偏差、回歸結(jié)果標(biāo)準(zhǔn)偏差分別僅為 0. 204 7 和 0. 985 0，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于規(guī)定值，可滿足后續(xù)模擬優(yōu)化的準(zhǔn)確度要求。
3 甲醇污水減壓熱泵精餾模擬
預(yù)處理后的甲醇污水由甲醇精餾塔( T-101) 中部進(jìn)料，塔頂?shù)牡蛪赫羝M(jìn)入壓縮機(jī)( C-101) 進(jìn)行加壓升溫作為塔底再沸器( E-101) 的熱源，經(jīng)換熱后自身冷凝為液態(tài)，一部分作為甲醇產(chǎn)品，另一部分經(jīng)節(jié)流后進(jìn)入塔頂氣液分離罐( V-101 ) ，氣相循環(huán)回 C-101 進(jìn)口，液相作為塔頂回流入塔。塔底的一部分廢水與塔頂?shù)母邷馗邏杭状颊羝?E-101 中換熱后氣化作為塔底氣相回流，另一部分廢水直接出裝置。
WSZ-F-5污水處理地埋式設(shè)備設(shè)定甲醇污水的進(jìn)料流量為150 m3 / d，進(jìn)料溫度為25 ℃ ，進(jìn)料壓力為 96 kPa，要求經(jīng)減壓熱泵精餾處理后塔頂甲醇的質(zhì)量分?jǐn)?shù)應(yīng)不低于 95% 、塔底甲醇的質(zhì)量分?jǐn)?shù)應(yīng)不高于0. 1%。本文采用Aspen Plus 7. 2 軟件自帶的序列二次規(guī)劃算法對上述過程進(jìn)行全流程模擬，并在確保塔頂甲醇產(chǎn)品和塔底外排廢水達(dá)標(biāo)的前提下通過靈敏度分析研究進(jìn)料中甲醇質(zhì)量分?jǐn)?shù)、理論塔板數(shù)、進(jìn)料板位置、系統(tǒng)真空度與壓縮機(jī)功耗之間的相互關(guān)系，其收斂容差均小于 10 - 4 。 改造后運(yùn)行效果分析
本次升級改造工程于2018年8月中旬完成，水量達(dá)到設(shè)計(jì)值4萬 m3/d條件下，所投加的懸浮載體完成掛膜。分析2019年1月1日—2019 年6月25日共計(jì)176 d的進(jìn)出水水質(zhì)數(shù)據(jù)(包含整個冬季運(yùn)行階段)。
使用MBBR工藝改造后，強(qiáng)化了原池處理能力。NH3-N處理負(fù)荷力增大了24%。MBBR工藝屬長泥齡，有利于硝化菌群富集，且通過水力剪切的作用，保障懸浮載體上的硝化菌一直處于較高的活性。生化池出水TP濃度為(0.35±0.083) mg/L，已經(jīng)達(dá)到一級A標(biāo)準(zhǔn)，通過磁混凝工藝進(jìn)一步保障了TP的達(dá)標(biāo)。
沿程分析發(fā)現(xiàn)，好氧MBBR區(qū)發(fā)生了明顯的同步硝化反硝化(simultaneous nitrification and denitrification, SND)現(xiàn)象，TN去除率為22.44%，TN去除貢獻(xiàn)率達(dá)到35.01%。生物膜上典型的缺/好氧微環(huán)境，以及對功能微生物的富集作用，促進(jìn)了同步硝化反硝化作用的進(jìn)行，使得在好氧區(qū)仍有TN的進(jìn)一步去除，也大大降低了碳源的投加費(fèi)用，故對于進(jìn)水基質(zhì)濃度不高的污水廠，甚至可*節(jié)約外投碳源，使得MBBR除了在池容做到深度挖潛外，真正實(shí)現(xiàn)了基質(zhì)利用上的深度挖潛，應(yīng)用前景廣闊。對眾多使用MBBR的污水廠進(jìn)行調(diào)研，發(fā)現(xiàn)在好氧填料區(qū)均存在顯著的SND現(xiàn)象，TN去除量在3～8 mg/L，且基質(zhì)濃度較高的污水廠，SND效果更佳顯著。

04 改造前后經(jīng)濟(jì)指標(biāo)分析
該工程總投資為9 747萬元，其中工程費(fèi)用為7 659萬元，如表3所示。改造后混凝劑投加量減少，但是增加了磁粉的消耗，故總的噸水藥劑投加費(fèi)用基本不變，磁混凝工藝的增加使得噸水電耗有所提高。
改造前出水水質(zhì)執(zhí)行二級標(biāo)準(zhǔn)，運(yùn)行平均能耗為0.279 kW·h/m3；改造后出水水質(zhì)執(zhí)行一級A標(biāo)準(zhǔn)，運(yùn)行平均能耗為0.322 kW·h/m3，與改造前相比，增加了0.043 kW·h/m3。由于改造后新增4臺二次提升泵且磁混凝池也需攪拌，該部分增加電耗為0.053 kW·h/m3，生化池能耗變化不大且出水水質(zhì)得到了提高。
MBBR微生物分析
為進(jìn)一步探究懸浮載體的作用，對該污水廠投加的懸浮載體和活性污泥進(jìn)行了高通量測序分析，結(jié)果如圖2所示。
系統(tǒng)中的優(yōu)勢硝化菌群為Nitrospira(Comammox)，其在懸浮載體中的相對豐度分別為3.90%、7.33%，在污泥中相對豐度為0.75%。對懸浮載體生物膜和好氧污泥進(jìn)行MLVSS測定，由表5核算得出，系統(tǒng)中69.8%的硝化菌來自懸浮載體，30.2%來源于污泥，表明在硝化過程中，懸浮載體起到了重要的作用。
此外，在懸浮載體中也檢測出反硝化菌，如Ferruginibacter、Hyphomicrobium等，反硝化菌在懸浮載體和污泥中的相對豐度分別為4.05%、2.31%和3.65%。在MBBR-2區(qū)的懸浮載體上發(fā)現(xiàn)了大量Acinetobacter，相對豐度為27.18%，該菌種屬于不動桿菌，也具有反硝化作用。反硝化菌群在填料上存在，從微觀上提供了好氧區(qū)填料上發(fā)生SND的證據(jù)。
使用“MBBR+磁混凝”工藝對工業(yè)廢水進(jìn)行原池提標(biāo)提量升級改造，充分利用了現(xiàn)有空地，投資運(yùn)行成本低，改造周期短，運(yùn)行高效穩(wěn)定。改造后水量增加至4萬m3/d，出水COD、NH3-N、TP、TN均值分別為(30.52±5.73)、(0.90±0.92)、(0.09±0.075)、(8.26±2.55) mg/L，穩(wěn)定達(dá)到一級A標(biāo)準(zhǔn)。改造前后生化池能耗不變，處理負(fù)荷提升，且抗沖擊性能更好；噸水處理費(fèi)用由0.491元/m3增加至0.584元/m3，適用于工業(yè)廢水提標(biāo)提量升級改造。嚴(yán)格監(jiān)督分流排放
除了進(jìn)行管網(wǎng)鋪設(shè)之外，做好污水排放管理工作是很有必要的。通過分流制度來進(jìn)行二者的排放管理，確保兩者的排放都是達(dá)標(biāo)的，這能減少二者對于環(huán)境的污染，也能充分利用水資源。一些污染少，水質(zhì)干凈的雨水就可以直接進(jìn)行二次利用，這種再利用是城市化目標(biāo)建設(shè)的要求。而能夠嚴(yán)格監(jiān)督分流排放，確保排放的水是干凈的，不會對環(huán)境造成污染，首要任務(wù)就是建立相應(yīng)的監(jiān)督管理機(jī)制，通過有法律效應(yīng)的機(jī)制來加強(qiáng)用戶的排水規(guī)范意識，這里主要指的是一些工廠，當(dāng)然生活污水也應(yīng)當(dāng)納入管理范疇。