换热系统在ltbr碱渣废水处理工艺中的应用 4页

★石油化工安全环保技术青PETROCHEMICALSAFETYANDENVIRONMENTALPROTECTIONTECHNOLOGY2010年第26卷第1期58换热系统在LTBR碱渣废水处理工艺中的应用唐国建，梁远凯，郭光宇，张进来(中国石油大港石化公司莱特化工公司，天津300280)摘要：在运用LTBR工艺处理石化行业碱渣废水的过程中，由于碱渣废水的高浓度特性以及LTBR工艺高负荷的特点，在外界气温较高时，LTBR生物反应器运行温度常常会达到40℃以上，严重影响了碱渣废水处理装置的平稳运行，极大限制了装置的处理能力，为了解决这一瓶颈问题，在LTBR工艺中引进了换热系统，成功地消除了反应器大幅温升带来的影响，同时使处理装置的运行更加平稳、高效，并为LTBR工艺在其他高浓度废水处理领域的推广创造了必要条件。关键词：LTBR工艺；碱渣废水；温升；换热为了改良油品性能和提高油品质量，油品精污泥，而是在对废水中的污染物成分进行全面分制过程中常采用碱洗的方法对燃料油进行精制，析和模拟废水环境条件的基础上，筛选适合降解石化行业的碱渣废水就是产生于成品油的碱洗精特定污染物的特效微生物菌群，并根据微生物的制过程。在碱洗精制过程中，由于碱液可与油品共性和特性配制适合其生长繁殖的专用营养液一中的S、N、O等化合物发生反应，从而有效脱除LTM，确保特效微生物菌群在废水生物处理过程油品中影响其安定性的物质及部分含硫化合物，中的优势地位，实现对废水中目标污染物的充分诸如环烷酸，酚类、硫化氢、硫醇等。所以，反生物降解，从而提高了废水中污染物的可生物降应作用完后的碱渣中含有大量的污染物，其解性和废水处理系统的处理效率。LTBR工艺的CODcr浓度通常可达到几千甚至几十万，其污染容积负荷可以达到普通生物处理工艺的lO倍以物总量(CODcr)占到炼油厂污染物排放总量的40上，可达到4—15kgCODcr／m3d。LTBR工艺可％一50％，而且碱渣中还含有大量的硫化物和较以处理普通生化法难以处理的高盐、高生物毒高的盐分，这种高浓度废水是普通活性污泥所无性、高浓度废水，对废水中的污染物浓度、毒物法生化处理的。浓度、含盐量等指标的变化具有很强的适应针对高盐、高浓度、高难降解的碱渣废水的能力。处理始终是石化行业废水处理的高难课题。公司LTBR碱渣废水处理工艺简易流程如下。多年来与韩国SK集团生物实验研究所合作，将2生物反应器温升解析SK高效生物处理技术应用于高浓度碱渣废水的处基于碱渣废水水质特性和LTBR工艺本身高理中，并在工程实践中不断完善，逐步形成了独有的新技术工艺一LTBR工艺。这种利用高效微生物处理高浓度碱渣废水的技术，已经在石化碱收稿日期：2009—07—08。渣废水处理领域取得了巨大成功。作者简介：唐国建，男，毕业于河北工业大学环境工1LTBR工艺简介程专业，在中国石油大港石化公司莱特化工公司从事生物试验研究、排水工程设计、工程现场技术服务、污水LTBR工艺是高效生物处理技术，与普通的处理设施日常管理工作。电话：022—25920834，生化处理技术不同，它所利用的不是普通的活性13920805860，E—Inail：wytatrgguojian@163．c0Illn呈Q!Q圭箜堑鲞釜一!塑一一一．垒一度盟蕉釜：塑垫墨绫奎塑堡曼堕渣麈查坌垄墨茎主盟宣旦查59图1LTBR工艺简要流程负荷运行的特点，在碱渣处理装置运行过程中，度影响较大。本工艺采用SSR型罗茨鼓风机向反经常会产生运行温度过高的现象，有时温度甚至应器内供风，空气在经风机绝热增压过程中温度超过45℃以上，造成处理装置运行温度升高的大幅升高，特别夏季气温较高时，关入反应器内原因主要有以下几点：空气的温度高达80cc以上。鉴于生化反应需风(1)由于碱渣废水呈强碱性，生化之前需要量较大，所以空气带入热量是造成生化反应器温进行pH调节，在酸碱中和反应过程中释放出大度大幅升高的主要原因。量的热，造成生化前的废水本身温度的升高，从(3)微生物代谢过程中释放的能量除一部分而使运行温度升高。供给自身生命活动外，大量的能量以热能的形式(2)由于碱渣废水COD超常高，在生化反释放。同时由于本工艺负荷较高，微生物代谢、应过程中将消耗数倍于常规污水的氧气量，因此繁殖等生命活动异常剧烈，而同时释放的热能也要向LTBR反应器中供给大量的空气以保证氧气十分巨大，这也是造成反应器温度大幅升高的重需要，所以供给的空气气温的高低对装置运行温要原因。表1综合碱渣废水水质物生命体造成的伤害要远远高于低温对微生物活3高温对碱渣处理装置的影响性的影响。温度升高对生物机体的影响表现在两方面：一方面随着温度的上升，细胞中的生物化温度是影响微生物生长与存活的重要因素之学反应速率和生长速率加快。在适宜的温度范围一。就总体而言，微生物生长的温度范围较广，内，温度每升高lo℃，生化反应速率可相应提高低温微生物最低生长温度可以低至一12℃，中温1—2倍⋯；另～方面，机体的重要组成如蛋白微生物的最高生长温度低于45cC，而高温微生质、核酸等对温度都较敏感，随着温度的超高丽物能在45℃以上温度条件下正常生长，某些极可能遭受不可逆的破坏。因此，只有在一定范围端高温微生物甚至能在100℃以上的温度条件下内，机体的代谢活力与生长繁殖速率才随着温度生长。而每一种微生物只能在一定的温度范围内生长，各种微生物都有其生长繁殖的最低温度、的上升而增加。当温度上升到一定程度，开始对最适温度、最高温度和致死温度。过商的环境温机体产生不利影响，如再继续升高，则细胞功能度会导致蛋白质或核酸的变性失活，而过低的温急剧下降以至死亡。这种致死微生物的最低温度度会使酶活力受到抑制，细胞的新陈代谢活动减界限即为致死温度，而且随着温度的升高死亡弱。同传统活性污泥中的微生物一样，LTBR工加快。艺的高效微生物大部分也属于中温微生物范畴，微生物高温致死的原因与下列因素有关旧j：其代谢、生长、繁殖的最适温度在28℃一35℃(1)细胞内的酶遇热失活，不能进行正常的之间。代谢。从影响微生物生存的意义来说，高温对微生(2)非酶蛋白和核酸等细胞成分的破坏。n★石油化工安全环保技术★2010年第26卷第1期(3)细胞膜中脂类的热溶解使膜出现小孔，用于SS较高的液态流体的热交换。细胞内含物泄漏。4．2冷却水塔系统基于以上因素，大幅的温升对碱渣处理装置本系统配套冷却水塔采用机械通风、逆流、的平稳运行提出了极大的考验：开放式的圆形塔状结构。冷却水塔是应用于散热(1)由于温度过高，使微生物代谢活性受到冷却为目的的洒水系统，由于水具有高潜热(蒸抑制，严重影响了装置的处理效率，使装置出水发热)热能，加上取得容易；而空气具有吸湿能水质出现较大波动。力，与水塔内冷却水进行热质传递，藉以降低冷(2)由于温度过高，使反应器内泥水混合液却水温度。在这种有利条件下，冷却水塔成为散溶氧能力急剧下降，只有通过增加风量供给来满热最有效且最经济的工具。足生化反应所需氧气量，但增加风量又会带入更本换热系统中冷却水塔顶装一轴流风扇驱动多的热量，从而造成恶性循环。同时风机动力效空气流动，冷却水塔塔顶出口空气流速较高，人率的降低以及风量供给的增加，也会造成装置能风量大，吹出的湿空气回流量较少，换热效率较耗的大幅增加。高。空气与水于塔内进行热质传递交换的过程(3)为了控制大幅的温升，不得不降低碱渣中，空气与水成相反方向流动，逆向流中水温与废水处理量，以降低反应器负荷，从而达到控制空气始终可保持一定温差，具有较大的热交换系反应器温度的目的。但这极大地影响了公司的正数，由于采用开放式水循环环路，冷却水会由于常生产，给公司经济和社会效益造成了重大的蒸发等原因有所损失，因此需定期补充一定量新损失。的冷却水。基于以上考虑，解决温升问题已经成为LT．4．3换热效果BR工艺处理碱渣废水的瓶颈问题。为了验证换热系统在控制碱渣处理装置温度4换热系统的应用方面的效果，2008年7月份启动了换热系统投用前后的对比试验，试验期间日最高气温40℃，日为了解决这一瓶颈问题，经过大量的科研和最低气温3l℃，日平均气温34．5℃左右(所列市场调查工作后，最终确定了在LTBR碱渣废水气温均指当日最高气温)，在试验过程中，碱渣处理工艺中引进换热系统。处理装置的其它控制指标均不做调整。换热系统整体包括换热器系统和冷却水塔系试验期间碱渣处理装置生物反应器温度变化统两部分。生物反应器内的活性污泥混合液与冷曲线如下图所示：却水在换热器内实现热交换，活性污泥冷却后回反应器温度变化曲线流至生物反应器，循环冷却水则由配套冷却水塔OO供给，冷却水在换热后回流至冷却水塔进行降温O冷却。如此循环，达到LTBR反应器降温的效果。OO4．1换热器系统Op、赵璃本系统换热器采用BR60D型的板式换热器，OO此型号换热器采用不锈钢板片做为传热元件，冷O热两流体逆流平行于换热面，基本不存在换热死O角且无旁流，换热末端温差很小，可达到1℃。钌钙引扣"”弘”凹”"O一Nn口”口-∞口。一Nn口n∞^∞口。一Nn’”∞h∞口。一‘‘‘‘矗‘‘‘0■彳■彳■■●●■一呷qqoq呷吖oqql’换热器传热板片板厚适中、板槽较深，压制成人h^^phh-hhhh^卜、hh卜、h卜、h--n日期字形波纹，流体在流动时湍流效果好，在相同工图22008年7月份LTBR反应器温度变化况下，换热效率为一般管式换热器的2～3倍，大大降低了冷却水循环量。如图2所示：在换热系统投用前，反应器温此型号板式换热器具有结构紧凑，耐压性能度大多在40℃到42℃之间居高不下，在换热系好，换热效率高，管理维护便等特点，尤其适(下转第64页)n童石油化工安全环保技术☆2010年第26卷第1期全混合式工艺和推流式工艺的出水NH3-N浓度相差不大，而好氧一沉淀一厌氧工艺的出水NH，-N浓度略有升高，这是削减的污泥中的氮向水中释放所致，但仍能达到国家排放标准，是因为此工艺为好氧一厌氧循环条件，发生了硝化和反硝化作用。同时发现好氧一沉淀一厌氧工艺使出水图5连续运行45d期间SVl的变化情况PO。一P浓度降低，这是由于好氧一沉淀一厌氧工艺流程与除磷的流程相类似，从而有利于除磷菌氧一沉淀一厌氧工艺可以使SVI值下降。这与叶的生长，使出水PO。一P浓度下降。芬霞等㈣的研究结果一致。参考文献：4结语(1)以上试验结果表明，好氧一沉淀一厌氧[1]张锡辉，刘勇弟．废水生物处理[M]．工艺和推流式活性污泥工艺与完全混合式活性污北京：化学工业出版社，2003：98-102．泥工艺相比都能减少剩余污泥产量，其中以好氧[2]蒋展鹏．环境工程学[M]．北京：高等教一沉淀一厌氧工艺的减量效果较为明显，说明好育出版社，1991：70-72．氧一沉淀一厌氧工艺引起的解偶联代谢能促进污[3]何岩，周恭明．剩余污泥减量化技术的研泥产率下降。究发展[J]．环境技术，2004，7(1)：(2)试验前期进水为高浓度有机废水，后期15．18．为低浓度有机废水，通过比较高、低浓度有机废[4]张自杰．活性污泥膨胀与控制对策[M]．水下三种工艺的减量效果得出：好氧一沉淀一厌北京：中国建筑工业出版社，1982．氧工艺在处理低浓度有机废水时同样能取得很好[5]叶芬霞，陈英旭，冯孝善．化学解藕联剂的减量效果。对活性污泥工艺中污泥产率的影响[J]．(3)三种工艺的COD去除率相差不大。完环境科学，2003，24(6)：112一115．’(上接第60页)5结语统投用后，效果十分显著，反应器温度下降迅运用LTBR工艺处理碱渣废水的高效性、成速，在3到4d时间内温度迅速下降到35℃以熟性已经得到了业界的广泛认同，此工艺已经在下，并逐步稳定在32℃到33℃之间的较适宜石化碱渣废水处理领域得到推广，而换热系统的温度。引入使得LTBR工艺更加完善，业已得到了实践经试验验证，在LTBR工艺中引入换热系统的验证。的实际效果完全符合技改预期，在引进换热系统换热系统是LTBR碱渣废水处理工艺在高温后，碱渣处理装置具有较大的可操作弹性。当条件下高效、稳定运行的切实保证，并为LTBRLTBR反应器温度超过40℃，而车间生产装置又工艺今后在其它高盐、高浓度、高难降解的化工不允许降低碱渣处理量的情况下，可以通过启动废水处理领域的推广提供了重要的技术支持，使换热系统对反应器进行循环换热，同时还可以通LTBR工艺在“三高”废水处理领域的发展前景过量化调节，控制反应器在最佳的温度条件下稳更加广阔。定运行，即使在夏季最高气温条件下，亦能使反参考文献：应器温度稳定在30℃到35℃的适宜温度范围内。这就极大地提高了碱渣处理装置在高温条件下运[1]王国惠，单爱琴．环境工程微生物学行的稳定性，使碱渣处理装置的高效性得到切实[M]．北京：化学工业出版社，2005，的保证。92，120．