燃?xì)庵埔胰蔡亢趶U水處理工藝

張斌(新疆美克化工股份有限公司，新疆 巴州 841000)

0 引言

我國目前天然氣制乙炔廠仍然在運行過程中，而且一些新廠也在建設(shè)之中。天然氣制乙炔過程會產(chǎn)生一定量的炭黑廢水，給環(huán)境造成嚴(yán)重污染，因此有效解決炭黑廢水的污染問題，并實現(xiàn)對其的有效應(yīng)用具有非常重要的實際意義。

目前我國的天然氣制乙炔廠針對天然氣制作乙炔過程中所產(chǎn)生的炭黑，通常情況下采取的都是天然氣助燃方法來實現(xiàn)焚燒處理，以此來避免炭黑廢水污染，但是這種處理方法所需要的燃燒裝置需要投資大量成本，而且天然氣燃燒成本也較高，燃燒過程中還會讓炭黑粉隨著燃燒擴(kuò)散到大氣中，造成二次粉塵污染。

1 炭黑廢水處理工藝流程

目前大多數(shù)天然氣制乙炔廠在進(jìn)行炭黑廢水處理過程中主要有廢水儲存、配置和添加絮凝劑、炭黑分離、炭黑輸送、炭黑泥脫水等幾個環(huán)節(jié)[1]。

2 炭黑廢水儲存

乙炔裂解過程中所產(chǎn)生的炭黑廢水在經(jīng)過分離后直接進(jìn)入沉降器，此時將沉降器進(jìn)水閥打開，并關(guān)閉廢水儲槽進(jìn)水閥，從而使得炭黑廢水被直接輸送到高效沉降器來完成分離過程，反沖洗過程中需要將炭黑廢水在儲槽內(nèi)進(jìn)行暫時儲存，此時需要將炭黑廢水儲槽進(jìn)水閥打開，并同時關(guān)閉高效沉降器進(jìn)水閥。

當(dāng)高效沉降器完成正洗和反洗兩個過程之后，必須要將裂解過程中所產(chǎn)生的炭黑廢水切換到高效沉降器內(nèi)部進(jìn)行處理，在這個過程中，通過輸送泵就能夠?qū)Σ蹆?nèi)儲存的炭黑廢水輸送到高效沉降器進(jìn)行處理，當(dāng)儲槽內(nèi)部液位較低的時候關(guān)閉廢水泵。整個處理過程中必須要充分保證儲槽內(nèi)部液位處在較低的位置，如果炭黑廢水在處理過程中出現(xiàn)問題，可以將其在炭黑廢水儲槽中進(jìn)行暫時保存。

3 配置和添加絮凝劑

3.1 配置絮凝劑

攪拌溶液箱是配置絮凝劑的主要設(shè)備，在正常處理過程中間隔12 小時必須要進(jìn)行一次配藥，在配藥過程中通常情況下會配置兩臺攪拌溶液箱，其中一臺作為備用。首先將適量的生產(chǎn)水以及絮凝劑加入到人工攪拌溶液當(dāng)中，當(dāng)液位達(dá)到一定程度后就可以停止進(jìn)水，并將攪拌電機啟動進(jìn)行30 分鐘自動攪拌，即可停止。在實際進(jìn)行配藥過程中會結(jié)合實際的實驗狀況來選擇合理的配藥濃度，通常情況下取經(jīng)驗配藥質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1%[2]。

如果攪拌溶液箱在配置過程中出現(xiàn)液位較低現(xiàn)象的時候可以立即切換到備用溶液箱，繼續(xù)進(jìn)行配藥，絮凝劑計量泵的加藥量可以充分結(jié)合混合器進(jìn)口炭黑廢水流量變化狀況來進(jìn)行合理調(diào)整，這樣才能夠有效提升炭黑分離效果。

3.2 加入絮凝劑

炭黑廢水再輸送到高效沉降器的過程中需要加入適量絮凝劑并進(jìn)行充分混合，這樣才能讓分離效果達(dá)到最佳。針對加絮凝劑環(huán)節(jié)通常會使用混合三通和混合器，炭黑廢水首先會在混合三通中實現(xiàn)與絮凝劑之間的初步混合，混合器呈現(xiàn)圓柱狀，在混合性內(nèi)部放置了鵝卵石，混合器的主要作用是讓炭黑廢水和絮凝劑在內(nèi)部通過折流作用進(jìn)行充分混合。

3.3 加藥量與加藥濃度的影響分析

3.3.1 炭黑廢水加藥量的影響

乙炔裂解過程中炭黑廢水的產(chǎn)生量通常能夠達(dá)到35m3/h，高效沉降器以及脫水裝置在運行過程中通過加入適量絮凝劑來進(jìn)一步提升炭黑的分離效果。通過對絮凝劑加入量以及加藥濃度對分離效果的影響進(jìn)行統(tǒng)計分析后可以知道：當(dāng)絮凝劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到0.1%的情況下，保證加藥量與炭黑廢水之間保持1:1000 的體積比，實際的沉降效果最佳。而如果使用固體絮凝劑來進(jìn)行質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1%絮凝劑的配置[3]，其實際分離效果要比成品液體藥劑配置效果更加明顯，但是通過固體絮凝劑進(jìn)行配置的過程中存在固體藥劑溶解難度大，容易出現(xiàn)結(jié)塊、結(jié)團(tuán)等現(xiàn)象，而且一旦發(fā)生結(jié)團(tuán)很難再進(jìn)行溶解，這樣就非常容易導(dǎo)致設(shè)備以及管線上出現(xiàn)堵塞。因此在具體的配置過程中必須要保證藥劑得到充分?jǐn)嚢琛?/p>

3.3.2 炭黑泥加藥量的影響

高效沉降器在經(jīng)過處理之后產(chǎn)生的炭黑泥將會在離心脫水集中進(jìn)行脫水處理，在脫水處理之后需要進(jìn)行脫泥處理，整個處理過程需要上其中加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1%的絮凝劑。

4 炭黑分離

4.1 高效沉降器炭黑沉降

高效沉降器在運行過程中主要會經(jīng)過混合、絮凝、沉淀、污泥濃縮、過濾等幾個處理工序[4]。混合器主要設(shè)置在高效沉降器前，再加入絮凝劑的過程中需要利用計量泵來進(jìn)行控制。經(jīng)過混合器進(jìn)行混合處理的炭黑廢水最終進(jìn)入到高效沉降器中，通過絮凝劑的作用使得顆粒直徑較小的炭黑實現(xiàn)絮凝，最終形成粒度相對比較大而且尺寸也呈現(xiàn)出均一狀態(tài)的礬花沉淀，最后再進(jìn)行過濾處理，這樣就能夠?qū)⒐桃簝上鄬崿F(xiàn)有效分離。經(jīng)過沉淀分離后澄清水最終會經(jīng)過上部濾層的過濾處理后產(chǎn)生合格水最終被輸送到裝置外，沉淀室的下部將炭黑泥進(jìn)行濃縮處理后，最終排放到污泥池中。

4.2 高效沉降器正反洗操作

高效沉降器在經(jīng)過一段時間的運行之后必須要進(jìn)行濾料反洗，通常情況下將高效沉降器的反洗周期設(shè)置為12h，每個反洗過程持續(xù)10min 左右。在進(jìn)行反洗處理的過程中沖洗工作壓力通常設(shè)置在0.2～0.25MPa 之間，沖洗強度為4L/(m2·s)。在進(jìn)行反沖洗之前首先需要充分保證集水坑內(nèi)部的液位不能超過最低液位，而且加藥計量泵處在停運狀態(tài)。整個反洗過程中，系統(tǒng)運行過程中所產(chǎn)生的炭黑廢水將會被切換到儲槽內(nèi)部進(jìn)行暫時儲存，當(dāng)高效沉降器完成正反洗處理過程之后就可以投入運行，然后再將炭黑廢水切換到高效沉降系統(tǒng)。為了能夠進(jìn)一步增強反沖洗效果，通常情況下會在進(jìn)水管線下設(shè)置一個氮氣接口，這樣就能夠讓反沖洗效果更加明顯。在廢水出水管段通常會設(shè)置濁度計，當(dāng)出水端的濁度達(dá)到30mg/L 的情況下，就需要進(jìn)行反沖洗處理。反沖洗處理完成之后需要進(jìn)行正洗，正洗時間通常設(shè)置在10min 左右，當(dāng)正洗處理過程達(dá)到合格之后，高效沉降器就可以投入到運行狀態(tài)。

5 炭黑泥的儲存和輸送

炭黑廢水在與絮凝劑進(jìn)行混合之后，經(jīng)過高效沉降器混合、沉淀、過濾等處理之后實現(xiàn)固液兩相的有效分離，分離處理產(chǎn)生的炭黑泥最終從系統(tǒng)上部進(jìn)入污泥池中進(jìn)行沉淀，而上部的澄清水則會通過溢流管進(jìn)入到污水坑中。污水池通常情況下有兩個，其中一個作為備用，其主要的作用是儲存高效沉降器分離出來的炭黑泥，當(dāng)炭黑泥在污泥池中的儲存時間超過6h后必須要進(jìn)行進(jìn)一步的濃縮處理[5]。

污泥池內(nèi)部液位當(dāng)達(dá)到一定位置的時候，就可以將污泥提升螺旋泵打開，將底部的污泥輸送到離心脫水機中進(jìn)行脫水處理，當(dāng)污泥池出現(xiàn)低液位現(xiàn)象后就可以停止螺旋泵運行，并將沖洗管路閥門打開進(jìn)行沖洗處理，整個沖洗過程持續(xù)2min 左右。

6 炭黑泥脫水

炭黑污泥在經(jīng)過濃縮處理后利用提升螺旋泵將其輸送到離心脫水機中進(jìn)行脫水處理，離心脫水機主要是通過高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力作用來實現(xiàn)污泥和水的分離。在脫水處理之前會利用計量泵來實現(xiàn)絮凝劑加入量的合理控制，經(jīng)過脫水處理后的廢液會最終排入到積水坑中，脫水處理后產(chǎn)生的炭黑泥通過螺旋輸送泵最終輸送到小車上向外運輸，螺旋輸送泵在完成炭黑泥的輸送工作之后停止運轉(zhuǎn)，與此同時還要將離心脫水機以及離心輸送機、計量泵等停運，與此同時打開生產(chǎn)水來進(jìn)行脫水機沖洗處理。

7 結(jié)語

綜上所述，天然氣裂解制乙炔過程會產(chǎn)生一定量的副產(chǎn)物炭黑，炭黑與污水混合排放后會對環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重污染，因此必須要對其進(jìn)行分離、沉降、脫水等處理過程，經(jīng)過處理后就能夠得到大量可實現(xiàn)回收利用的天然氣炭黑產(chǎn)品。