煉油過程中常采用堿洗的方法對(duì)燃料油進(jìn)行精制。由于堿液可與油品中含S、N、O等的化合物發(fā)生反應(yīng)，從而有效脫除影響油品穩(wěn)定性的物質(zhì)及部分含硫化合物，如環(huán)烷酸、酚類、硫化氫、硫醇等，因此堿洗精制過程成為改良油品性狀、提高油品質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)，也由此產(chǎn)生了大量堿渣廢水。堿渣廢水中含有大量的污染物，其COD。通常可達(dá)到幾千mg/L甚至幾十萬mg/L，而且堿渣廢水中還含有較高的鹽分，很難用活性污泥法對(duì)其進(jìn)行生化處理。
針對(duì)高鹽、高濃度、難降解的堿渣廢水的處理始終是石化行業(yè)的高難課題。萊特化工公司多年來與韓國SK集團(tuán)生物實(shí)驗(yàn)研究所合作，將SK高效生物處理技術(shù)應(yīng)用于高濃度堿渣廢水的處理中。并在工程實(shí)踐中不斷完善，逐步形成了獨(dú)有的新技術(shù)工藝，并命名為萊特生物器(LTBR)工藝，這種利用高效微生物處理高濃度堿渣廢水的技術(shù)已經(jīng)在石化堿渣廢水處理領(lǐng)域取得了巨大成功。
1LTBR工藝簡介
LTBR工藝的高效生物處理技術(shù)與普通的生化處理技術(shù)不同。它所利用的不是普通的活性污泥。
而是在對(duì)廢水中的污染物成分進(jìn)行全面分析和模擬廢水環(huán)境條件的基礎(chǔ)上.篩選適合降解特定污染物的特效微生物菌群，并根據(jù)微生物的共性和特性配制適合其生長繁殖的專用營養(yǎng)液——LTM，確保特效微生物菌群在廢水生物處理過程中的優(yōu)勢地位，實(shí)現(xiàn)對(duì)廢水中目標(biāo)污染物的充分生物降解。從而提高了廢水中污染物的可生物降解水平。LTBR工藝可以處理普通生化法不能處理的高生物毒性、高濃度的廢水，且對(duì)廢水中污染物濃度、毒物濃度、含鹽量等的變化有很強(qiáng)的適應(yīng)能力。LTBR工藝處理堿渣廢水的流程如圖1所示。
2LTBR生物反應(yīng)器溫升解析
綜合堿渣廢水呈強(qiáng)堿性(pH>13)，其中揮發(fā)酚質(zhì)量濃度為1500～5000mg/L，硫化物質(zhì)量濃度為5000～25000mg/L，COD0高達(dá)25000-35000mg/L。在堿渣廢水處理裝置運(yùn)行過程中，經(jīng)常存在運(yùn)行溫度過高的現(xiàn)象，有時(shí)溫度甚至達(dá)到45℃以上。造成處理裝置運(yùn)行溫度升高的原因主要有以下幾點(diǎn)：
(1)由于堿渣廢水呈強(qiáng)堿性，生化處理之前需要進(jìn)行pH調(diào)節(jié)，在酸堿中和反應(yīng)過程中釋放出大量的熱.使生化前的廢水本身溫度有所升高，從而對(duì)運(yùn)行溫度的升高產(chǎn)生一定的影響。
(2)由于堿渣廢水COD。異常高，因此需向反應(yīng)器中通人大量的空氣以保證所需的氧氣量，所以外界氣溫的高低對(duì)裝置的溫度影響較大。本工藝采用SSR型羅茨鼓風(fēng)機(jī)向反應(yīng)器供風(fēng)，空氣在經(jīng)風(fēng)機(jī)增壓過程中溫度大幅升高，特別是在夏季氣溫較高時(shí)，進(jìn)入反應(yīng)器內(nèi)的空氣溫度尤其高，甚至達(dá)到80℃。鑒于生化反應(yīng)需風(fēng)量較大，所以空氣帶入的熱量是生化反應(yīng)器溫度大幅升高的主要原因。
(3)微生物代謝過程中釋放的能量除一部分供給自身生命活動(dòng)外，大量的能量以熱能的形式釋放。由于本工藝負(fù)荷較高，微生物代謝、繁殖等生命活動(dòng)異常劇烈，釋放的熱能也十分巨大，這也是造成反應(yīng)器溫度大幅升高的重要原因。
3高溫對(duì)堿渣廢水處理裝置的影響
溫度是影響微生物生長與存活的重要因素之一。溫度升高對(duì)微生物機(jī)體的影響表現(xiàn)在兩方面：一方面隨著溫度的上升，細(xì)胞中的生物化學(xué)反應(yīng)速率和生長速率加快。在適宜的溫度范圍內(nèi)，溫度每升高10cc，生化反應(yīng)速率可相應(yīng)提高1—2倍;另一方面.機(jī)體的重要組成如蛋白質(zhì)、核酸等對(duì)溫度都較敏感.隨著溫度的增高可能遭受不可逆的破壞。因此，只有在一定的溫度范圍內(nèi)，機(jī)體的代謝活力與生長繁殖速率才隨著溫度的上升而增加，當(dāng)溫度上升到一定程度時(shí).繼續(xù)升溫則對(duì)機(jī)體產(chǎn)生不利的影響，如溫度再繼續(xù)升高，則細(xì)胞功能急劇下降以至死亡。
這種導(dǎo)致微生物死亡的最低溫度界限即為致死溫度，而且隨著溫度的升高微生物死亡加快。
微生物高溫致死的原因與下列因素有關(guān)：
(1)細(xì)胞內(nèi)的酶遇熱失活，不能進(jìn)行正常的代謝。
(2)非酶蛋白和核酸等細(xì)胞成分被破壞。
(3)細(xì)胞膜中脂類的熱溶解使膜出現(xiàn)小孔，造成細(xì)胞內(nèi)含物泄漏。
同傳統(tǒng)的活性污泥法中的微生物一樣，LTBR工藝中的高效微生物大部分也屬于中溫微生物范疇，其代謝、生長、繁殖的最適溫度在28～35℃，因此大幅的溫升會(huì)對(duì)堿渣廢水處理裝置的平穩(wěn)運(yùn)行造成極為不利的影響。溫度過高，抑制了微生物代謝活性，嚴(yán)重影響了裝置的處理效率，使裝置出水水質(zhì)出現(xiàn)較大波動(dòng)。溫度過高還使反應(yīng)器內(nèi)泥水混合液溶氧能力急劇下降，只有通過增加供風(fēng)量才能滿足生化反應(yīng)所需的氧氣量.但增加風(fēng)量不僅會(huì)給系統(tǒng)帶人更多的熱量，造成溫度進(jìn)一步升高，同時(shí)風(fēng)機(jī)動(dòng)力效率的降低以及風(fēng)量供給的增加，也會(huì)造成裝置能耗的大幅增加。為了控制反應(yīng)器大幅的溫升，不得不降低堿渣廢水處理量，以降低反應(yīng)器負(fù)荷，從而達(dá)到控制反應(yīng)器溫度的目的.但這極大地影響了公司的正常生產(chǎn).對(duì)公司經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益造成了重大的損失。因此，改進(jìn)LTBR工藝，解決反應(yīng)器溫升問題至關(guān)重要。
4BR工藝的改進(jìn)經(jīng)過大量的科研和市場調(diào)查工作后.最終確定通過引入換熱系統(tǒng)對(duì)LTBR工藝進(jìn)行改進(jìn)與完善。
4.1換熱系統(tǒng)
換熱系統(tǒng)整體包括換熱器和冷卻水塔兩部分。生物反應(yīng)器內(nèi)的活性污泥混合液與冷卻水在換熱器內(nèi)實(shí)現(xiàn)熱交換，活性污泥混合液被冷卻后回流至生物反應(yīng)器.循環(huán)冷卻水則由配套冷卻水塔供給，冷卻水在換熱后回流至冷卻水塔進(jìn)行降溫冷卻。如此循環(huán).達(dá)到LTBR反應(yīng)器降溫的效果。本系統(tǒng)采用BR60D型板式換熱器，該換熱器以不銹鋼板片作為傳熱元件，冷熱兩流體逆流平行于換熱面，基本不存在換熱死角且無旁流，換熱器末端溫差很小，可達(dá)到1cI二。換熱器傳熱板片板厚適中，板槽較深，壓制成人字形波紋，流體在流動(dòng)時(shí)湍流效果好。在相同工況下，換熱效率為一般管式換熱器的2～3倍，大大降低了冷卻水循環(huán)量。本系統(tǒng)配套的冷卻水塔采用機(jī)械驅(qū)動(dòng)、逆流、開放式的圓形塔狀結(jié)構(gòu)。冷卻水塔是以散熱冷卻為目的的灑水系統(tǒng).由于水具有高潛熱(蒸發(fā)熱)熱能，而空氣具有吸濕能力，其與冷卻水在水塔內(nèi)進(jìn)行熱量傳遞，可以降低冷卻水溫度，在這種有利條件下，冷卻水塔成為散熱最有效且最經(jīng)濟(jì)的工具。本換熱系統(tǒng)中冷卻水塔塔頂裝一軸流風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)空氣流動(dòng)，冷卻水塔塔頂出口空氣流速較高，入風(fēng)量大，吹出的濕空氣回流量較少，換熱效率較高。
4.2技改效果分析
為了驗(yàn)證換熱系統(tǒng)在控制堿渣廢水處理裝置溫度方面的效果，2008年7月進(jìn)行了換熱系統(tǒng)投用前后的對(duì)比試驗(yàn)。試驗(yàn)期間堿渣廢水處理裝置生物反應(yīng)器溫度的變化如圖2所示。
由圖2可以看出.在換熱系統(tǒng)投用前，反應(yīng)器溫度大多在40～42℃，居高不下；在換熱系統(tǒng)投用后，反應(yīng)器溫度下降迅速.在3～4d時(shí)間內(nèi)溫度迅速下降到35℃以下，并逐步穩(wěn)定在32～33℃的較適宜溫度范圍內(nèi)，降溫效果顯著。
實(shí)踐表明，在LTBR工藝中引入換熱系統(tǒng)后，對(duì)堿渣廢水的處理完全達(dá)到了預(yù)期效果，堿渣廢水處理裝置具有了較大的可操作彈性。即使在夏季最高氣溫條件下。亦能使反應(yīng)器溫度穩(wěn)定在3035cI=的適宜溫度范圍內(nèi)，這就使堿渣廢水處理裝置的高效性得到了切實(shí)的保證。具體參見http://www.xhxdt.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。
4.3技術(shù)經(jīng)濟(jì)簡析
本次技術(shù)改造基本沒有改動(dòng)原系統(tǒng)設(shè)施、設(shè)備的性能與結(jié)構(gòu)，對(duì)原系統(tǒng)的正常運(yùn)行造成的影響較小，基本沒有影響到公司的正常生產(chǎn)活動(dòng)。本次改造新增設(shè)備占地約50mz.一次性投資9.8萬元，具體投資詳見表1。
引進(jìn)換熱系統(tǒng)對(duì)堿渣廢水處理裝置運(yùn)行成本的影響只局限于新增設(shè)備的電耗，新增設(shè)備總裝機(jī)容量為48kW。工作容量為20.4kW，電費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)按0.6元／(kW•h)計(jì)算，則處理lt堿渣廢水新增運(yùn)行成本O.82元。
由于對(duì)LTBR工藝進(jìn)行了改進(jìn)與完善。極大地降低了外界氣候條件對(duì)堿渣廢水處理裝置的不良影響，保證了高溫期堿渣廢水處理裝置的出水水質(zhì)和廢水處理量，并避免了由于溫升造成的裝置能耗損失，保障了公司正常生產(chǎn)，給公司帶來了巨大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。
由此可見.此次LTBR工藝改進(jìn)具有新增占地面積小、一次性投資少、新增運(yùn)行成本低、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益顯著等特點(diǎn)，故此次LTBR工藝改進(jìn)是極其必要的。
5結(jié)論
運(yùn)用LTBR工藝處理堿渣廢水的成熟性已經(jīng)得到了業(yè)界的廣泛認(rèn)同.此工藝已經(jīng)在石化堿渣廢水處理領(lǐng)域得到推廣。
本次技術(shù)改進(jìn)是LTBR堿渣廢水處理工藝在高溫條件下高效、穩(wěn)定運(yùn)行的切實(shí)保證，并為LTBR工藝今后在其他高鹽、高濃度、難降解的化工廢水處理領(lǐng)域的推廣提供了重要的技術(shù)支持，使LTBR工藝在“三高”廢水處理領(lǐng)域的發(fā)展前景更加廣闊。
