污水处理厂如何提高焦化废水处理效率

2.3 研究方法

以当前国内外焦化废水处理工程通用模式为系统, 基于污染物种类、性质及目标的不同而选择的工艺以及HRT下, 以耗电设备为依据对废水处理工程能耗结构进行分解,  将相同耗能单元合并归类, 构成单元系统, 通过分析耗能原因, 用经验法、当量法、理论分析法获得各单元能耗计算公式并对其进行修正和简化,  分别得到各单元系统能耗模型, 进而加权得到整个工程系统综合能耗模型.利用实际OHO流化床工艺为核心的工程工况参数和水质统计数据确定模型参数,  进行实际读表电耗与模型计算值校核, 采用Microsoft Excel作为计算工具, 输入相关参数及水质指标,  最终可以获得对应条件下各单元系统的能耗值、总能耗、吨水电耗等.

模型及参数计算说明：①整个系统能耗除特殊说明外都指电耗;②假设两次取样间水质均匀(夏季);③整个研究系统在相同排放标准下;④文中Mi、Ci为能耗系数,  ki、Ki为i=1, 2, …, 常数;⑤实际停留时间算法(HRT法)：根据废水在池中实际停留的时间计算能耗;⑥ 24 h算法：以废水24  h的停留时间计算能耗;⑦由于O1、H、O2池污泥龄长并不需要每天排泥, 所以在连续运行的能耗计算中,  不考虑Qw2、Qw3、Qw4;⑧由于带式压滤机运行过程中反冲洗水量与处理湿污泥的比例接近1:1, 因此有Qc+ Qq+ Qy≈ 1.2Qw, 其中Qw=Qw1+  Qw2+ Qw3+ Qw4+ Qw5;⑨对焦化污泥含水量取99.2%, 浓缩污泥含水量取97.0%, 因此经浓缩池后的污泥体积减少到

Qw.式中,  A为系统外来水量(m3˙d-1);Qw、Qw1、Qw2、Qw3、Qw4、Qw5分别为总湿污泥量、气浮池、O1、H、O2池、后混凝池的湿污泥量(m3˙d-1);Qc、Qq、Qy分别为反冲洗水量、上清液水量、压滤机出水水量(m3˙d-1).

3 模型构建和参数确定

曾有报道,  污水处理工程的能耗组成可主要分解为污水和污泥的提升和运输、生物处理供氧、反应池推动混合、污泥脱水、其它专用机械设备耗能、附属建筑和厂区照明等不同的部分.根据实际焦化废水处理工程系统中组成部分功能目标不同将整个工程分成气浮系统、废水输送、泥渣输送、鼓风曝气、混合、脱水、加药系统、公用系统共8个单元系统.具体分解如图  2所示, 并分别解析单元系统耗能计算模型.

图 2焦化废水处理工程能耗模型示意图

3.1 气浮系统

焦化废水含有一定的油份, 会对生物处理造成影响,  进入生物系统前需经气浮强化去油.目前焦化废水处理工程中除油常用的回流式压力溶气气浮主要包括溶气、释气、分离、排渣单元操作.耗能因子主要为：空压机、回流泵、搅拌机、刮渣机.气浮系统的耗电量与所选设备配用方式相关,  气浮形式确定后, 系统能耗主要取决于处理规模.因此, 根据经验公式并简化参数得到气浮系统能耗估算模型为：

(1)

式中, Wf指气浮系统耗电量(kWh);x1为气浮装置处理吨水的电耗(kWh˙m-3), Q1为原水水量(m3˙d-1).

赵艳霞研究了传统压力溶气气浮处理2000 m3˙d-1造纸废水, 其平均吨水耗电量为0.3 kWh, 徐晓然对20000  m3˙d-1规模珠海某水厂的气浮单元进行能耗分析, 得到平均吨水耗电约为0.24 kWh.根据对本课题组实施的宝钢-韶钢一、二期工程现场调研,  统计分析电耗数据, 针对处理量约为1500 m3˙d-1的焦化废水处理工程, x1定为0.32 kWh˙m-3.因此, 方程(1) 可以确定为：

(2)

3.2 废水输送系统

废水输送是指废水的提升和运输,  系统主要包括预处理过程的废水原水提升、硝化液回流、调节池到生物处理过程的综合废水输送等.由于回流污泥含水量高达99.5%~99.9%,  所以将污泥回流归为废水输送系统.该单元系统的能耗主要由泵耗产生, 能耗估算可由泵能耗的计算得出, 其计算式如下：

(3)

式中, η=η1˙η2˙η3;Wp指泵耗电量(kWh);η、η1、η2、η3分别为水泵总效率、运行效率、传动效率、电机效率;ρ为液体密度(g˙cm-3),  通常取值为1;Q为水泵输水量(m3˙d-1);k为电动机安全系数, 电动机功率与安全系数关系见表 1;H为水泵总水头损失(m);g为重力加速度(N˙m-2),  取值为9.81;N为电机功率(W);t为工作时间(h).