污水处理厂如何提高焦化废水处理效率

4 模型评价与工程验证

为了检验上述模型的准确性和可靠性, 以实际OHO流化床为核心工艺的焦化废水处理工程运行中的水质、水量及相关参数进行工程总能耗模型的评价,  将计算结果与实际读表电耗进行比较.按表 3估算该实际工程中固定的水头损失.在工程稳定运行阶段, 固定在每天8点采集工程中水质、水量及工艺参数(在硝化液3倍回流,  CDO1约3.0 mg˙L-1、CDO2约5.0 mg˙L-1条件下), 连续操作10 d,  同时读取每天的总电耗值;根据上述研究方法和确定参数后的模型分别按HRT法和24 h计算法来计算出各天的总能耗值;将三者进行比较, 得到的结果如图  3所示.

表 3 OHO工程中各处的水头损失估算

图 3 24 h法和HRT法能耗模型性能评价

从图 3中可以看出, 经过10次核算, HRT法与24 h法得到的能耗值与实际24 h读表能耗值均呈显著线性关系, R2分别为0.93和0.97,  模型验证结果显示相对误差分别为4.28%~19.18%和3.45%~8.94%, 表明模型准确度较高.但是由于24 h算法与实际读表数据都只能反映全厂24  h内的能量消耗值, 并不能体现由于废水在反应池中不同的实际停留时间;然而, 实际水力停留时间直接反映系统中微生物对污染物的降解时间,  为了有效去除废水中的含氮化合物和有机化合物等, 焦化废水处理过程一般需要较长的水力停留时间, 即24 h并不能真实的反映废水在系统中的实际停留时间,  不能反映不同工艺的能耗水平, 因此, 本研究推荐使用HRT法.

通过模型以HRT法计算COD约为5000 mg˙L-1, TN浓度约300 mg˙L-1的焦化废水假设水质条件下,  预测水量变化(50、100、150、200 m3˙h-1)对全厂各单元能耗比例的影响, 结果如图 4所示.结果显示, 相同水质条件下,  焦化废水处理工程规模对全厂各单元能耗比例影响不大, 在设定水质条件下, 吨水运行电耗5.5~6.5 kW˙h˙m-3, 曝气能耗约占总能耗的56%,  泥渣输送和混合系统能耗比例均大于10%, 而加药、污泥脱水、公共系统能耗比例小于1%;通过单元系统的能耗占比分析发现,  工艺、设备与管理的耗能权重明显下降;因此, 可以通过对曝气系统、泥渣输送系统、混合系统等耗能占比大的系统进行深入研究, 寻找能耗控制节点,  可以有效节能.

图 4单元系统能耗在工程能耗中的比例及其受规模的影响

5 结论

1) 系统性地分析了以OHO流化床为核心工艺的实际工程, 得到了基于能耗设备、处理目标和单元功能分类下各单元系统的能耗模型和工程系统总运行综合能耗模型,  用实际读表数据和水质监测数据验证了HRT算法和24 h算法的可靠性,  将工程系统分解为气浮、废水输送、泥渣输送、鼓风曝气、混合、脱水、加药以及公用的8个耗能单元系统,  然后通过8个单元系统能耗加权计算求得工程系统总运行能耗.

2) 焦化废水处理工程的运行能耗主要影响因素为水量、污泥量、水质、溶解氧、硝化液回流比, 而水质因素可以归一化为进水COD和总氮浓度, 据此,  可以用较少的参数快速核算已建、估算未建焦化废水处理工程的能耗;在24 h算法和HRT法模型法当中,  推荐使用HRT算法作为焦化废水处理工程不同工艺能耗比较的统一衡量标准;通过单元系统的能耗占比分析发现, 工艺、设备与管理的耗能权重明显下降,  指明了节能的方向和控制点主要为适合于水质特征的工艺, 即优化的工艺是节能的根本.