【正文】 冷凝部分采用 25 的鋼管。2 （）＝（7500－450－250－800）247。表 夾套直徑與筒體直徑的關(guān)系 [4]Di 500~600 700~1800 2022~3000Dj Di+50 Di+100 Di+200由于煤氣的進(jìn)口管是分兩段進(jìn)氣，則夾套的高度要考慮筒體的高度，進(jìn)氣管寬度，溫度計，窺鏡，液面計，壓力計，等諸多因數(shù)，如附圖 CTQ01－02 所設(shè)計，取夾套上部與筒體頂部的距離 H1＝450mm，夾套下部與筒體底部的距離 H2＝250mm，兩夾套之間的距離 H3＝800mm。夾套的翻邊部分，允許采用焊接領(lǐng)環(huán)的辦法來代替。這種夾套是在圓筒部分包有夾套，傳熱面積大，是最常用的結(jié)構(gòu)。夾套的主要結(jié)構(gòu)型式有整體夾套、型鋼夾套、半管夾套、蜂窩夾套和螺旋板蜂窩式夾套等。符合要求。23 / 51由于 HDi41 V2??（） 取 Di =1800mm則有 ＝ ?得 H＝ 取整得 H＝封頭根據(jù)筒體直徑 Di 的形式按標(biāo)準(zhǔn)選取，選擇最常用的橢圓形封頭，其標(biāo)準(zhǔn)為JB /T472994。η=247。2= m3根據(jù)文獻(xiàn)[5]，物料在反應(yīng)過程中要起泡或呈沸騰狀態(tài)，應(yīng)考慮裝料系數(shù) η，此處選為 η=。反應(yīng)器底選用平底結(jié)構(gòu)，因為平底結(jié)構(gòu)簡單，制造容易。具體計算如下。具體設(shè)計如下述：本設(shè)計中吹脫器塔體分為裙座，吹脫塔體，冷凝塔體，抽霧層，封頭五個部分。同時在塔頂加入了抽霧層，減少氣體的夾帶，保證吹脫效果。由此我們在附圖附圖 CTQ02—01 的基礎(chǔ)上對吹脫器的設(shè)計又做了稍許的改動，塔徑約微改小，取 DN＝1800mm，冷凝筒體部分設(shè)計為長方體和兩端的圓筒部分采用圓22 / 51弧連接。例如塔體直徑選擇過大（DN＝2022mm） ，而致使一些配套設(shè)備沒有可供選擇的型號，冷凝部分采用的是蛇管式，為了達(dá)到冷凝效果，導(dǎo)致冷凝塔體部分過高。為了達(dá)到冷凝效果，將冷凝的蛇管設(shè)計為附圖 CTQ02—02 所示。本設(shè)計方案中塔體分為裙座，吹脫塔體，冷凝塔體，封頭四個部分。因此以附圖 CTQ03—01 為參考，我們對吹脫器進(jìn)行了設(shè)計。流量的調(diào)節(jié)和壓力的測量我們在煤氣進(jìn)入吹脫器之前安上流量計和壓力表。為了便于試驗，我們考慮加上了液面計開口管，溫度計開口管。為了保證煤氣和剩余氨水的充分接觸，煤氣進(jìn)口我們定為兩段。根據(jù)王光華老師的專利，以及試驗的具體要求我們的設(shè)計如附圖 CTQ03—01 。℃則冷卻面積 ＝ 2?? 設(shè)備的設(shè)計與計算 吹脫器的設(shè)計在設(shè)計本工藝之前，我們進(jìn)行了煤氣吹脫解析法處理焦化氨水的中試試驗。加熱介質(zhì)是飽和蒸汽，冷卻介質(zhì)是冷卻水。104600＝10 3m3/h 熱量衡算由于化工生產(chǎn)過程中伴隨著大量的能量把變化，為了維持在一定溫度下進(jìn)行反應(yīng)，需要對反應(yīng)過程進(jìn)行熱量衡算。365＝364 噸/天＝采用連續(xù)的間歇式操作，根據(jù)中試研究得到吹脫時間為 120min，氣液比為600：1 可以得到，由文獻(xiàn)[1] 查得得剩余氨水的密度為 986kg/m3剩余氨水量為： 247。由前面的計算可知剩余氨水的年最大處理量為 萬噸，全年以 365 天計。根據(jù)該剩余氨水處理工藝的情況，在輸送物料過程中，物料性能和物料量的不同對管道的要求不一樣，要根據(jù)物料的具體情況進(jìn)行設(shè)計。具體的儲罐大小的設(shè)計在后續(xù)的計算中有詳細(xì)的步驟。由于碳酸鈉有強(qiáng)堿性，堿槽要能耐腐蝕，因此選用的材質(zhì)也是不銹鋼。這些設(shè)備的選擇可以根據(jù)后續(xù)的物料衡算情況查閱手冊，有標(biāo)準(zhǔn)類型可以選擇。因此三種物料的輸送設(shè)備均要用到。輸送液體的設(shè)備較多采用的是泵，輸送氣體的設(shè)備有通風(fēng)機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)、真空泵，輸送固體的設(shè)備較多，有起重設(shè)備、倉儲設(shè)備、運輸設(shè)備、給料設(shè)備、破碎設(shè)備及計量包裝設(shè)備等等。而且由于剩余氨水和堿液都有較強(qiáng)的腐蝕性，應(yīng)此選用不銹鋼。飽和蒸汽的冷凝潛熱大，熱利用率高，溫度易于控制調(diào)節(jié)；冷卻水是最普遍的冷卻劑，使用設(shè)備簡單，控制方便，廉價。另外為了防止煤氣溫度過高從而飽和水蒸氣中帶走過多氨，于出脫器中部設(shè)計一段冷凝段，將煤氣溫度降低到 45℃左右。冷源有冷卻鹽水、液氨等。在化工生產(chǎn)傳質(zhì)過程中，伴隨著能量的變化，為維持在一定溫度下進(jìn)行反應(yīng)，常有熱量的加入或放出。圖 煤氣吹脫解吸法處理剩余氨水的工藝流程圖1 吹脫解析器 2 鼓風(fēng)系統(tǒng) 3 噴淋式飽和器 4 粗笨回收系統(tǒng) 5 焦?fàn)t或燃?xì)鈴S 6 鼓風(fēng)機(jī) 7 固定銨鹽反應(yīng)器 19 / 513 設(shè)備選型與計算 概述化工設(shè)備是組成化工裝置的基本單元，也是工程設(shè)計的基礎(chǔ)。所以本設(shè)計中采用 b 法。兩種工藝各有利弊，a 法中，煤氣比較純凈，但是此處煤氣相比 b 法中煤氣的壓力較小，而且從此處引出煤氣對硫胺和粗苯工段都會產(chǎn)生負(fù)擔(dān)。這兩種工藝的差別在于用于吹脫的煤氣的來源，如下圖 所示，a 法中的煤氣來自于粗苯工段以后。之后煤氣送入硫酸飽和器除氨，然后再送往粗苯工段脫除粗苯，最后送往焦?fàn)t或燃?xì)鈴S。在吹脫塔中，煤氣分兩段鼓入，與剩余氨水逆向接觸，吹脫塔安有夾套通入蒸氣使反應(yīng)溫度保持在 80℃左右，吹脫完后的煤氣在塔的中部與冷凝水換熱，溫度降到 45℃，同時大量的飽和氨水冷凝下來，最后煤氣通過塔上部的抽霧層排出。本處設(shè)計使用煤氣吹脫解析法，煤氣吹脫法處理剩余氨水的工藝流程主要有兩種，主體部分大致相同：如下圖 所示，來自堿槽的堿液和從集氣管下來的經(jīng)陶瓷膜過濾器除去焦油后的 80℃左右剩余氨水混合后，于漩流式反應(yīng)器中反應(yīng)。吹脫塔的構(gòu)造一般采用氣液接觸裝置，通常以石灰作為堿劑處理，經(jīng)石灰調(diào)節(jié) PH 值后的水從塔的上部淋撒到填料上而形成水滴，而下部的煤氣鼓泡而出與水逆流接觸，完成傳質(zhì)過程，使氨由液相轉(zhuǎn)變?yōu)闅庀?，隨煤氣而出，完成吹脫過程。若加以攪拌，曝氣等物理作用更可促使氨從水中溢出。常溫時，當(dāng) PH 值為 7 左右時氨氮大多數(shù)以銨離子狀態(tài)存在，而 PH 為 11 左右時，游離氨大致占 90％。氨氮的去除率是指通過處理，從廢水中除掉的氨氮的量占原廢水中氨氮總量的百分比。本設(shè)計所采用的主要技術(shù)為吹脫法。該氨水需經(jīng)過除油，蒸氨等處理后才能外排。以及與 A2/O 生化處理工藝的適應(yīng)性，取得了較好的效果，經(jīng)處理后的廢水中氨氮的脫除率達(dá)到 98%以上，大17 / 51大減輕了 A2/O 法的負(fù)荷，這是處理焦化廢水的關(guān)鍵。而且還存在著污泥負(fù)荷不能太高的弱點，但是，在脫氮除磷減輕水體富營養(yǎng)化方面，A 2/O 工藝是頗有發(fā)展前途的處理工藝，該法在厭氧部分不需要供氧，電耗少，運行費用低，并且剩余污泥量少，可使污泥處理費用比較大幅度地減少，不僅是節(jié)能污水處理工藝，同時也是經(jīng)濟(jì)有效的脫氮除磷較先進(jìn)工藝。因此，考慮到工藝的匹配性、水量、處理場地、回收的經(jīng)濟(jì)價值、藥劑來源及運輸條件、管理方便與否、運行費用等各方面的要求，我們采用煤氣吹脫解吸法來對剩余氨水進(jìn)行處理，希望為焦化廠剩余氨水的處理和綜合利用找出一條新的有效途徑。另外上述的方法中所加的試劑（NaOH、MgOH 等）對生化處理有很大的影響。絮凝沉淀法可用于高氨氮廢水的預(yù)處理，但運行費高；折點加氯法和沸石吸附法都適用于深度處理，但前者液氯費用太高且難保存，而后者再生液的處理仍是一個問題；蒸氨法能耗大，成本高，固定銨鹽的脫除率低，總 NH3－N 高，使活性污泥生化處理的負(fù)荷較大，長期以來焦化廠氨氮廢水的處理很難達(dá)到國家廢水處理的排放標(biāo)準(zhǔn)。為了減輕生化處理負(fù)載，必須要對剩余氨水進(jìn)行預(yù)處理。然而，焦化廠生化處理工藝還是存在流程長、費用高、投資大等特點。同時，焦化廠的氨水中含有的酚、氰等只有經(jīng)過生化處理之后，才能達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。 研究方案的選擇 [10]生物脫氮技術(shù)由于具有處理效果好、處理過程穩(wěn)定可靠和操作管理方便等優(yōu)點而得到廣泛運用，為水體中氨氮的去除提供了有效手段。與反硝化過程相比，厭氧氨氧化過程不需任何外援有機(jī)物質(zhì)，即不受廢水 C/N 比的限制。氨的厭氧氧化具有以下優(yōu)點：無需外加有機(jī)物作電子供體，既可節(jié)省費用，又可防止二次污染；可使耗氧能耗大為降低；氨厭氧氧化的生物產(chǎn)酸量、產(chǎn)堿量大幅下降，可以節(jié)省可觀的中和藥劑。研究認(rèn)為，海藻酸鈣是包埋固定硝化菌和反硝化菌較為理想的載體；利用混合固定的硝化菌與反硝化菌進(jìn)行單級生物脫氮時的最適當(dāng)?shù)?pH 值和溫度分別是 ℃和 30℃；周少奇等對同時硝化反硝化生物脫氮新技術(shù)的影響因素進(jìn)行了較全面的探討，認(rèn)為影響 SND 的控制因素主要有絮凝體結(jié)構(gòu)、 DO 濃度、碳源及 ORP 等，指出了實現(xiàn) SND 一些急需解決的主要問題。同時硝化反硝化工藝中硝化與反硝化 2 個階段可以在同一個反應(yīng)器中完成，省去第二階段的厭氧反硝化池或減少其尺寸，簡化了工藝流程；硝化產(chǎn)生的酸度可部分被反硝化的堿度中和；可以縮短水力停留時間，減少反應(yīng)器體積和占地面積。 同時硝化反硝化同時硝化反硝化(SND)，是在一個反應(yīng)器中同時實現(xiàn)硝化反硝化。鄭金偉等利用 A/O/O 生物脫氮工藝通過對亞硝酸型反硝化生物脫氨與硝酸型反硝化生物脫氮工藝的比較，探討了需氧量、耗堿量及投資降低的機(jī)理。15 / 51李春杰等采用一體化膜－序批式生物反應(yīng)器處理焦化廢水的過程中獲得了穩(wěn)定、高效的短程硝化作用，平均亞硝化率為 %；耿艷樓等以內(nèi)循環(huán)式生物反應(yīng)器作為好氧反應(yīng)器，以固定床反應(yīng)器作為缺氧反應(yīng)器和厭氧反應(yīng)器，進(jìn)行了簡捷硝化－反硝化過程處理焦化廢水的試驗。對低 COD/NK4 比的焦化廢水具有重要的現(xiàn)實意義。前者可稱為全程硝化反硝化，后者可稱為短程(或簡捷)硝化反硝化。 短程（或簡潔）硝化反硝化法生物脫氨氮需經(jīng)過硝化和反硝化 2 個過程。此法的特點：工藝簡單，構(gòu)筑物少，無二沉池及回流污泥系統(tǒng)，基建費和運行費較低；污泥易于沉淀，不會膨脹調(diào)節(jié) SBR 運行方式，可同時具有去除 BOD5 和脫氨除磷功能；自動化程度高，耐有機(jī)沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)，易管理操作。反硝化菌進(jìn)行 SBR 所特有的貯存性反硝化作用，使 NO3－N 進(jìn)一步去除而脫氮。好氧曝氣工序 DO 應(yīng)控制在 ，曝氣時間為 4h 為宜。在澳大利亞，近 10 年來已建成 600 座 SBR 污水處理廠，而且目前也出現(xiàn)了幾種不同形式的 SBR。沉淀時因不曝氣可實現(xiàn)反硝化，沉淀時間一般為～，然后排出上清液，留下活性污泥，作為下一個操作用期的菌種。因此不需設(shè)二沉他和污泥回流系統(tǒng)。同時去除 BOD5 及脫氮除磷的基建費用比常規(guī)活性污泥14 / 51法低 40%～60%，運行費低 30%～50% 。圖 　氧化溝示意圖 圖 　氧化溝工藝流程此工藝特點：流程簡單，運行管理方便；由于 HRT 大，一般為 10～24h，tn(污泥齡)為 20～30d ，故產(chǎn)生剩余污泥少，且不用硝化可直接脫水，節(jié)省了處理費用；由于溝內(nèi)循環(huán)流量一般為污水量的幾十倍至幾百倍，因此耐沖擊負(fù)荷；處理效果穩(wěn)定，出水水質(zhì)好，污泥負(fù)荷低，為 ～ 5/KgMLSSBOD 5 和 SS〔懸浮物 〕的處理效率均為 95%以上，總氮為 70%～80%，示意圖如圖 。氧化溝內(nèi)生物細(xì)胞平均停留時間長達(dá) 15～30 d。工藝流程圖如圖 。該工藝將預(yù)處理的廢水依次經(jīng)過厭氧、缺氧和好氧三段處理,其特點在于在一般缺氧 P 好氧工藝(A/O) 的基礎(chǔ)上增加厭氧段。圖 　兩級厭氧好氧流程日本的有關(guān)活性污泥改進(jìn)法脫氮實驗數(shù)據(jù)見表 表 活性污泥改進(jìn)法脫氮試驗數(shù)據(jù)從表中可看到，曝氣池中 MLSS(污泥濃度的一種表示方法)濃度越高，好氧他中污水循環(huán)率越高，越有利于氮的去除。12 / 518)原污水總氮 TN 濃度應(yīng)小于 30mg/L，過高會抑制硝化菌的生長，脫氮率下降至50%以下。6)污水中溶解性 BOD5/NOX－N 值應(yīng)大于 4，否則反硝化速率下降，此時應(yīng)加有機(jī)碳源。4)最佳 pH 值：硝化池中保持 ～，反硝化池為 ～。2)進(jìn)入好氧池 BOD5＜80 mg/L，否則導(dǎo)致異氧型細(xì)菌迅速繁殖，自氧型細(xì)菌得不到優(yōu)勢不能成為優(yōu)占菌種，則硝化反應(yīng)無法進(jìn)行。該工藝主要缺點是：脫氯效率不高，一般為 70%～80%，若欲提高，必須加大內(nèi)循環(huán)回流比 R，但這樣會導(dǎo)致運行費用加大，同時導(dǎo)致反硝化溶解氧變大，影響反硝化過程。在好氧池中同時進(jìn)行生物氧化、氨化和硝化。圖 A/O 脫氮流程從圖 中可看到，反硝化菌利用原廢水中的有機(jī)物作為碳源，將回流混合液中大量的 NO2－N 還原成 N 2。流程如圖 。缺點：處理設(shè)備多，造價高；由于投加甲酵而帶來的 BOD5(生化需氧量)需在系統(tǒng)后設(shè)曝氣池和沉淀池除去。此系統(tǒng)有下列優(yōu)點：氨化、硝化、反硝化分開進(jìn)行，氧化速度高，污泥負(fù)荷率可達(dá) 10 / 51 目前國內(nèi)外剩余氨水的生化處理方法 [9] 傳統(tǒng)工藝脫氮法該工藝以氨化、硝化、反硝化三項反應(yīng)為基礎(chǔ)，流程如圖 。如采用真空閉路循環(huán)系統(tǒng)，可使輸送氰化氫氣體的管路處于負(fù)壓下，可防止漏氣中毒，還可避免新鮮空氣中所含CO2，對堿液的消耗。2）在選礦廢水中，氰化物主要以氰化鈉形式存在，它是一種強(qiáng)堿弱酸鹽，在水溶液中易水解為氰化氫，加酸可促進(jìn)水解反應(yīng)的進(jìn)行。貯油池除油池渣 池?zé)崴A池泵吹脫塔加酸設(shè)備廢水硫酸車間熱水池凈化后廢水中間水槽冷卻塔 排污水補(bǔ)充新鮮水廢水圖 吹脫法脫除煉油廠含硫化氫廢水工藝流程吹脫技術(shù)還可脫除其它一些氣體和物質(zhì)。 吹脫法脫除煉油廠含硫化氫廢水煉油廠從冷凝器排出的廢水中，含有大量石油及硫化氫，具有很強(qiáng)的腐蝕性，其中硫化氫的存在形式