焦化廢水處理過程操作優(yōu)化.pdf

1、焦化廢水氨氮濃度高，含有大量酚油類物質(zhì)，成分復(fù)雜，處理困難。本文針對當前污水出水水質(zhì)不穩(wěn)定的問題，嘗試對其處理過程進行建模和優(yōu)化研究，以期發(fā)現(xiàn)工藝瓶頸。由于焦化廢水污染物組分過多，處理工藝過程復(fù)雜，鑒于精力有限，本文著重考察了酚類和氨氮去除兩個關(guān)鍵過程的建模和優(yōu)化。
　　針對當前焦化廢水脫酚除油效果不佳、萃取劑甲基異丁基酮(MIBK)損失過高的問題，本文根據(jù)萃取操作條件篩選出7種溶劑(苯、甲苯、間二甲苯、均三甲苯、乙苯、環(huán)己烷、正

2、辛醇)作為MIBK備選稀釋劑，建立了混合萃取劑篩選和配比優(yōu)化的數(shù)學模型。優(yōu)化結(jié)果顯示甲苯效果最好，并得到實驗驗證。針對焦化廢水酚油污染物組分過多，提出了根據(jù)化合物正辛醇/水分配系數(shù)(KOW)進行組分分類的方法，并以此為參考選出代表組分：喹啉和間二甲苯代表焦油類物質(zhì)，苯酚和2，4-二甲酚代表酚類物質(zhì)。最后建立了萃取脫酚操作優(yōu)化模型并對比了MIBK和混合萃取劑的萃取效果，結(jié)果顯示混合萃取劑費用僅為11.15￥/t相比MIBK的185.15￥

3、/t具有巨大經(jīng)濟優(yōu)勢；而且此時水中MIBK濃度很低，如無要求，無需再增加提餾塔以回收MIBK，由此可節(jié)約設(shè)備投資和操作費用。
　　針對氨氮脫除難以達標的問題，本文先對蒸氨塔進行了操作優(yōu)化：以基本的精餾逐級嚴格衡算(MESH)方程為基礎(chǔ)，增加反映氨水收益、公用工程價格、生化處理成本、再沸器加熱方式和預(yù)熱器熱集成等影響蒸氨塔操作的參數(shù)和變量，建立了以操作費用最低為目標的適宜焦化廢水蒸氨塔操作的非線性整數(shù)規(guī)劃優(yōu)化(MINLP)模型。結(jié)果

4、表明，在生化處理成本為11.17￥/t條件下，污水入口濃度、出口濃度、塔板數(shù)和預(yù)熱器熱效率均可顯著影響蒸氨塔的操作，其中直接蒸汽加熱蒸氨塔處理成本比間接蒸汽加熱低1.56￥/t。直接蒸汽加熱的蒸氨塔操作費用最低的氨水出口濃度為300 mg/L，總塔板數(shù)為25，預(yù)熱器熱效率為65％，最佳進料溫度為75.40℃。在此基礎(chǔ)上，為對蒸氨塔預(yù)處理-短程硝化/厭氧氨氧化/全程硝化(D-O1-A-O2)耦合脫除氨氮的工藝過程進行建模和優(yōu)化，本文依據(jù)蒸

5、氨塔優(yōu)化模型計算結(jié)果獲得了操作費用與氨氮進出口濃度的函數(shù)關(guān)系，同時生物處理僅考慮氨氮的硝化和厭氧氨氧化，由此建立優(yōu)化模型。模型計算結(jié)果顯示：在蒸氨塔入口氨氮濃度4000 mg/L的條件下，當蒸氨塔出口氨氮濃度為128 mg/L，短程硝化反應(yīng)周期為10 h，蒸氨塔出水旁路輸送量為11.448 m3/h時，整體操作費用最低。進一步分析表明：對于采用O1-A-O2工藝進行生物脫氮的過程，主要操作費用集中在O1過程，通過將部分蒸氨塔出水直接輸送