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晋城废气处理过程中注意事项及方法

发布时间:2019/1/25 15:49:00  来源: http://jincheng.voczm.com/news46012.html

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河南众明环保为您免费提供晋城废气处理设备,晋城光氧催化设备,晋城催化燃烧设备,有机废气处理等相关信息发布和最新资讯对于不设初沉池的处理工艺(如氧化沟、CASS 等) 或实际运行中由于进水负荷过低而超越初沉池运行的工艺,大量砂粒将直接进入生化池沉积,导致生化池有效容积的减少,同时还会对曝气器产生不利影响需要寻找新的工艺方案,改良工艺技术,可以在一个处理系统中同时去除氮和磷,因而开发出一系列的同步脱氮除磷的处理技术。


作为硝化过程的主休,硝化菌通常都属于自养型专性好氧菌,这类微生物的一个突出特点是繁殖速度慢,世代时间较长。在冬季,硝化菌繁殖所需世代时间可长达30d以上;即使在夏季,在泥龄小于5d的活性污泥中硝化作用也十分微弱。聚磷菌多为短世代微生物,为探讨泥龄对生物除磷工艺的影响


焦炉是冶金行业中造成大气污染最严重的设备之一。焦炉排放的污染物成分复杂,需要废气处理中含有氮氧化物(NOx)、二氧化硫、一氧化碳、二氧化碳、硫化氢、氰化氢、残氨、酚以及煤尘、焦油等。2012年6月27日发布的《炼焦化学工业污染物排放标准》(GB16171-2012),第一次将焦炉排放的NOx列为我国焦化企业大气污染物排放的控制指标,并对颗粒物和二氧化硫的排放提出了更严格的要求,要求所有企业自2015年1月1日起,焦炉烟囱排放二氧化硫小于50mg/m3,NOx小于500mg/m3(机焦),颗粒物小于50mg/m3。污泥中含砂量的增加会大大影响污泥脱水设备的运行。砂粒进入带式脱水机会加剧滤布的磨损,缩短更换周期,同时会影响絮凝效果,降低污泥成饼率。近年来卧螺式离心机在城市污水处理厂中的应用日益广泛,由于该设备采用高速离心分离的方式,砂粒会大大加剧转筒、螺旋等处的磨损。聚磷微生物所需要泥龄很短。泥龄在3.0d左右时,系统仍能维持较好的除磷效率。此外,生物除磷的唯一渠道是排除剩余污泥。为了保证系统的除磷效果就不得不维持较高的污泥排放量,系统的泥龄也不得不相应的降低。显然硝化菌和聚磷菌在泥龄上存在着矛盾。若泥龄太高,不利于磷的去除;泥龄太低,硝化菌无法存活,且泥量过大也会影响后续污泥处理。针对此矛盾,在污水处理工艺系统设计及运行中,一般所采用的措施是把系统的泥龄控制在一个较窄范围内,兼顾脱氮与除磷的需要。这种调和,在实践中被证明是可行的。


燃烧过程中氮氧化物形成机理可分3种:一是由大气中的氮在高温下形成的温度热力型NOx;二是在低温火焰中,由于含碳自由基的存在而生成的瞬时型NOx;三是燃料中固定氮生成的燃料型NOx为了能够充分发挥脱氮与降磷两类微生物的各自优势,可采取的其它对策大致上有两类。


第一类是设立中间沉淀池,搞两套污泥回流系统使不同泥龄的微生物居于前后两级,第一级泥龄很短,主要功能是除磷;第二级泥龄较长,主要功能是脱氮。该系统的优点是成功地把两类泥龄不同的微生物分开。但是,这类工艺也是存在局限性。第一,两套污泥回流系统,再加上中间沉淀池和内循环,使该类工艺流程长且比较复杂。第二,该类工艺把原来常规A2/O工艺中同步进行的吸磷和硝化过程分离开来,而各自所需的反应时间又无法减少,因而导致工艺总的停留时间变长。第三,该工艺的第二级容易发生碳源不足的情况,致使脱氮效率大受影响。此外,由于吸磷和硝化都需要好氧条件,工艺所需的曝气量也可能有所增加。


第二类方法是在A2/O工艺好氧区的适当位置投放填料。由于硝化菌可栖息于填料表面不参与污泥回流,故能解决脱氮除磷工艺的泥龄矛盾。这种作法的优点是既达到了分离不同泥龄微生物的目的,又维持了常规A2/O工艺的简捷特点。高炉煤气不可燃烧成分约占70%,故热值低、提供一定的热量所需煤气多、燃烧速度慢、火焰长、高向加热均匀性好。若单独采用高炉煤气,则基本不产生燃料型NOx。因此,在相同条件下,采用焦炉煤气加热比采用高炉煤气加热所产生的NOx要多。但是,高炉煤气必须预热至1000℃以上,才能满足燃烧室温度要求,且废气量较多、耗热量高、加热系统阻力大。为使高炉煤气加热顺利,钢铁企业常采用焦炉煤气与高炉煤气的混合煤气(焦炉煤气含量为2%~5%)。


2、碳源问题


碳是微生物生长需要要最大的营养元素。在脱氮除磷系统中,碳源大致上消耗于释磷,反硝化和异养菌正常代谢等方面。其中释磷和反硝化的反应速率与进水碳源中的易降解部分,尤其是挥发性有机脂肪酸(VFA)的数量关系很大。 一般来说,城市污水中所含的易降解COD的数量是十分有限的,以VFA为例,通常只有几十mg/L。所以在城市污水生物脱氮除磷系统的释磷和反硝化之间,存在着因碳源不足而引发的竞争性矛盾。


解决这一问题一般需要从两个方面来考虑。一是从工艺外部采取措施,增加进水易降解COD的数量,例如取消初沉池,污泥消化液回流,将初沉池改为酸化池等都有一定作用,还可考虑外加碳源的方法。二是从工艺内部考虑,权衡利弊,更合理地为反硝化和释磷分配碳源,常规脱氮除磷工艺总是优先照顾释磷的需要,把厌氧区放在工艺的前部,缺氧区置后。这种作法当然是以牺牲系统的反硝化速率为前提。但是,释磷本身并不是脱氮除磷工艺的最终目的。就工艺的最终目的而言。把厌氧区前置是否真正有利,利弊如何,是值得进一步研究的。根据对厌氧有效释磷可能并不是好氧过度吸磷充分必要条件的新认识,倒置A2/O工艺将缺氧区放在工艺最前端,厌氧区置后。经过这种改变,脱氮菌可以优先获得碳源,反硝化速率得到大幅度提高。同时,原来困扰脱氮除磷工艺的硝酸盐问题不存在了,所有污泥都将经历完整的释磷和吸磷过程,除磷能力不仅未受影响,反而有所增强。这种新的碳源分配方式对脱氮除磷工艺的实践和机理研究都有重要意义。


3、硝酸盐问题


在常规A2/O工艺中,由于厌氧区在前,回流污泥不可避免地将一部分硝酸盐带入该区。硝酸盐的存在严重影响了聚磷蓖的释磷效率,尤其当进水中VFA较少,污泥的含磷量又不高时,硝酸盐的存在甚至会导致聚磷菌直接吸磷。所以在常规A2/O工艺框架下,如何避免硝酸盐进入厌氧区干扰释磷一度成为研究热点,并围绕这一问题产生了诸如UCT工艺,JHB工艺,EASC工艺等,其中著名的应属UCT工艺。


解决硝酸盐问题的关键是如何在回流污泥进入厌氧区之前,设法将其携带的硝酸盐消耗掉。一种方法是在回流污泥进入厌氧区之前,先进处一个附设的缺氧池,在这个缺氧池中回流污泥携带的硝酸盐利用污泥本身的碳源反硝化。由于没有外加碳源,这种反硝化实际上多属内源代谢,因此反硝化速率不高。作为对第一种方法的改进,另一种方法通过投加外加碳源或引入一部分污水来提高附设缺氧池的反应速率。燃烧废气的NOx排放控制技术可分为两类:第一类是在燃烧过程中抑制NOx生成的技术,第二类是燃烧后终端治理。


  终端治理目前常用的方法是SCR脱硝法,但处理成本高昂,企业难以承受。该方法对使用纯焦炉煤气做热源的炼焦企业有一定的运行空间。但是目前,SCR脱硝法成熟的工艺主要应用在电厂烟气脱硝,其所需催化剂活性区间一般在300℃以上,比焦炉烟囱排放的烟气温度要高,如果焦炉烟气要采用SCR脱硝法,需要催化剂活性区间小于250℃。


UCT 工艺另辟蹊径,把常规 A2/ O 工艺的缺氧区分为前后两个部分。内循环 1 将硝化液从好氧区( O) 回流至缺氧区( A2) ,内循环2将A2区前部的混合液循环至A1区,回流污泥不是直接进入A1区,而是先进入A2区前部。这种作法实际上是划出一个小的缺氧区专门消耗回流污泥中的硝酸盐,故避免了回流污泥中的硝酸盐对厌氧区的冲击,改善了聚磷菌的释磷环境。但是,进入A2区前部的回流污泥实际上只有一小部分由内循环2运至A1区, 其余大部分未经释磷直接进入后续工艺。也就是说,在所排除的剩余污泥中只有一小部分经历了完整的释磷、吸磷全过程,其实际除磷效果可能因此而大受影响。常规A2/O工艺实际上也存在类似缺陷。


4、系统的硝化和反硝化容量问题


硝化和反硝化是生物除磷脱氮系统密不可分的两个过程。硝化不充分,出水氨氮必然升高,反硝化能力也发挥不出来; 反硝化不充分出水硝酸盐就会上升。怎样配置恰当的硝化和反硝化容量,充分发挥它们的潜力,是脱氮除磷工艺设计和运行的一个重要问题。系统的硝化和反硝化能力首先是决定于各自相应区域的水力停留时间( 或有效容积) 。对于城市污水来说,一般夏季的反硝化和硝化分别需要 1~ 2h和 3~ 4h,考虑冬季低温的影响通常确定反硝化时间为2~3h, 硝化时间为5~ 6h。决定硝化和反硝化能力的第二个因素是工艺布置形式。例如和常规 A2/O工艺相比,缺氧区前置的倒置A2/ O工艺可明显提高系统反硝化能力。而在好氧区适当投放填料则会提高系统的硝化能力。


通过改变运行参数也可以对系统的硝化和反硝化能力进行调整。延长泥龄,加强曝气和搅拌,有利于提高好氧区的硝化能力; 适当缩短泥龄,降低溶解氧水平,则有利于提高系统的反硝化能力。立火道采用废气循环可以降低煤气中可燃成分和空气中氧的浓度,并加快气流速度,从而拉长火焰,这有利于焦饼上下加热均匀、改善焦炭质量、缩短结焦时间、增加产量并降低耗热量。废气循环法适用于含氮量低的燃料,降氮效果最高达25%。经验表明,烟气再循环量一般控制在10%~20%,若超过30%,燃烧效率则会降低。


   分段加热   该技术一般是只用空气分段,或空气和贫煤气分段供给加热。采用分段加热的一般都是7米以上焦炉,由于焦炉较大,分段加热可以使焦炉受热更均匀。


  控制实际燃烧温度。焦炉使用高炉煤气或混合煤气加热,燃烧过程中所生成的主要是温度热力型NOx。当空气过剩系数α=1.1,空气预热到1100℃时,高炉煤气理论燃烧温度为2150℃,实际燃烧温度比测定的火道温度相差200℃左右,燃烧温度稍有衰减,实际燃烧温度介于理论燃烧温度和测定火道温度之间,这就为NOx的生成提供了适宜的高温环境。


对于前置反硝化来说,内循环比是十分重要的运行参数,对硝化、反硝化以及释磷、吸磷都有重要影响。表面上,内循环是把硝化液从硝化区回流至反硝化区。在一定范围内,内循环比越大,出水硝酸盐越少。但是,内循环给系统带来的一个不可忽视的问题是,硝化液中的溶解氧对缺氧环境具有破坏作用。当存在溶解氧时,脱氮菌总是优先利用游离氧作为电子受体氧化有机物,反硝化过程因而被阻碍。而且,随着内循环加大,系统中的短流现象也会越来越明显。所以即使不考虑动力消耗,内循环比也不宜过大。此外,对于常规 A2/ O 工艺,若内循环比过大,则参与释磷吸磷过程的污泥比例将会严重减少,影响除磷效率。因此,对于一定的工艺系统,内循环比应有一个恰当的范围,并随水质、水量和温度的变化而适当调整。


5、释磷与吸磷的容量问题


释磷和吸磷是相互关联的两个过程。一般认为,聚磷菌只有经过充分的厌氧环境并释磷才能更好地吸磷,而且,也只有吸磷良好的聚磷菌才会在厌氧或缺氧条件下大量释磷。关于释磷、吸磷的机理至今还有许多方面尚未研究清楚。对于运行良好城市污水生物脱氮除磷系统来说,一般夏季的释磷和吸磷时间分别需要115~ 215h和2~ 3h,冬季低温环境下两者所需的时间均应适当延长。


在 A2/O工艺中,吸磷和硝化是同步进行的,而硝化时间较长,故吸磷容量通常不成问题。从系统的角度看,微生物的厌氧释磷过程似更为关键。以往关于厌氧释磷过程时间的确定,多是就释磷本身以释磷曲线为依据进行研究的。但是, 释磷并不是处理系统的最终目的,当把释磷和吸磷过程以及最终的除磷效果联系起来进行考察时就会发现, 单纯按照上述方法来确定厌氧区的HRT是不充分的。根据有关厌氧历时对除磷效率影响的研究表明: 在一定范围内,适当延长厌氧反应时间, 降低厌氧区氧化还原电位,可以明显提高系统的除磷效率。因此,脱氮除磷工艺厌氧区的HRT 还应进一步延长,例如夏季采用2~3h,冬季采用3~4h。废气循环与分段加热技术是在设计焦炉时就已经设计完成。对于运行多年的焦炉,炉体结构、加热方式等条件已固定。目前运行的焦炉大多有废气循环的功能,而分段加热技术一般在7米以上大型焦炉才有应用,中小型焦炉基本没有。而通过控制实际燃烧温度减少温度热力型NOx对于任何类型的焦炉都有实际操作的可能性

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