优化工艺

优化工艺（精选12篇）

优化工艺 篇1

0 引言

桑树是落叶性多年生双子叶木本植物, 属荨麻目桑科, 桑树韧皮部内成簇状分布大量束纤维。桑皮纤维是从桑树枝剥下的桑皮经脱胶提取而成, 属天然植物纤维素纤维, 具有坚实、柔韧、密度适中和可塑性强等特点, 其手感柔软、易于染色, 既有蚕丝的光泽, 又有麻纤维的挺括, 并有着优良的吸湿性、透气性、保暖性和一定的保健功效。作为新型天然纺织材料, 桑皮纤维具有较大的开发利用价值。

本试验通过化学脱胶技术对桑树皮进行脱胶处理。试验选择脱胶工艺技术参数来进行脱胶生产流程试验, 形成桑皮纤维提取的配套工艺技术, 完成桑皮纤维材料的制备, 为进一步开发系列桑树纤维纺织新产品创造条件。研制桑皮纤维不仅增加了一种新的天然纺织材料, 还可对大量废弃的桑树皮进行深度开发, 变废为宝, 大大提高其附加值, 对于茧丝绸产业资源的综合开发利用, 有十分积极的意义。

1 试验机理

1.1 桑皮化学成分和结构

麻属单细胞纤维素纤维, 一个细胞就是一根纤维。单纤维为长筒形厚壁纤维细胞, 两端封闭内有中腔。桑树皮的韧皮纤维在茎中是集合成纤维束的, 纤维束间含有胶质。

目前国内已有研究人员对桑树皮进行了初步研究, 分析结果表明:桑皮最外层是表皮, 含有大量的木质素, 表皮上有间隔的叶柄;第二层含有大量的单宁;第三层为粗长纤维, 纤维间含有部分胶体;第四层为短纤维层, 短纤维的长度是越向内层, 越短, 纤维之间含有乳浆质;第五层为最内层, 纤维最短, 纤维间有一种特殊的物质使纤维相互并合。

桑树皮纤维的主要成分包括纤维素、半纤维素、木质素和果胶四种。纤维素存在于桑树皮的细胞壁内, 是桑皮的主要成分, 是在制备工艺纤维过程中应设法保留的部分。半纤维素是非纤维素的碳水化合物, 一部分与纤维素联系在一起, 而另一部分则与木质素连结在一起。木质素使纤维互相粘在一起, 不但影响可纺性, 还降低了纺织品染色着色力。所以, 必须使纤维原料中的木质素溶出, 使纤维互相分离。果胶物质是由非常复杂的碳水化合物组成, 主要是果胶酸的钙-镁盐。随着植物的生长成熟, 钙-镁盐聚集增多, 果胶分子由长链变成网状形, 因而果胶难于溶解。可用稀酸稀碱处理, 使它水解溶出。

1.2 脱胶机理

桑树皮中除含有纤维素外, 还含有较多的半纤维素、木质素、果胶等胶杂质成分。在提取桑皮纤维时, 应保留纤维素, 除去胶杂质。由于桑皮纤维单纤维长度过短, 强度不足, 不利于纺织加工, 故应将桑皮纤维制成工艺纤维以供纺织使用。

植物纤维化学脱胶的基本原理是利用植物韧皮中纤维素和胶杂质成分对碱、无机酸和氧化剂等的稳定性的不同, 在不损伤植物纤维原有物理性能的原则下, 去除胶杂质成分, 保留纤维素成分的化学加工过程。在此加工过程中可辅以一定的机械作用, 以达到工业上脱胶加工的要求。碱法煮练是应用较为普遍的化学脱胶方法。碱法煮练主要是利用纤维素对碱液的稳定性和非纤维素对碱液的不稳定的特性, 将韧皮纤维在一定的浓度、温度和蒸汽压力的碱液中进行煮练, 使非纤维素物质在煮练过程中, 分别进行溶解, 裂构, 皂化, 乳化等复杂的化学反应而除去。

由于桑皮中的胶杂质主要为半纤维素、木质素和果胶, 这些杂质在碱性条件下可以溶除, 所以, 桑皮纤维的提取工艺以碱煮为主, 并辅以酸洗、氯漂等加工方法。经煮练后, 纤维中的胶杂质被分解而除去, 韧皮部中的纤维束彼此分离, 而成为可供纺织用的纤维束。但是, 粘合单纤维成纤维束的果胶等胶质不宜除去, 否则将造成精练过度, 纤维失去强力, 使纺织上无法使用而遭受损失。

1.3 脱胶技术现状与分析

在实际工业生产中, 苎麻的化学脱胶工艺是麻类植物纤维化学脱胶工艺中比较成熟的。

苎麻的化学脱胶的工艺流程大体是:

原麻→浸水→浸酸→碱煮→拷麻→氯漂→酸洗→给油→烘干。

苎麻化学脱胶工艺的核心部分是碱煮。碱煮一般分为一煮法和二煮原法两种。两种碱煮方式均为常压煮练, 煮练液中辅以适量煮练助剂, 用碱量、保温时间等视原麻的胶含量多少有所增减。实践表明, 二煮法比一煮法的脱胶效果好。另外, 二煮法中头煮所用煮液是二煮残液, 可提高化工药剂的利用率。

拷麻有助于脱除残留在纤维上的胶杂质, 氯漂采用常温下低浓度短时间处理的方式, 酸洗后用清水洗至中性。

桑树皮纤维与苎麻纤维同属麻类植物纤维, 所以桑树皮的脱胶工艺可参考苎麻现有的脱胶工艺。但是, 由于桑树皮在化学组成上与苎麻有较大的不同, 所以桑树皮的化学脱胶工艺不适宜完全套用苎麻的脱胶工艺, 须进行适当的改进。

考虑到桑树皮纤维的胶杂质含量大等因素, 脱胶工艺可考虑延长煮练时间, 添加煮练助剂, 生物预处理以及加强机械捶拷等改进方式。

2 流程路线

2.1 试验材料

本试验采用经过适当前处理的桑皮样品作为材料进行脱胶试验。

2.2 拟定对比路线

路线一:试样→浸水→浸酸→碱煮→打纤→氯漂→酸洗→给油→烘干→成品。

路线二:试样→浸氯→初练→打纤→酸洗→复练→打纤→酸洗→给油→烘干→成品。

路线三:试样→预浸氯→初练→打纤→酸洗→浸氯→复练→打纤→酸洗→给油→烘干→成品。

3 结果和分析讨论

3.1 木质素的有效去除

桑皮中木质素的含量较大, 达10%~20% (干重) 。经试样对比后认为, 当成品的木质素含量低于0.8%时, 纤维光泽好, 洁白、柔软且有弹性, 可纺性、染色性好;而当成品的木质素含量在1.5%以上时, 纤维粗硬、脆、弹性差, 呈棕黄色, 后道工序加工较为困难。因此, 如果桑皮纤维中的木质素不能有效地除去, 纤维成品的品质将大受影响。

木质素遇酸不能溶解, 经无机酸处理后的木质素更加稳定, 这增大了碱液煮练的难度。试验按路线一进行时, 煮练时间为4h, 木质素残留量仍较大。此路线的桑皮纤维成品还不适合作为纺织材料。因此, 桑树皮化学脱胶的预处理不宜采用苎麻传统脱胶工艺的预浸酸处理。

木质素易氯化, 生成氯化木质素, 可用碱液轻松除去。路线二采用先浸氯处理, 再碱煮的工艺, 可以尽早且尽可能多地除去木质素。但桑树皮中含有大量的木质素, 当外层的木质素与氯发生反应后, 生成的氯化木质素因处于其他木质素的外表, 阻止了氯化作用的继续进行, 对内层木质素反而起到保护作用, 致使处于内层的木质素不易继续被氯化。对比试验表明, 在只进行一次氯化处理的前提下, 即使进行两次碱煮, 要除尽木质素也是比较困难的。按路线二所得的桑皮纤维成品呈棕黄色, 手感偏硬。

对比路线三采用氯化→碱煮→氯化→碱煮的多次氯化与碱煮的方案。方案通过预浸氯和初次煮练除去大部分木质素, 再进行第二次氯化和碱煮将纤维中的内层木质素除去, 效果良好。因为初次氯化时纤维中木质素含量较大, 而在第二次氯化时木质素含量已大幅度下降, 所以第二次氯化作用的时间要比初次氯化作用的时间短。按路线三所得的桑皮纤维成品性能较好。

分析对比后, 优选路线三。

3.2 煮练条件对脱胶的影响

本试验采用碱法煮练对桑树皮进行化学脱胶, 试验中大部分的胶杂质是在碱煮的过程中除去的, 工艺中碱的浓度与煮练时间对脱胶效果有十分重要的影响。由于桑树皮中胶杂质含量较高, 试验中添加助剂硅酸钠和净洗剂6501加强煮练效果。硅酸钠具有渗透性、乳化性、泡沫性和保护胶性, 因而具有很强的洗涤与扩散作用。硅酸钠在水溶液中可水解出氢氧化钠与偏硅酸, 既能稳定练液的p H值, 加强煮练的效果, 又能吸附杂质与色素, 防止分离的杂质与色素再度粘附在纤维上。净洗剂6501具有悬浮污垢的作用, 发泡、稳泡性能良好, 在胶杂质含量较大的桑皮纤维脱胶工艺中有良好的适用性。

在试验工艺过程中, 初练液中加入多量的硅酸钠, 可吸附大量从纤维上分离出来的胶杂质, 并可减少氢氧化钠的使用量。复练液中加入多量的氢氧化钠, 可以在短时间内除去剩余的胶杂质, 制取符合纺纱要求的桑皮工艺纤维。因复练时胶杂质含量相对较少, 硅酸钠吸附杂质与色素的作用相应减弱, 主要起到渗透、乳化等作用, 所以, 硅酸钠的加入量亦随之减少。试验表明, 煮练时间长, 则脱胶效果好。但是, 随着煮练时间的延长, 胶杂质逐步分离和溶解, 练液变混浊, 黏度增大, 变稠, 影响碱液在纤维间的渗透, 使胶杂质无法被进一步分离溶解, 造成煮练不均, 甚至达不到煮练应有的效果。经优选, 确定初练时间为1.5h, 复练时间为1h。

此外, 在试验过程中尝试煮练液套用, 将复练后的煮练液用于初练, 以提高化学药剂的利用率, 达到一定的脱胶效果。

3.3 酸洗条件对脱胶的影响

经煮练脱胶后的纤维用酸进行清洗, 目的是中和留在纤维上的残碱, 去除被纤维吸附的有色物质, 使纤维色泽洁白松散。经煮练后, 纤维上的大部分胶杂质脱离被去除, 纤维素部分裸露。为了减少酸洗对桑皮纤维的损伤, 此时选用低浓度的酸液较为适宜。浸酸时间不宜过长或过短, 过长则有损纤维的强度, 过短则纤维内残胶不宜中和洁净, 色素不易退清, 桑皮纤维亦不松散。经优化对比, 确定浸酸时间约10min, 浸酸时须不断搅动。

3.4 水洗

在初练与复练后, 先用热水对纤维进行清洗, 然后用冷水洗至中性。热水处理的目的是利用残留在纤维上的碱液来延长煮练的时间, 提高练液的利用率, 增强煮练的效果, 可看作是煮练的继续。煮练液中含有硅酸钠, 遇酸后易生成胶状偏硅酸。不溶性的偏硅酸经烘干后易黏附在纤维表面, 导致成品纤维品质下降, 手感粗硬, 不利于后续加工。所以, 煮练后的试样在进行酸洗前应充分水洗, 避免硅酸钠的残留。

3.5 后处理

桑皮纤维经脱胶后, 须及时进行给油或柔软处理, 使纤维柔软、松散与洁白, 防止残留的胶质重新聚结而出现并丝、硬条等不良现象, 使制得的桑皮工艺纤维满足梳纺等后道工序加工的需要。

3.6 制品及分析

经过工艺优化改进, 整个工艺过程耗时大幅减少, 制得的桑皮工艺纤维为束状纤维, 呈细条网状, 纤维束长度比单纤维长, 白度较好, 手感较柔软。经适当开松处理后, 可作纺织材料使用。

在脱胶试验过程中, 存在脱胶不均匀的现象, 所制得的桑皮工艺纤维中常出现夹带部分单纤维或硬皮等现象, 影响进一步的纺纱。出现这样的问题, 疑为桑皮原料不均一所致。在实际生产中可考虑将桑皮原料按粗细老嫩等不同情况进行预先分类处理, 并适当调整工艺条件, 使制得的桑皮工艺纤维均一, 提高原料的利用率。

4 结语

经过对比试验, 确定采用多次氯化与碱煮的工艺路线, 工艺路线为:试样→预浸氯→初练→打纤→酸洗→浸氯→复练→打纤→酸洗→给油→烘干→成品。

通过对桑皮纤维化学脱胶的试验, 各脱胶工艺步骤影响因素的分析和优选工艺配方的确定, 认为按优化改进后的工艺对桑皮纤维进行脱胶处理, 可制成符合纺织使用要求的桑皮工艺纤维。

参考文献

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[4]许符节.苎麻脱胶与纺纱[Z].株洲苎麻纺织科技情报站, 1995.

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[7]王德骥, 林旭, 王烈雄等.用大麻做纺织原料的研究[J].纺织学报, 1989, 10 (5) :4-6.

优化工艺 篇2

在雷蘑液体发酵培养基优化的基础上,研究了适于雷蘑深层发酵的.初始pH值、接种量、装液量、发酵温度和时间及摇床转速对菌丝生长和胞外多糖产量的影响.并通过L16(45)正交试验对发酵工艺进行了优化,结果表明:在初始pH值6.5,接种量10%,装液量100 ml/500 ml,培养温度28 ℃,培养时间9 d,转速140 r/min的发酵条件下,所得胞外多糖量为93.61 mg/100 ml.

作 者：王永斌 王允祥 作者单位：王永斌(蚌埠学院食品科学与工程系,安徽蚌埠,233000;南京农业大学食品科技学院,江苏南京,210095)

王允祥(蚌埠学院食品科学与工程系,安徽蚌埠,233000;浙江林学院食品与药学学院,浙江临安,311300)

荔枝酒发酵工艺优化研究 篇3

关键词：荔枝酒 发酵工艺 单因素 正交试验

中图分类号：TS262.7 文献标识码：A 文章编号：1672-5336（2015）04-0002-01

1 材料与方法

1.1 材料

新鲜荔枝：购于莆田本地的水果市场，新鲜、无烂果、虫害果。

试验菌种：酿酒酵母，购于福建省微生物研究所。

主要的试验仪器：JKPHG-160酸度计；SPX-70L功能型生化培养箱；HSX-150标准型恒温恒湿箱SAD300-A型酒精检测仪；申安LDZX-50KBS立式压力蒸汽锅等。

1.2 方法

1.2.1 工艺流程

首先是选取新鲜的荔枝，在筛选完以后将其清洗，并进行去皮去核操作，接着将其制作成果肉榨汁，并在过滤果汁后进行酒精发酵，在这个环节中需要酿酒酵母菌发挥辅助作用，才能获得较好的发酵效果，最后将其沉淀、过来和灭菌，以保证荔枝酒的质量，从而在封装的情况下制作成荔枝酒。

1.2.2 果汁预处理

（1）荔枝的挑选和筛分：要保证荔枝酒的质量首先原材料的选取很重要，我们通常要保证荔枝的成熟度，新鲜度和完整情况。1）荔枝的成熟度。未成熟或发育不良的荔枝榨取的果汁，其芳香含量和果汁的质量比生长良好的才成熟荔枝为原料制做的果汁要差许多。未成熟的荔枝由于含糖量和可溶性物含量都很低，制作出来的果汁风味很差，会影响发酵结果导致荔枝酒口感不好，失去丰富的营养价值。反之，若荔枝过熟，果肉会不新鲜，过软和缺汁，部分果胶进行转化，使得榨汁和澄清的环节受到影响，导致果汁出汁率低下或腐败的情况。2）荔枝的新鲜度和完整情况对荔枝果汁的质量有着重要的影响。不新鲜的荔枝会出现自身发酵和腐化变质的情况，如荔枝外表不完整有病虫害会导致荔枝果肉的质变，如采用这样的荔枝作为原料榨出的果汁和发酵后的荔枝酒都会受到影响[4]。

（2）荔枝的清洗：荔枝的表面呈现凹凸状，会不可避免地有一些尘土等杂质和一些农药残余，因此必须进行清洗。先将荔枝在清水中清洗，清完后要晾干。

（3）去皮去核：荔枝的皮和核都较为坚硬，在杂质过程中不易处理且掺杂了果皮和果核的荔枝果汁会变味，纯度不够，大大影响荔枝酒的酝酿，因此，我们将清洁且晾干后的荔枝进行去皮和去核的处理。

2 结果与分析

2.1 酵母的驯化

2.1.1 温度对酵母驯化的影响

从图1可以看出，荔枝发酵后的酒精量的峰值出现在20℃和25℃之间。一般情况下，温度给菌种的生长速度和繁殖带来的影响都比较大，如果温度值过高或过低都会影响菌种的生长情况。

2.1.2 发酵时间对酵母驯化的影响

从图2中得出，荔枝发酵后酒精量的峰值出现在发酵周期为7-8d之间。这可能是因为发酵时间太短导致发酵不充分，酒精量少；发酵时间超过8d会导致菌种由于繁殖过度而产生自溶显现，反而会使得酒精量下降。

2.1.3 PH值对酵母驯化的影响

由图3所示，可以看出，荔枝酒最适合的发酵PH值为pH4.5左右，pH高或者低于4.5，酒精度变化很大，说明PH变化很大程度上影响荔枝酒发酵效果。

2.1.4 接种量对酵母驯化的影响

如图4所示，实验结果表明，荔枝发酵酒精量的峰值出现在接种量为12%左右。同时可以看出，接种量过大或过小对荔枝酒发酵不是非常明显，说明酵母接种量并非很大程度影响发酵效果。

2.2 果汁预处理方式对荔枝酒发酵的影响

荔枝果皮的凹凸表面存在着农药残留和粉尘等杂质，如不经过清洗和晾干的过程，荔枝的发酵会在不纯净的环境中发生，会导致菌种的生长和繁殖条件改变，菌种的种类也较为复杂，不易荔枝酒的酝酿。荔枝皮和荔枝核较为坚硬，在榨汁过程中不易粉碎，且混着荔枝皮和荔枝核的果汁苦涩，失去了荔枝汁原有的甘甜和芬芳，使得在发酵过程中大大影响了菌种的繁殖和荔枝酒店的芬芳度[5]。

2.3 荔枝酒发酵正交试验

为进一步研究荔枝酒发酵工艺的最优参数，本试验通过上述单因素试验，确定了发酵温度、发酵时间、起始PH值及接种量四个主要因素，设计了L9（34）正交试验表。见表1表2。

参考文献

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[4]白卫东，沈颖，刘晓艳，等.响应面优化荔枝酒混菌发酵工艺的研究[J].河南工业大学学报（自然科学版），2013，1：57-62.

[5]高敏，曾新安，彭郦，等.温度对荔枝酒发酵的影响研究[J].广东农业科学，2010，37（1）：96-98.

盐卤精制工艺优化 篇4

“十一五”以来,国家更加重视节能降耗,要求在保持经济持续增长的条件下逐年降低单位GDP的能耗指标,为此全国上下加强了节能降耗工作,制定了一系列促进节能降耗的政策措施,明确提出:到2010年单位GDP能耗要降低20%,主要污染物排放总量要减少10%的约束性指标。

作为中小型氯碱企业,能耗高、技术相对落后、产能低、产品单一、环保压力大、企业综合竞争力不强等一系列问题不仅影响企业的经济效益,甚至威胁到企业的生存。为此各企业自主地开展一系列的生产工艺优化,达到节能降耗的目的是十分必要的。本文以某氯碱厂年产烧碱5万吨装置为例,对卤水精制工艺优化节能改造设计与应用进行探讨。

1 工艺技术方案的选择

1.1 化学法

一次盐水精制过程SO42-的脱除工艺可分为化学法、物理法和膜分离法。

氯化钡法或氯化钙法是目前化学品法脱除SO42-工业应用中使用较多的方法,投资低,但运行成本较高。

氯化钡法是目前化学法脱除SO42-工业应用中最广泛采用的方法,其原理是利用氯化钡与SO42-反应生成溶解度较小的硫酸钡沉淀而达到除去盐水中SO42-的目的。其工艺简单,由于硫酸钡几乎不溶于水,所以应用效果好。但氯化钡有较强的毒性,储存要求高,使用成本较高。

氯化钙法脱除SO42-,其原理和氯化钡法相同,但由于硫酸钙微溶于水,故加入氯化钙需过量,因而其后工序中的精制剂碳酸钠加入量需相应增加。另外由于氯化钙和碳酸钠不能同时加入同一反应器,故除SO42-和除钙镁必须分开进行,使过程变得复杂,设备投资大。同时采用钙法除SO42-,生成的硫酸钙容易结垢堵塞管道。

1.2 物理法

物理法又分为冷法和热法脱硝工艺。冷法脱硝原理是利用硫酸钠随温度的变化其溶解度显著变化,而氯化钠的溶解度则随温度变化不大的特点,采取冷冻降温的方法实现硝分离的目的。冷冻提硝工艺,投资较高,单位产品消耗水、电、蒸汽量大,成本较高。但精盐水产品中氯化钠和硫酸钠的质量稳定,目前国内外卤水制碱普遍采用。

热法脱硝工艺:相对投资较低,单位产品消耗水、电、蒸汽量较小,成本较低。但产品精盐水中氯化钠和硫酸钠的质量偏低且不稳定。

1.3 膜分离法

膜分离法脱除是近年来发展起来的新技术,技术的关键在于其中有一层膜,它可以有效地从盐水溶液单价阴离子(如Cl-)中分离出多价阴离子(如SO42-)。在所有的浓氯化物的盐溶液中,SO42-对膜的排斥率很高,而Cl-对它的排斥率很低。所以当盐水通过膜的渗透后,SO42-被排斥出来,从而达到盐水富集SO42-的目的。近年来由于膜法脱硝技术的应用,有效地降低了一次盐水脱硝能耗。膜法过滤除SO42-技术较早有加拿大凯密迪公司研制(SRS),目前在国内有凯膜、山东布莱恩化工技术有限公司(MRO)、天津威德等单位均可制作。

采用纳滤膜压滤,盐水加压到3.7MPa,脱除前盐水含SO42-12g/L,处理后排放的浓硝水含SO42-60g/L,浓硝液约占全卤水量的十分之一,实际冷量消耗仅为全卤冷冻脱硝法的十分之一,卤水精制工艺采用CIM膜法过滤SO42-法代替传统的卤水全冷冻法脱SO42-法,达到节能目的。

2 工艺优化方案

全卤水制碱工艺,传统工艺普遍采用完全地下卤水通过冷冻脱硝后配水、化盐,完成盐水精制后,进行电解生产氯碱产品。工艺不足:全卤冷冻脱硝系统冷量耗用量大。

具体流程简图如图1所示。

改造方案:卤水精制工艺优化主要是根据制碱采用全卤水的特点而进行,本项目拟采用的脱硝方案是:在现有一次盐水上增设一套CIM膜过滤器系统,用于过滤一次盐水中的硫酸钠。具体流程简图如图2所示。

3 工艺流程说明

1) CIM膜过滤SO42-工艺原理

膜法除硝技术是在高压下高分子无孔膜由于“Donnan”效应,在高浓度氯化钠盐水中纳滤膜对二价SO42-离子有高效的截留作用。原理如图3所示。

2)工艺流程

盐井卤水和洗盐高硝母液水混合后,加入絮凝剂澄清预处理,预处理后盐水送入到CIM硫酸钠膜过滤装置,利用膜分离的特性进行脱硝,其中脱硝盐水送至化盐单元配水槽。一部分浓硝液进入膜系统进行循环浓缩,另一部分浓硝液连续送至冷冻脱硝装置,通过冷冻脱硝装置回收浓硝液中的芒硝和脱硝盐水。其芒硝作为本项目的副产品出售,硝母液则返回到CIM硫酸钠膜过滤装置。

3)技术特点

CIM膜法脱硝技术采用高分子无孔膜物理方法从盐水中分离硫酸钠,无需投加除硝化学品,无毒无害,无废液排放。

膜富集浓硝液中SO42-60g/L左右,浓硝液量为总卤水量的十分之一,将浓硝液送冷冻脱硝,其消耗冷量仅为全卤冷量的十分之一,节能效果显著。该工艺不但可以副产十水芒硝,其分离母液继续返回膜装置脱硝,可做到盐水闭路循环,废液“零排放”,避免对环境的污染,提高盐水利用率。

4 主要设备的选择

卤水精制工艺优化主要设备见表1。

5 节能效果

5.1 卤水精制工艺优化节能计算

5.1.1 卤水全冷脱硝用能情况

a) 冷量计算:吨碱卤水消耗量为5.5m3,卤水比重取1 200kg/ m3,比热取0.95kcal/kg,冷量利用率取1.15,-5℃精卤与32℃粗卤换热,精卤于15℃离开系统,而粗卤则于15℃进入冷冻系统降至-10℃进沉硝槽。

则冷量消耗为:50 000×5.5×1 200×0.95×(15+10)×1.15=9 013×106kcal/a(显热)。

b) 加热盐水用蒸汽量计算:精卤于15℃离开系统后需经蒸汽混合器加热至60℃,取热量利用率1.1,则蒸汽消耗量为:50 000×5.5×1 200×0.95×(60-15)×1.1=15 518×106kcal/a。

5.1.2 CIM膜过滤SO42-工艺用能情况

a) 冷量计算:由物料衡算,CIM膜过滤后其浓硝水量为28 008m3/a,同理可计算冷量消耗为:28 008×1 200×0.95×(15+10)×1.15=918×106kcal/a(显热)。

b) 加热盐水用蒸汽量计算:膜过滤卤水常温以32℃计算,返回含硝母液温度15℃,离开系统后需经蒸汽混合器加热至60℃,由图4-2物料数据,则蒸汽消耗量为:[(275 000-22 000)×1 200×0.95×(60-32)+22 000×1 200×0.95×(60-15)]×1.1=10 125×106kcal/a。

c) 节能计算

①节约冷量折标煤

工艺优化前后对比,由于十水硫酸钠结晶热一样,且其中动力消耗差别不大,故只需进行盐水冷冻显热比较,合计冷量节约:9 013×106-918×106=8 095×106×4.17=33 756×106kJ。

折电耗:8 095×106/860=9 413×103kWh。

折标煤为:9 413×103×0.350/1 000=3 295t/a。

②节约蒸汽折标煤

卤水精制合计节约热能:15 518×106-10 125×106=5 393×106×4.17=22 489×106kJ。

折蒸汽:5 393×106/658/1 000=8 196t/a。

折标煤为:8 196×0.129=1 057t/a。

卤水全冷脱硝与CIM膜分离硝的冷量消耗如下表2。

卤水全冷脱硝与CIM膜分离硝的热能消耗如下表3。

本节能技改工程合计节约:3 295+1 057=4 352t/a(标准煤)

6 结 语

全卤制碱工艺中盐卤脱硝采用目前国际先进的膜分离技术,可大大降低盐卤精制过程的能量消耗,通过生产实际运行情况,证明工艺可靠,节能效果明显。

摘要：对全卤制碱的盐卤精制工艺进行优化,采用膜过滤技术取代全卤冷冻脱硝,可以达到节约能源,降低生产成本。

含醇污水预处理工艺优化 篇5

榆林天然气处理厂担负着整个榆林南区生产污水的处理与回注、甲醇再生利用的任务,甲醇再生的质量、数量、污水回注工艺指标等对于周围环境保护、节能降耗有着重要影响.污水预处理工艺是含醇污水处理工艺的关键过程,预处理参数的.好坏直接影响含醇污水的甲醇回收效率、污水回注指标和装置的处理能力,通过对预处理药剂加入、工艺操作进行分析、优化,使预处理后的各项参数达到最佳,提高装置处理能力,减少装置的堵塞和腐蚀,延长装置运行时间,使含醇污水处理后的各项指标达到最优化.

作 者：曹洪琴 黄湛 李栋 黎安桉 CAO Hongqin HUANG Zhan LI Dong LI Anan 作者单位：曹洪琴,李栋,黎安桉,CAO Hongqin,LI Dong,LI Anan(中国石油长庆油田公司第二采气厂,陕西榆林,719000)

黄湛,HUANG Zhan(中国石油长庆油田公司质量安全环保处,陕西西安,710021)

原油集输脱水处理工艺的优化 篇6

【关键词】　集输系统；脱水处理；优化

一、室内标准及原油试样的评价

1、　所用的食品及执行标准

破乳剂选择和热化学沉降脱水处理工艺的参数试验执行标准为：SY/T　5281-　2000　《原油破乳剂使用性能检测方法》。原油粘温曲线的检测按照标准：SY　/T7549-2000“原油粘温曲线的认定也称做旋转粘度剂法”。所用仪器：H　aake　RS300流变仪。

2、　油样的试验

试验的油样为新鲜的混合原油，经过一段时间自然的沉降后，分离出的乳化油和游离水将分别作为水包油和油包水两种类型的试验介质。由净化油得出的粘温曲线和原油物性可以发现，油的密度及胶质含量的高低，粘度随着温度的变化下降的的程度，能分析出油样的粘度对温度的敏感性，从而确定油样是属于稠油范畴还是稀油范畴。

二、室内试验结果及对结果的讨论

1、　乳化油的油水反相点

油水反相点是指含水稠油的流变性的重要特征之一，对集输系统管线内压降会产生很大的影响。乳化油在低含水量的情况下易容形成W/O体系，而含水率在超出一定極度时，W/O体系的乳化油会转变为O/W体系，这时的含水率被称为乳化反相点。当乳化油转变为水包油型时，其粘稠度会大大减小，输送压降也相应减小，这利于合理输送含水稠油。

乳化油的配制是依据混合油的质量百分比，分别称取水量及原油量，油和水在50℃的温度下进行恒温预热，预热时间30min。将油样和水样放入HT-2型高速混调器中，均匀的搅拌，乳化油制备就完成了。实验所用乳化油用同样方法制备，确保乳化油性质相同。

由原油乳化反相点曲线能看出，含水稠油的粘度会随着含水率增加而增大，含水稠油在含水率在某个百分比时乳化油粘度最大，含水率大于此百分之时则发生转变，转变为乳化油、水共存体系，此时所含的水是连续相，原油粘度快速下降，这个百分比即为试验稠油本身的极限含水的反相点。建议：集输油含水在极限含水反相点条件下进行即既能使集办理系统安全运行，又不会使脱水处理的运行负担太重，有利于脱水处理。

2、　破乳剂性能的科学评价

试验方法：在100mL容量的磨口量筒中，倒入80mL的原油乳状油样，放入恒温水浴中预热15min再注入一些破乳剂溶液，进行振摇200次，再放入恒温水浴中，记录下分段时间中分离出的水的体积。由此计算出原油本身的含水率，并观察油水分界面、分离出水的颜色以及原油粘壁状况并记录。

（1）破乳剂筛选。在　80℃的温度下分别用用不同的破乳剂进行混合油破乳剂的筛选。

从不同时间的沉降原油的含水率相互对比可以发现，破乳剂是否有很好的亲油性和亲水性。原油的分子分散布于乳化油中，是否能迅速向油水界面扩散，与分散的天然乳化剂进行置换，形成一层不稳定的界面膜，使之与油中的水珠聚集成大颗的水滴，在油与水密度差异的作用下进行沉降破乳。再看脱出的水是否颜色较清。

（2）热化学脱水试验。在　60、　65、　70、　75、80℃下，筛选出的破乳剂80、100、200mg/L，对原同含水率40%、50%、60%　和70%乳化油分别进行静态的热化学脱水试验来检验原油含水率是否达标。

（3）破乳剂的配伍性试验。原油加入破乳剂混合处理后在用破乳剂的配伍性试验。结果表明按比例混合不同种类的破乳剂对混合油的脱水效果要高于单独使用一种破乳剂。由此可见用破乳剂反复配合使用对试验效果具有协助作用。

结语：

1、如果原油本身密度大，胶质的含量也高，粘稠度随着温度变化呈直线下降状态，说明该原油的粘度对温度变化的敏感性很强，这种原油则属于稠油，反之则属于稀油。

2、油水转相点的百分比决定了输油含水量在在何种条件下既能够使系统安全的运行，又不致脱水处理的负担过大，同时比较利于脱水。一般来说含水率在百分之40到70之间的不加破乳剂的乳化油其稳定性比较大，60～　80℃的温度内热沉降24小时基本不脱出水，对温度的变化不是很敏感。

3、破乳剂脱水速度、脱水率等决定了油水界面是否较齐，脱出水是否较清。对含水4到6成的乳化油添加剂量为150～200mg/L破乳剂，脱水温度为80℃，热沉降的所用时间不超过24小时。对于含水率为百分之70的原油，推荐添加剂量100mg/L，脱水温度在70～　75　℃之间，热沉降所用时间超过6个小时，原油的含水率即可达到标准。

4、为原油筛选出的破乳剂和其它合格的破乳剂若具有较好的配伍性。两种破乳剂复配使用能够有很好的协同作用，按比例混配具有更好的脱水效果，脱水率定会高于单剂使用。

参考文献

[1]　师秀林.　　浅析自动化仪表在延长油田原油集输中的应用[J].　延安大学学报（自然科学版）.　2012（01）

[2]　鞠汉良、秦晓亮、唐敏.　　井口电磁加热器在三塘湖油田的应用[J].　科技创新导报.　2012（08）

[3]　曾昭英、周峤、吴新果.　　原油集输系统能耗分析软件开发与应用[J].　科学技术与工程.　2012（05）

作者简介：

李冰，男，（1986.9-），山东省菏泽市，本科，研究方向：油气集输

赵剑，男，（1985.10-），山东省泰安市，大专，研究方向：油气开采

原油分离工艺优化研究 篇7

1 模拟软件和状态方程

1.1 模拟软件

本研究使用仿真模拟软件ASPEN HYSYS 8.6进行建模计算。该软件用于集成式工程环境中, 单元操作之间由流程中的物流进行联系。ASPEN HYSYS集成了功能强大的物性计算包, 包括上万个交互作用参数和1 000多个纯物质数据。在油田地面工程设计中, HYSYS软件普遍应用于各种原油处理流程的模拟计算。

1.2 热力学模型及状态方程

状态方程的选择是系统物性模拟计算准确的关键, 本文使用Peng-Robinson (PR) 方程, PR状态方程用于烃类混合物气液平衡计算具有较高的精度, 适用于含非极性分子的模拟计算, 应用范围广 (温度大于-271℃, 压力小于100MPa (G) , PR状态方程是最常用的状态方程之一。

2 分离工艺优化研究

伊拉克原油大多属于重油, 密度高, 且外输指标苛刻, 要求原油含H2S不大于50×10-6, 雷氏蒸汽压 (RVP) 不大于68.9k Pa (A) 。

针对这种特点的原油, 通过使用HYSYS软件进行工艺模拟, 分别对原油分离级数和分离压力进行优化研究。

典型的原油处理工艺流程如图1所示。

2.1 分离级数研究

分离级数的不同参数选取对原油物性及原油收率都存在影响, 本节通过选取不同分离级数, 进行结果对比研究。

从理论上来讲, 原油处理工艺分离级数愈多, 储罐内原油收率愈高, 但过多的增加分离级数, 原油收率的增加愈来愈少, 而分离设备的投资和经营费用却大幅度上升, 经济效益下降。生产实践证明, 油气比较高的高压油田采用三级或四级分离, 能得到较高的经济效益, 但对于油气比较低的低压油田采用二级分离经济效益较好。因此对进站两级分离和三级分离工艺, 进行对比研究。比较结果如表1所示:

根据模拟结果可以得出, 对于本油田工艺流程, 二级分离+一级稳定和三级分离+一级稳定对原油收率基本无影响, 从经济效益的角度考虑推荐使用二级分离+一级稳定的工艺流程。

2.2 分离压力研究

2.2.1 一级分离压力研究

在选择分离压力时, 要按原油组成、集输压力条件, 经相平衡计算后, 选择其优者。根据井口回压不大于2.0MPa (G) 的原则进行站外集输系统模拟计算, 本油田处理设施进站压力最大值, 选取为1.1MPa (G) ;二级最低分离压力根据采出水能够靠生产压力进入污水处理系统, 选取最低为0.3MPa (G) , 由流程反推进站压力最低为0.7MPa (G) , 因此综合对比进站压力1.1MPa (G) 和0.7MPa (G) 下, 原油处理系统的能耗和原油收率见表2。

由以上分析数据得出, 一级分离器操作压力越大, 收率越高, 总压缩机功率越小, 进站压力提高可以有效的提高原油产出率, 并降低气体压缩的能耗, 基于以上结论选取进站压力1.1MPa (G) 。

2.2.2 二级分离压力研究

分析对比不同的二级分离压力对原油收率的影响, 二级分离如前所述最低分离压力0.3MPa (G) , 下表中列出二级分离压力0.6MPa (G) 和0.3MPa (G) 下, 原油收率及各级压缩机功耗, 如表3所示:

根据以上结果可以得出, 二级分离压力对于原油收率及压缩机功率有一定影响, 二级分离器压力降低可提高原油收率, 但会增加二级分离器出口压缩机功率。经济评价中原油回收率起主导因素, 因此采用较低的二级分离压力。

3 结束语

基于原油处理工艺流程模拟计算分析, 本油田项目适宜的分离级数和分离压力是:二级分离, 一级分离压力1.1MPa (G) , 二级分离压力0.3MPa (G) 。在此工况下能实现原油回收率较高, 经济投资较少和设施能耗较低的优化组合。目前此工艺流程已在油田一期和二期工程中应用, 原油处理设施已顺利投产, 原油回收率达到设计预期, 外输原油品质合格。

摘要：在油田地面工程设计时, 流程工艺参数的优化对投资估算, 油田开发规划、原油产量, 有极大影响。使用ASPEN HYSYS软件, 建立原油处理工艺流程模型, 针对油田地面工程的分离工艺, 分析不同工艺流程对油田产量和设施负荷的影响, 为工程设计提供指导。ASPEN HYSYS是Aspen Tech公司推出的一款功能强大的石油化工模拟软件, 广泛应用于石油天然气处理、精细化工、制药、石油炼制等领域。软件由多种模块构成, 可以进行多种装置单元的模拟计算, 其庞大的物性数据库可以进行多种介质的流程模拟。

关键词：HYSYS,流程模拟,工艺优化

参考文献

浅析化工工艺优化措施 篇8

随着国民经济的不断发展以及社会的进步, 化学工艺取得了很快的发展, 在社会发展进步中, 化学工艺起到很重要的作用, 我们生活的物质很多都是化工生产的, 但是随着资源短缺以及原材料的消耗, 化工工艺的不断优化是降低生产成本、解决资源短缺的重要手段, 化工工艺就是有关化工生产方面的技术。将一系列的原材经过化学反应变化大都生产需要的目的, 因此, 研究和掌握化工工艺的优化措施, 才能不断的完善化工工艺, 促进化工行业的不断发展。

1 设计工艺

工艺设计主要由三个方面组成的, 一是设备的布局;二是工艺流程;三是管道布控。设计内容是将计算机为设备的设计提供工艺流程图设计, 而且明确相关的参数, 包括自控专业仪表选型有效系数, 设备布置的初步设计就可以运用工艺流程图完成, 管道配管根据配置图完成收尾工作。化工工艺设计是根据化工工艺的特殊性以及工作性质进行, 但是设计或是开展化工生产, 安全问题都是贯穿于生产全过程的, 而且化工工艺的过程就是新材料的研发, 会有很多的未知存在, 安全问题得不到保障, 作为化工工艺中必须要考虑的安全问题, 主要存在于以下几个方面:

(1) 基础准备熟悉程度不高, 对于实验材料的性能没有充分的认识, 导致实际运用材料的能力不高。

(2) 化学工艺需要的程序繁琐, 对于设备的要求比较高, 对于一些设备的特殊化有着更加精细化的要求, 也正是因为这样, 问题常常会出现。

(3) 化工管道设计作为化工工艺设计中的重要组成部分, 设计的难度较大, 而且对于工艺整体性有着重要影响, 同时也给施工开展带来一定的困难。

(4) 市场化经济下对于化工工艺技术的更新速度带来一定的安全隐患, 由于要短时间内进行化学实验, 因此, 安全问题经常会出现。

2 化工工艺的优化策略

2.1 加强设备方面的管理。

(1) 设备的管理需要先进的技术, 利用先进的技术将设备的投入与产出之间的关系正有效的进行管理, 并且可以解决技术使用的相关问题。不过先进技术是需要设备实用的基础之上才可以, 技术与设备的结合, 加上科学、合理的进行管理, 可以大大的提高设备的使用效率以及设备的使用质量。并且当设备达到使用寿命, 以便及时更换设备。

(2) 设备的管理还需要现代化的管理手段, 现代化的管理手段可以将设备管理需要的目标、措施最大可能的提高。

(3) 高素质的管理人员。提高设备的管理水平, 离不开高素质的管理人员, 企业要对相关人员进行培训, 建立一支水准很高的技术人员和维修人员。

2.2 加强生产运营的管理

(1) 运用成组的技术减少工艺成本。通过按照产品零件的形状、样式, 分类成组的进行加工以及相应的装备, 这样可以很有效地减少生产成本。关于分类规则是根据相似性原理来的, 通过找出在结构、材料或是工艺方面相似的、设备以及工艺的装备方而相似的零件再进行加工。

(2) 创新工艺, 减少成本。优化工艺离不开工艺创新, 创新是改进工艺方法, 减少高耗能设备的使用, 同时还能减少成本。合理优化工艺方法的方案满足产品设计标准, 也可以使用粗加工的包装物, 减少企业机床设备方面的精度损耗。

(3) 规范工装、刀具及工具的使用。精细化的工艺管理也要合理的选用刀具、设计工装, 且最好要合理的使用工具, 并强化在工艺制造过程中严格的控制。使用精细化的工艺措施, 生产的效率和加工质量得到高效的提高, 同时劳动强度减弱, 最重要的是产品的成本减少, 为企业创造更多的生产效益。

2.3 加强生产方面的监控

(1) 加强企业内部的管理。合理科学的组织和调整员工的组织结构, 完善操作流程, 同时借助信息化的管理平台, 提高公司内部资源的利用率和工作效率, 合理的配置资源, 以最小的投入获得最大的经济效益。

(2) 加强库存的力度的控制。企业生产管理的重要组成部分之一就是库存管理。库存一方面可以在市场供求紧张时缓解企业原材料供应平衡。另外一方面, 库存是需要资金投入, 这样就分担了企业资金链的一部分。作为企业来说, 做好库存工作, 首先要对市场有足够的了解, 将库存控制达到最佳标准。

(3) 产品质量的监控力度要加强, 完善产品质量监督管理制度, 完善责任制, 这样产品的质量有了保障, 并且一旦出现问题, 也有相关的规范来对责任人的追究。

3 化工工艺的优化的意义

3.1 市场竞争的需求

全球经济一体化的影响之下, 我国的劳动力的过剩, 世界很多化工企业都将目标投向中国市场, 这就给我国化工工艺带来很大的影响, 我国的化工企业面临着巨大的挑战, 为了迎接挑战, 不断提升企业的发展, 化工企业进行优化化工工艺, 加大了科技的投入, 采取很多的措施来提升企业竞争力。同时很多院校已经开设了化工工艺专业, 为化工人才的培养和储备提供内在动力。

3.2 调整产品结构的需求

市场经济的随着外界因素的影响在不断的变化着, 由于市场不稳定的性质, 企业还要去适应市场需求, 通过调整产业结构, 使之满足资源的合理利用。同时能够优化产品结构, 需要更多的人才, 提供更多的就业岗位, 促进行业的发展, 为社会的进步与国民经济的发展带来前进的动力。

3.3 强化费用合理的需求

费用的合理需求与使用, 就要合理的控制管理费用, 具体包括减少材料成本、强化施工管理、提供施工工艺技术等, 合理、科学的管理控制这几个方面的费用支出, 使费用使用合理化。

4 结语

通过本文分析, 化工行业对于社会的运行和发展以及经济的进步都有着重要的作用, 尤其是在社会经济高速发展的今天, 不断优化化工工艺技术就现实发展有着重要意义, 因此, 提高化工人员的技术水平, 吸收化工工艺最新信息, 不断的进行改革创新, 促进化工行业的不断发展。

参考文献

[1]白慧娟, 乔晓会.科技时代下化工工艺的优化策略[J].科技致富向导, 2010 (32) .

[2]王宏波.谈化工工艺条件的选择与控制实例[J].民营科技, 2012 (01) .

酸性水处理工艺优化 篇9

电石渣的主要成分是Ca(OH)2,还含有CaS、Ca3P2等杂质,其中CaS、Ca3P2、H2S、H3P、C2H2为有害杂质。电石渣有刺鼻的气味,颜色灰暗[1],其粒度微细,平均粒度17.34微米,与酸水中和后粒度12.65微米,主要成分为硫酸钙。电石渣含水量大于50%时,其形态呈厚浆状,贮存运输困难,给使用带来不便。

1 工艺现状和存在问题

1.1 改进前的工艺

改进前的处理工艺见图1。

电石渣固体经过加水溶解、一次搅拌、两次沉淀,清液与酸性水在ø1.5×1.5 m搅拌桶中混合中和后,自流进入沉淀池,上部澄清水流出作为循环水使用。沉淀池堆满后的沉积渣泥用流量160 m3/h、功率15kW的浮筒泵输送到泵池,再用流量141m3/h、功率37 kW的离心式渣浆泵,输送到选矿厂6#大井浓缩,底流输送到高位料槽和选矿尾矿混合,通过SGMB140/7隔膜泵输送到尾矿库堆存。据测定,酸水中含矿尘965 mg/m3。矿尘多元素及物相分析见表1、表2。

%

%

由图1、图2可以看出,矿尘中主要含有铁、硫、氧化钙,品位分别为31.69%、10.09%、8.99%,物相分析表明铁矿物主要是磁铁矿,其次是菱铁矿和赤铁矿。

1.2 存在问题

1.2.1 工艺复杂,中间环节多

中和后的污水需要两个容积6 000 m3的沉淀池轮流沉降。污水在沉淀池中自然沉降,冲洗输送进入6#大井浓缩,再输送到高位料浆槽。一般需要经过两次沉降、一次浓缩、两次输送。

1.2.2 输送效率低

由于矿浆粘稠,清理难度大,采用浮筒泵漂在上表面,需要连续补加大量高压水,才能使渣泥松散,因此泵的吸入和输出效率较低。

1.2.3 泡沫不易消除

污水输出量不均衡,瞬间流量大,进入尾矿浓缩池后,在大井溢流面产生大量不易消除的泡沫,影响循环水质量。

1.2.4 增加维修费用

由于矿浆粘度大、流动性差,在管道内的阻力增大,导致浆体流速降低,泵运行时间增加。在运行频率为50 Hz时,运行电流以及泵、管道的输送压力大幅度提高,电流由400 A升高到600 A;输送压力由3.8~4.0 MPa升高至6.0 MPa。长时间在高电流、高压力下运行,经常引起液压系统、大隔膜、单向阀等故障,设备检修成本增加。

1.2.5 劳动强度大

清理池中渣泥需要用高压水冲击使其松散,作业时间长,现场有刺鼻难闻的异味和溅起的水尘雾,工作环境差。

2 渣泥沉降过滤试验

为了探索处理方案,科研人员开展了过滤和沉降实验。采用ZPG型盘式真空过滤机,给矿浓度为40%,在过滤周期为2 min时,在滤布上形成约6~8cm厚的滤饼层,由于滤饼的吸附性大,吸在滤布上,不易卸净。在真空度0.06 MPa时,滤饼水分54.16%,含水量大,成团状,不能满足运输要求。

沉降试验表明,明矾、FeCl3、CaCl2等无机絮凝剂没有絮凝效果;分子量800万的阴离子型聚丙烯酰胺絮凝效果明显。初始浓度为5%时,不加药时的沉降速度为56 mm/min、药剂为52 g/t时沉降速度为157 mm/min,速度提高1.8倍。温度为6℃时,需要15 h压缩,浓度可达到35%;温度为28℃时,需要8 h压缩,浓度可达到35%。

综合考虑,污水不进入6#普通浓缩机,改为直接进入选矿厂现有的ø25 m高压深锥浓缩机,采用加絮凝剂加快沉降的方式,可以提高沉降速度和输出浓度。

3 改进方案

3.1 可行性分析

因为ø50 m普通浓缩机深度浅、占地面积大,浓缩面积1 964 m2,深度只有4.5 m;而ø25 m高压深锥浓缩机适合处理细粒和微细粒物料。浓缩面积490 m2,深度达到12 m。应用的关键技术有低阻力的耙子、低转速大扭矩传动系统、破坏絮凝体受力平衡的搅拌机构、给矿的流体动力学自动稀释技术、絮凝剂瞬间混合及加速沉降的流体动力学控制技术等。物料给入浓密机顶部桥架上的给料箱,通过料箱给入浓密机的给料井,与高分子絮凝剂混合发生絮凝,形成絮状的凝聚物而迅速沉降,絮凝后的物料在重力作用下在浓密机内沉降。

高压浓密机的筒体较高,浓密机内的泥线也较高,矿浆进入高压浓密机后,沉降过程在很短时间内完成。而要达到极高的底流浓度,需要的压缩时间较长。矿浆在浓密机内的浓度分布情况为沉降区较小,压缩区较大。高压浓密机工作时,浓密机底部储存有大量的高浓度矿浆,高浓度矿浆中的水逐步挤出,从而达到设计要求的底流浓度。

3.2 设计参数

给矿浓度15%时,给入流量为500 m3/h,获得底流浓度为48%、流量117 m3/h、干矿量75 t/h,浓缩效率达到3.67 t/m2·天,而普通浓缩机底流浓度只有30%左右,浓缩效率只有0.46 t/m2·天。

现有两台ø25m高压深锥浓缩机运行,2011年处理尾矿量142 t/h,平均每台71 t/h,絮凝剂添加量44 g/t,中和水中含固体12 000 t,1.46 t/h,进入准ø25m浓缩机后负荷达到73.46 t/h,未超出设备负荷。

3.3 改进方案

改进后的工艺见图2。

酸性水中和后,用泵直接输送到ø25 m高压浓密机,浓缩后底流输送到高位料浆槽,经过一次沉降、一次浓缩、一次输送。当ø25 m高压浓密机故障或停车时,现有沉淀池作为备用,储存中和水。制定中和工艺参数:中和后水须达到pH=7~9;及时清理大颗粒渣,以免进入浓缩池中影响趴架运转;电石渣清液加入量要控制,确保流量均衡。

3.4 运行成本比较

3.4.1 改进前的运行成本

两个化工污水池每月需要冲洗清理一次,全年需要补水15万m3,输送体积15.48万m3,流量100m3/h,需开动1 548 h,全年耗电为1 548×52×0.85=68 421 kW·h。污水进入6#大井浓缩后输送到高位料浆槽,浓缩到浓度为25%,体积为4.08万m3,6#大井底流泵需要开动314 h,全年耗电314×55×0.85=14 680 kW·h,合计耗电83 101 kW·h,按电价为每kW·h/0.66元计,电费4.3万元;按水价为0.5元/m3计,消耗水15万m3,则水费为7.5万元;水电费合计12.98万元。消耗水管、泵叶轮等材料费5万元,人工费3人×1 548×25=11.6万元,则年总成本为24.58万元。

3.4.2 改进后的运行成本

中和后浓度2.52%,体积86万m3,运行8 200h,耗电8 200×15×0.85=104 550 kW·h;污水进入ø25 m大井浓缩后输送到高位料浆槽,浓缩到浓度为35%,体积为2.68万m3,底流泵需要开动206 h,耗电206×55×0.85=9 630 kW·h;合计耗电114 180kW·h,电费7.5万元;消耗泵叶轮等材料费5万元,总成本12.5万元。年节约成本24.58-12.5=12.08万元。

4 结论

(1)中和后的酸水工艺改为一次沉降、一次浓缩、一次输送,改进后生产顺行,工艺简化,大大降低了岗位劳动强度,改善了工作环境。

(2)中和后的渣水能够随时输送,均匀填加,不需储存,减轻了对隔膜泵的运行影响,缓解了集中大量输送引起的浓度降低问题。

(3)充分利用ø25m高压浓密机和药剂絮凝,加快矿尘沉降,有利于隔膜泵的稳定运行。

(4)节约用水,经济效益明显。

建议开展矿尘选矿试验,探索回收铁硫等有用矿物,以提高资源利用率,进一步降低排放量。

摘要：针对梅山化工酸性水处理现状,分析了存在的问题,开展了电石渣过滤试验,提出了一次沉降、一次浓缩、一次输送新工艺,并与选矿尾矿一起经过准25 m高压浓缩。实施结果表明:新工艺改善了环境,简化了工艺,生产顺畅,产生了较好的经济效益。

关键词：酸性水,电石渣,高压浓缩

参考文献

优化工艺 篇10

贮气筒总成 (如图1) 是商用车制动系统中的重要组成部分, 由贮气筒本体、贮气筒端盖、贮气筒支架三大零件总成焊接而成, 并通过贮气筒支架与车架底盘连接。贮气筒总成属于保安件, 因此要求贮气筒支架零件强度可靠, 在整车的使用中不允许有脱落、断裂的不良情况发生。

图2是公司某车型为适应整车布置需要, 采用的一种翻边成形结构的贮气筒支架。本文将从贮气筒支架的产品冲压工艺性分析、对产品工艺进行优化、冲压工艺设计和模具设计工艺等方面进行阐述。

1 零件结构及工艺难点

贮气筒支架 (材料为Q235) 厚度为3.5 mm, 零件尺寸如图3。2-Φ13mm孔为焊接螺母用孔, 用于贮气筒总成与整车之间的装配, 孔位精度要求严格, 公差要求≤±0.3 mm;R140 mm圆弧缺口用于支架与贮气筒本体之间的匹配焊接, 公差要求≤±0.5 mm;零件中间的Φ44 mm大孔和40 mm×26 mm的方孔, 是电线用孔, 对于尺寸精度要求为自由公差。

为了了解贮气筒支架产品冲压工艺的合理性, 在收到公司的第一版产品图纸后, 用成形分析软件autoform对产品进行了成形工艺性分析, 分析结果如图4。

由图4看出, 零件在圆角及三边结合处出现明显的起皱。结合以上分析, 要保证零件尺寸达到产品设计要求存在以下几个工艺难点。

(1) 该零件2-Φ13 mm孔为焊接螺母用孔, 要求在圆心Φ21 mm区域不允许有变形, 而孔边到折弯线的距离只有6 mm, 而一般成形需要的孔边距至少也要7 mm, 为了保证不能变形, 该零件的成形圆角不能过大。

(2) R140 mm的圆弧缺口公差要求控制在±0.5 mm, 而零件在成形时材料会因受拉导致圆弧缺口变形而超出公差。

(3) 零件中间的Φ44 mm大孔和40 mm×26 mm的方孔, 如果在成形工序之前实现, 则在成形工序无合适的成形的定位, 同时压料面过小导致压料力不足会造成零件外形尺寸的超差。

(4) 零件两边的翻边在与零件前段的直边过渡处, 此处材料在成形时双向受压, 势必会产生材料堆积, 转角半径越小材料堆积越厉害。如果加大转角半径, 可能导致直边部分产生弯曲变形。

2 工艺优化

2.1 产品工艺性优化

经过以上分析, 对产品进行了工艺适应性的修改, 如图5。

(1) 为了保证2-Φ13 mm孔位尺寸, 以及在圆心Φ21 mm区域内不允许有变形, 将成形圆角R6 mm改为R5 mm。

(2) 为了保证Φ22 mm区域内不变形以及转角半径处不开裂, 将转弯R6 mm半径更改为R8 mm。

(3) 为了缓解转角处的材料堆积, 将翻边高度25~15 mm的过渡更改为22~12 mm的过渡。

(4) 为了改善零件的冲压成形性能, 将材料由Q235更改为08Al。

根据以上修改, 再一次通过成形软件进行成形分析, 如图6。

从图6看出, 零件的成形得到了很好的改观, 起皱区域明显减少。

2.2 冲压工艺设计要求

依据更改后的产品图和工艺分析中存在的工艺难点, 确定贮气筒支架冲压工艺方案为落料冲孔→成形压印→修边。

各工序的工艺设计要求如下。

(1) 落料冲孔工序

落料冲孔工序实现了零件展开后的外形 (如图7) , 暂不实现产品要求的R140 mm圆弧缺口, 以避免在后续成形工序中产生变形而造成尺寸超差。由于零件成形后圆弧缺口与翻边相切, 可能导致修边刃口即修边凸模无法布置, 因此设计了合适的“空刀” (圆弧形的缺口) , 同时为了解决后序修边冲孔时零件与定位靠不紧的问题, 增加了2-Φ17 mm的圆弧作为定位导向缺口;冲孔实现产品要求的2-Φ13 mm焊接螺母用孔, 以及后序成形定位用的2-Φ15 mm工艺孔。

(2) 成形压印工序

此工序以2-Φ15 mm工艺孔定位。考虑到零件成形时的侧向力, 加之贮气筒支架是左右对称件, 因此采用左右件对称成形的方式, 既抵消了大部分的侧向力, 同时也提高了生产效率 (如图8) 。

(3) 修边冲孔工序

此工序以零件外形定位, 依靠2-Φ17 mm的圆弧导向缺口导向, 修R140 mm缺口以及Φ44 mm大孔和40 mm×26 mm的方孔, 此时的2-Φ15 mm成形定位孔也被包含在冲孔废料区域, 采用了左右件成双修边冲孔的方式 (如图9) 。

2.3 模具工艺优化

在冲压工艺方案设计完毕后, 在模具设计制造中, 向模具制造厂

家提出了相应的模具设计工艺技

术要求。

(1) 落料冲孔模

要求零件冲裁方向与成形光亮带的方向一致;保证条料的定位准确, 落料步行图如图10;设计合理的凸凹模刃口间隙, 冲模上模采用打杆打件的方式。

(2) 压弯压印模 (如图11)

a.零件在成形时, 由于前后成形力不对称, 增加了防侧向力装置和凹模固定座壁厚, 以提高固定座的强度。

b.凹模镶块拆分应考虑确保成形后的孔位精度和模具的维修。

(3) 修边冲孔模 (如图12)

螺钉、定位销;9—托杆;10—退料螺钉

1—底板;2—导柱导套;3—冲孔凸模;4—修边凸模;5—导正销;6—压料板;7—定位块;8—定位块;9—修边凹模;10—冲孔凹模;11—分料板;12—退料弹簧;13—垫板;14—下底板;15—存放限制器

(下转第26页)

(上接第20页)

a.由于零件是左右件对称修边, 模具应设计合适的防反装置, 防止零件放反导致零件报废。

b.由于修边废料较长、较宽, 需合理设计废料槽, 使废料能顺利排出, 以防止废料卡在下模而损坏模具。

c.零件修边时, 在模具宽度方向上会产生较大的侧向力, 因此修边凹模应采用整体结构, 以抵消侧向力。

d.在模具凸模上设计合理的导向装置, 以通过导向销的作用使零件与模具定位靠紧。

3 零件生产情况

通过对此贮气筒支架前期的产品冲压工艺性优化、合理的工艺设计和模具设计, 在模具制造完成后, 零件调试一次合格, 没有明显的起皱, 关键尺寸都达到了产品公差要求, 如图13。

4 结束语

该贮气筒支架的生产准备是在提出同步工程的背景下, 在产品设计初期工艺部门提前介入, 从而将问题解决在制造之前, 缩短了零件生产准备周期, 提高了产品质量, 降低了模具制造风险和制造成本。同时, 也进一步证明了同步工程在生产准备中的重要性。&AMT

相关链接

同步工程 (S E, S i m u l t a n e o u s Engineering) , 又称并行工程, 是对整个产品开发过程实施同步、一体化设计, 促使开发者始终考虑从概念形成直到用后处置的整个产品生命周期内的所有因素 (包括质量、成本、进度和用户要求) 的一种系统方法。它把目前大多按阶段进行的跨部门 (包括供应商和协作单位) 的工作尽可能进行同步作业。同步工程的目标是提高质量、降低成本、缩短产品开发周期。同步工程在实现上述目标过程中, 主要通过以下方法。

(1) 开发有效性改进:使开发全过程方案更改次数减少50%以上;

(2) 开发过程同步:使产品开发周期缩短40%~60%;

渗沥液处理工艺优化研究 篇11

一、室仔前生活垃圾卫生填埋场概况

（一）地理位置

福建省泉州市室仔前生活垃圾卫生填埋场位于泉州市洛江区室仔路与聚星街交叉口西北，地处清源山东麓低山丘陵区，距泉州市区约15公里。

（二）地形地貌

室仔前生活垃圾卫生填埋场库区面积约16万平方，地处一条近似东西向的沟谷，三面环山，为侵蚀地貌，岩石裸露较多，强风化均为粗砂风化土。水文地质条件也较简单，地下水流向与地表水基本一致，大气降水是场地地下水最主要的补给来源。

（三）社会价值

室仔前生活垃圾卫生填埋场是泉州市重点建设项目之一，接纳周边区县如洛江区、鲤城区、丰泽区、经济技术开发区内的居民生活垃圾和部分工业固体废弃物，是中心市区唯一一处居民生活垃圾卫生填埋处理场，承担着处理和消纳泉州市中心市区生活垃圾的任务。该填埋场一期工程1995年开始初步设计，1999年11月正式开工建设，2000年11月投入试运行。二期工程于2005年建成，设计处理生活垃圾规模610吨/日，为泉州市民的正常生活、泉州市的可持续发展发挥了重要作用。

（四）渗沥液处理站

在工程建设的过程中，室仔前生活垃圾卫生填埋场同时配套建设了污水处理设施，2001年12月投入运行。填埋场稳定产生渗沥液240吨/天，生活污水1吨/天，经2万^m调解池调蓄后，由渗沥液污水处理站处理达标，最后通过专用管道排放到泉州市城东污水处理厂。2005年，污水处理站进行了改造，新增部分工程设施，同时优化了部分工艺，改造后的处理能力达到250吨/天，处理后出水达到《生活垃圾填埋场污染物控制标准》GB168891997规定的二级排放要求。

随着填埋场场龄的增加和处理垃圾量的增多，渗沥液进水水量增加，超出原设计容量且水质恶化，在现有处理工艺“生化物化组合+反渗透膜”处理下出水无法满足标准，对填埋场的正常运行造成影响，且库区防渗系统功能衰退，导致场区地下水污染，周边环境恶化，拟采用“预处理+高效生物反应器+两级高效生化反应+化学氧化+BAF”处理工艺。地下水渗沥液除氨采用物理化学法脱氨处理工艺，对该处理站的设施进行改造扩建，以此维持渗沥液处理站的稳定运行。

二、生化物化组合+反渗透膜工艺

（一）工艺简介

渗沥液处理站现采用氧化沟工艺处理渗沥液。该工艺具有耐冲击、操作简单、投资少、维修简单、能耗低等特点，由好氧区、缺氧区和厌氧区三部分组成。

（二）工艺流程

“生化物化组合+反渗透膜”工艺采用生化处理和物化处理相结合的多级处理方案，流程为调节池UASB（上流式厌氧污泥床）- 氮吹脱-沉淀槽-氧化沟-澄清池-接触氧化槽过滤槽

中间水箱RO膜（反渗透膜）-出水。

（三）系统主要处理单元

1.UASB反应器

在UASB反应器中，废水被尽可能均匀地引入底部，然后向上通过包括颗粒污泥或絮状污泥的污泥床，污水与污泥颗粒接触时发生厌氧反应产生沼气促其内部循环，有利于形成和维持颗粒污泥。污泥颗粒上附着一些气体，向反应器顶部上升，撞击三相反应器气体发射器底部，引起附着气泡的污泥絮体脱气。气泡释放后，污泥颗粒沉淀到污泥床表面，具有适合处理高浓度有机废水、剩余污泥产生率低及较高的容积负荷和产气率等特点。

2.混凝沉淀槽

由于垃圾渗沥液成分组成复杂，沉淀槽能去除重金属物质、胶体及悬浮物等物质，为后续污泥处理更好地进水水质，有利于提高系统的处理效率。管道混合器使混凝剂更好地与渗沥液进行混合，提高了混凝效率。沉淀槽分隔出混合沉淀区，使生成的絮体进一步与渗沥液中悬浮颗粒混合生成更大的絮体。

3.氧化沟

该工艺采用一体化氧化沟，将氧化沟和二沉池合为一体，曝气池呈封闭沟渠形。氧化沟的水力停留时间和污泥龄较长，可使溶解性有机物和悬浮有机物得到比较彻底的去除。环形曝气使氧化沟具有推流性，溶解氧的浓度在沿池长方向呈浓度梯度，形成好氧、缺氧和厌氧等不同条件。

4.反渗透膜处理工艺

该工艺采用膜法分离的水处理技术，是自然界中渗透现象的逆过程。主要利用反渗透膜只能允许水分子通过的特性施加压力，使原水通过反渗透膜，从而达到水与其它杂质相分离的目的。反渗透膜属于物理脱盐法，主要用于纯水制造，对进水水质要求高。

（四）系統运行存在的不足

随着填埋场场龄增加、垃圾处理量增多、渗沥液水质恶化，现有的工艺厌氧生化工艺段、氧化沟运行不稳定，处理效率较低，反渗透膜堵塞严重、产水率低，处理后的渗沥液难以达到GB 16889-2008《生活填埋场污染控制标准》规定的排放要求。

三、预处理+高效生物反应器+两级高效生化反应+化学氧化+BAF工艺

（一）新工艺设计条件

1.进水水质分析

根据泉州市室仔前生活垃圾卫生填埋场提供的渗沥液监测数据显示，该填埋场污水主要由渗沥液和被污染的地下水两部分组成。根据相关单位提供的水质水量监测数据可知，现有污水平均水质（下表）。

由（下表）分析可知，渗沥液与被污染的地下水的生化性极差，碳氮比严重失衡，且电导率极高，在选择新工艺时应充分考虑进水水质特点。

2.进水规模确定

根据相关单位提供的水质水量监测数据可知，被污染的地下水近一年内平均产量约为178吨/天。室仔前填埋场渗沥液产量可根据《生活垃圾卫生填埋场技术导则》（RISNTG014-2012）渗沥液产量计算公式Q=I×（C1×A1+C2×A2+C3×A3+C4×A4）/1000计算，结合室仔前填埋场所在山区多年平均逐月降雨量，最后得出设计工艺规模应为渗沥液400m/d，地下水1000m/d。

nlc202309090233

（二）综合分析

选择污水处理工艺应充分考虑到废水的特性。综合分析后，室仔前填埋场渗沥液处理站的优化工艺需满足以下要求：

1.水量变化大。这是对任何已经选定规模的水处理工艺的要求，在考虑设备参数时需在设计的水量处理上限上留一定余量，使其能适应一定范围内的水量变化。

2.水质变化大。渗沥液水质随季节变化（主要原因为降雨量）波动幅度较大，且需要考虑渗沥液水质随填埋场场龄的增加而变化的情况。面对渗沥液水质的多变性，需要处理工艺有较好的抗冲击负荷能力。

3.能够处理高氨氮。渗沥液氨氮浓度一般从数百到几千毫克每升不等，而现行标准要求的出水氨氮浓度则较低，故处理工艺对氨氮的去除率需要达到99%以上。

4.能够处理高盐分。随着填埋场运行时间的延长，有机质会逐渐被降解。但在短期内，无机盐、重金属等物质几乎不会被降解而逐渐累积，大多随雨水进入渗沥液，导致渗沥液电导率逐渐升高。所以，处理工艺需要足够的处理高盐分的能力，确保渗沥液处理系统正常运行。

（三）工艺简介

在综合考虑污水水质条件及对方各方案成本收益分析后，最终选择“预处理+高效生物反应器+两级高效生化反应+化学氧化+BAF”工艺。该工艺将生化法和物化法有机结合，发挥各自的工艺优势，可有效去除渗沥液中的污染物。

（四）工艺流程

渗沥液经调节库提升至调节池后再提升到均质池中，在均质地中投加营养盐，调整C/N比例，使其满足生物处理要求，废水流入生化处理段，而被污染的地下水则进入新建调节池，均匀的水质水量由泵提升至二级高效生化池。两级高效生化反应出水后进入一级Fenton池，完成氧化作用后进入二级Fenton沉淀地进行沉淀。

一级Fenton沉淀池出水后进入1#中间水池，由泵提升至一级BAF。BAF包括缺氧段和好氧段，分别完成降解废水中的含碳有机物，硝化废水中的氨氮。经过一级Fenton氧化和一级BAF处理的渗沥液进入二级Fenton氧化和二级BAF进行处理后，污染物浓度进一步降低，出水达标排放。生化部分回流后的剩余污泥及Fenton池中产生的污泥排至污泥浓缩池，经过污泥脱水后外运处理。

（五）系统主要单元

1.预处理

渗沥液属于高浓度有机废水，污染负荷重，C/N比例严重失衡，因此在进入生化系统前需要进行一定调理，使其满足生化处理要求。

2.高效生物反应器+两级高效生化反应

垃圾渗沥液氨氮浓度高，需要进行高效脱氮处理。生化处理段是在沿用传统活性污泥构架的基础上，采用以枯草芽孢杆菌、红菌为优势菌种分解污染物的处理技术，系统由高效生物反应器、高效生物反应池、沉淀池及相应回流系统组成。

需要进行脱氮处理的垃圾渗沥液可在两级高效生化反应的硝化反硝化作用下较好地达到这一目的。两级高效生化处理系统包括缺氧、好氧两部分，有机氮化合物通过氨化菌的氨化作用，进行分解并转化成氨态氮，然后在亚硝化菌的作用下，氨态氮进一步氧化成为亚硝酸盐。在氧气充足的情况下，亚硝化酸盐又被硝化菌氧化成硝酸盐。最后，硝酸盐在反硝化细菌的作用下被还原成氮气后进人大气，从而达到脱氮的目的，其出水进入二沉池进行泥水分离。亚硝化菌和硝化菌能以碳酸盐和二氧化碳等无机碳作为碳源，利用氨氮转化过程中释放的能量作为自身新陈代谢的能源。两级高效生化反应能充分利用原污水中的有机成分作为碳源，可以减少曝气量，从而大大减少运行费用。

3.深度处理系统（化学氧化+BAF）

深度处理系统由化学氧化处理系统和BAF处理系统组成，其设置是为了保障系统达到新的国家排放标准。较长时间生化后的垃圾渗沥液中残留的有机物为极难进行生物降解的溶解性有机物。对于该类有机物，最常用的处理方式是高级氧化（AOP）处理。即在一级Fenton反应池中通过加入H2SO4、H2O2、FeSO4，使垃圾渗沥液在酸性条件下，过氧化氢被二价铁离子催化分解，从而产生反应活性很高的强氧化性物质

羟基自由基，引发和传播自由基链反应，强氧化性物质进攻有机物分子，加快有机物和还原性物质的氧化和分解。当氧化作用完成后，垃圾渗沥液进入一级Fenton沉淀池，通过加入碱、PAM、PAC，调节pH，使整个溶液呈堿性，铁离子在碱性的溶液中形成铁盐絮状沉淀，可将溶液中剩余有机物和重金属吸附沉淀。

（六）工艺处理效果及工艺特性

各处理单元污染物去除率较高，基本符合排放标准。

工艺成熟，处理过程受环境影响因素小，运行稳定；出水稳定且水质好，能够确保达到《生活垃圾填埋污染控制标准》（GB16889-2008）排放标准，且无浓缩液产生；工程造价一般在10-12万元/吨，运行费用约为35-50元/吨，单位投资成本及运行成本较其它工艺节省；耐冲击负荷能力强，出水水质及运行受水质、水量影响较少；处理流程简单，构筑物较少，土建投资低；后期运行及维护方便，已有多个达标排放的工程实例。

四、结语

优化渗沥液处理工艺后可明显改善室仔前生活垃圾卫生填埋场的环境卫生状况，提高居住地生活质量，促进泉州市可持续发展。但是，原有的工艺在后期存在的问题已经对环境造成了一定影响，包括地下水受到轻微污染，弥补这些损失将花费巨大的成本且不一定达到效果。由此启示城市管理部门在设计污水处理设施时一定要充分考虑城市发展过程中废水垃圾量的变化，留足余量；重视完善工程后期的观察方案，以确保出现或发现问题前，能够对工程扩建和工艺进行优化。

（责任编辑：李静敏）

污泥处理工艺的优化 篇12

关键词：污水处理厂,污泥处理,工艺优化

污水处理过程中产生的污泥按来源的不同分为3类, 即初次沉淀污泥、剩余活性污泥和腐质污泥。初次沉淀污泥来自初次沉淀池, 剩余活性污泥来自于活性污泥法后的二次沉淀池, 腐质污泥来自于生物膜法后的二次沉淀池, 以上3种污泥统称为生污泥或新鲜污泥。西郊污水处理二厂采用的工艺是A/A/O法, 设有中水处理系统。污泥处理系统一般包括污泥输送、污泥浓缩、污泥消化、污泥机械脱水和最终处置几个步骤, 减量化、稳定化、无害化和资源化是其主要目的。

一、工艺流程

西郊污水处理二厂采用A/A/O工艺 (图1) , 污水首先经过初次沉淀池进行初步沉淀, 沉淀污泥直接进入储泥池, 曝气池混合液在二次沉淀池进行沉淀, 上清液达标排放, 二沉淀池污泥一部分回流至曝气池, 一部分作为剩余污泥排入污泥浓缩池进行浓缩, 再经储泥池与初沉污泥混合后进入脱水机房进行压榨脱水。脱水污泥经过进一步干化, 一部分制成复混肥, 一部分外运。

1. 污泥输送系统

系统中产生的初沉污泥、剩余污泥和腐质污泥由泵打入污泥处理系统, 排泥工艺的控制直接影响初次沉淀池的运转状况和曝气池污泥浓度, 一般通过时间来控制, 以保持恒定的含水率为控制原则。污泥经过浓缩处理后, 通过添加调理剂, 经泥药混合装置进入脱水机, 泥药混合输送的效果直接影响上脱水机的污泥状态, 也是影响药耗的重要一步。

2. 浓缩系统

对污水处理系统中产生的剩余污泥进行浓缩处理, 提高污泥含固率, 分离污泥中的空隙水, 使得剩余污泥含水率降低到94%以下, 减轻后续处理负担, 同时将剩余污泥与初沉污泥分开处理, 避免剩余污泥利用初沉污泥中的有机物进行磷的释放。

3. 脱水系统

对浓缩后的污泥进行脱水, 降低污泥含水率, 减小污泥体积, 并将脱水后污泥一部分输送到污泥堆肥车间进行制肥处理, 一部分输送至运泥车外运。

二、工艺优化

1. 污泥输送系统优化

(1) 初沉污泥输送优化

(1) 优化原理

初次沉淀池出水的硫化氢浓度过高时, 在后续的生物处理单元产生大量的硫化氢类丝状菌, 因此需要在预处理阶段处理大量的陈腐污泥, 保证出水的新鲜。利用现有的污水处理构筑物, 根据排放标准要求, 严格控制腐败污泥产生大量硫化氢, 达到改善泥质的效果。

a.污泥分配。污泥通过在辐流式沉淀池内进行重力沉淀, 严格控制进水流量在日间两个高峰期对污泥的冲击, 保证了沉淀池流量的分配均匀, 通过池底的污泥挡板将污泥收集到集泥斗中。

b.泥量变化。泥量变化是指由于水泵开启台数变化或来水悬浮物增多, 导致沉淀池内发生紊流或沉淀物发生溢流现象, 因此通过更改泥泵配制或采用重力自流装置代替泥泵加以解决。

c.污泥自流装置。设置污泥自流装置可在一定程度上改善运行效果或降低处理负荷, 改善沉淀池的运行条件。污泥自流装置用来消能和减少污泥的蓄积, 可以用于防止悬浮物因密度流而导致的污泥流失, 影响后续处理单元。

如图2、3所示, 对于圆形辐流式沉淀池, 设置重力自流装置, 将一侧螺杆泵改造成重力自流装置, 同时加装放气管线, 达到消能、便于污泥分配、减少密度流形成的目的。

(2) 优化参数

初次沉淀池污泥泵房共2座, 总深度5.4m、宽6.7m、长6.7m, 排泥管D300mm, 每座配备两台螺杆泵, 流量为200m3/h。优化后的重力自流装置排泥管D300mm、坡度0.1, 距地面4.5m, 与进泥泵房高程一致。

(3) 优化材料

D300mm钢管5m, D300mm弯头2个, D300mm法兰2个, D300mm蝶阀2个。D150mm钢管20m, D150mm弯头4个, D150mm蝶阀2个。预计需工期3天。

(2) 进泥系统优化

(1) 优化原理

污泥泵将浓缩后的污泥经切割机泵入脱水机, 储泥池至切割机段管径300mm, 切割机至泵房段管径100mm, 3台螺杆泵高程均高于管道高程, 3台泵同时工作时D100mm段管道供泥不足, 出现远程泥泵流量减少或无流量情况, 因此采取整体泵房下移, 并且高程与污泥管道一致 (图4、5) 。

(2) 优化参数

泵房长4m、宽3m, 单台螺杆泵流量21m3/h, 进泥管径D100mm。优化后泵房距地面4.5m, 沿用原设备, 增加污泥稀释水装置D50mm。

2. 浓缩系统优化

(1) 优化原理

重力浓缩是应用最多的污泥浓缩工艺, 利用污泥中的固体颗粒与水之间的相对密度差来实现泥水分离。重力浓缩一般需要12～24h的停留时间, 浓缩池不仅体积大, 污泥容易腐败发臭, 在较长的厌氧条件下, 特别是同时还存在营养物质时, 经除磷富集的磷酸盐会从聚磷菌体内分解释放到污泥水中。这部分水与浓缩污泥分离后将回流到污水处理流程中重复处理, 增加污水处理除磷的负荷与能耗。大多数污水处理厂将二次沉淀池剩余污泥和初次沉淀池的污泥混合后处理处置。因此, 必须注意污泥的混合和储存问题。有研究和实际运行表明, 初沉污泥和富含磷的剩余污泥混合过程中, 会促进磷的快速释放。一般有以下3种处理方式。

第一, 混合后将污泥浓缩的上清液进行化学除磷处理。

第二, 采用其他研究成果, 如磷酸铵镁沉淀法提取上清液中的磷, 形成一种产品, 然后进行综合利用。

第三, 初沉污泥和剩余污泥分开浓缩, 形成两套互不影响的系统。

浓缩池在北方寒冷的冬季经常会出现池面上冻的现象, 造成设备损坏, 泥质不均匀, 含水率变化大, 严重影响工艺的精确调整, 污泥很难在设备的最佳工况条件下脱除, 使药耗高, 泥量上不去。为解决这一问题, 对浓缩池刮泥机进行了技术改造, 并且选取第三种方式解决释磷的问题。

(2) 优化参数

在原浓缩机泥下部单侧增加6根工字钢钢筋, 长3.5m, 在此基础上将泥下部刮泥件单侧角度增加10°。

3. 脱水系统优化

(1) 优化原理

从带式压榨过滤机结构原理已知, 带式压榨过滤是借助两条环绕在按顺序排列的一系列辊筒上的滤带实现挤压脱水。设备系统主要包括重力脱水区、楔形压榨区、压榨脱水区、给料混凝系统、过滤压榨脱水系统、卸料装置、冲洗装置、接水装置、张紧装置、纠偏装置等, 影响其脱水效果的主要是过滤压榨脱水系统。因此对纠偏阀、纠偏辊、冲洗水泵及进药管进行优化。

(2) 优化参数

纠偏阀增加不锈钢支架尺寸见图6, 不锈钢材质, 增加一组承托辊, 长2m、直径250mm。上下滤带各增加一台冲洗水泵, 功率7.5kW、水压7bar, 进药管改为每台药泵随意控制任何一台脱水机, 同时将进药管直径增为20mm, 材质为PVC, 加装溶药稀释水 (图7、8) 。

(1) 纠偏阀

a.优化原理。纠偏装置主要由纠偏辊、汽缸、滑块、导轨、探测装置等件组成。纠偏汽缸活塞杆的位置只可停留在两端极限位置, 并由机控阀控制。当滤带跑偏到极限位置时触动机控阀使汽缸动作, 实现纠偏功能。一旦进入水或污泥就容易发生故障, 影响带机的作业率, 因此添加一个装置保护纠偏阀。

b.优化材料。不锈钢材质, 下座长150mm、宽75mm, 上座长150mm、宽75mm, 外罩为透明塑料, 固定杆长75mm。

(2) 承托辊

a.优化原理。带机原装部位为承托PVC衬板, 经过长时间的滤带和衬板的磨损, 造成衬板磨平失去承托能力, 滤带严重损坏, 缩短了其使用寿命, 因此改承托衬板为承托辊。

b.优化材料。长2m、D250mm, 铁管表面喷塑处理。

(3) 冲洗水

a.优化原理。上下滤带在下部水平重叠部位出现了污泥的沉积, 增加了滤带的承托力, 加重了损坏程度。因此在此死角部位增加一根冲洗水管, 冲掉淤积在滤带上的污泥, 以提高滤带的使用寿命。

b.优化材料。不锈钢管长2m、直径50mm, 25个铜质喷嘴, 不锈钢连接管直径250mm。

(4) 进药管

a.优化原理。污泥调制效果直接影响脱水效果。如加药不足, 污泥中的毛细水不能转化成游离水在重力区被脱去;反之加药量太大会增加处理成本。由于污泥黏性增大, 极易造成滤带堵塞, 因此需改变加药方式, 增加泥、药的混合力度。

b.优化材料。不锈钢D50mm钢管。

三、结论

第一, 污水处理二厂通过重力自流和动力补充相结合的方式, 实现了时时进行新鲜污泥对泥质的调整, 同时可节约电费。

第二, 浓缩池工艺改造后, 冬季运行不再出现池面冻结的现象, 降低了设备故障率, 保证了稳定优良的泥质。

第三, 污泥泵房下坐后, 整体运程流畅, 避免了少泥或无泥的现象, 为泥量的大增提供了良好的设备保障。

第四, 脱水进行优化后, 整体设备的故障率降低约50%, 节约了大量维修费用, 同时提高了带机的利用率, 大大提高了污泥产量。整体污泥产量较以前提高约40%。进药系统优化, 实现了药和泥的初期充分混合, 提高了污泥的性能, 为污泥在带机上的运转提供了可靠的保证。

参考文献

[1]史骏.城市污水污泥处置系统的技术经济分析与评价[J].给排水, 2009, 35 (8) .