對(duì)于化工產(chǎn)業(yè)、尤其是焦化和石化產(chǎn)業(yè)廢水來說，已經(jīng)過了前級(jí)物理-化學(xué)法處理后的低濃度焦化和石化廢水，其中一般均含有酚類、氰化物，且COD一般在100mg/L以上。這類廢水的治理難度極高，采取顆?；钚蕴课椒ㄟM(jìn)行治理時(shí)，只有當(dāng)吸附器設(shè)計(jì)合理時(shí)才能獲得良好的污染物控制效果（排水COD降低至目標(biāo)控制值30至50mg/L以內(nèi)）。
1、吸附裝置的液相流速和空塔接觸時(shí)間設(shè)計(jì)
理想地，炭吸附器被要求設(shè)計(jì)為“盡可能短的傳質(zhì)區(qū)（MTZ）”型式，以避免出現(xiàn)過快“穿透”，確保吸附裝置的可靠性運(yùn)行。要實(shí)現(xiàn)傳質(zhì)區(qū)縮短的操作目標(biāo)，可選措施有：降低空塔速率（或流體在活性炭床層中的線速度）、和/或設(shè)計(jì)較高的吸附床層，以延長(zhǎng)流體在吸附器中的停留時(shí)間。（圖1給出的是活性炭床層中流體線速度對(duì)傳質(zhì)帶的影響曲線）。
圖1：床層中液體線速度對(duì)傳質(zhì)帶的影響曲線（來源：CHEMVIRON液相吸附活性炭的實(shí)驗(yàn)室評(píng)價(jià)方法）
由圖1可知，流體在炭床中的線速度越高，則“吸附波”斜率越小、傳質(zhì)區(qū)越大/寬，越容易發(fā)生吸附穿透；反之，流體在炭床中線速度較低時(shí)，“吸附波”變陡，傳質(zhì)區(qū)縮短，炭床的利用率越高，對(duì)污染物的吸附脫除效果就越穩(wěn)定。
依據(jù)污染物成分的種類和性質(zhì)、吸附劑活性炭的性能、以及污染成分的濃度，對(duì)于一般性的廢水處理來說，廢水在活性炭床層中的“空塔接觸時(shí)間（EBCT，用以代表流速，流速越慢，則接觸時(shí)間就越長(zhǎng)）”設(shè)計(jì)取值范圍在20至120分鐘（資料：CALGON吸附器設(shè)計(jì)指南），尚鼎公司一般采取20至30分鐘EBCT對(duì)廢水深度處理項(xiàng)目用的吸附裝置進(jìn)行設(shè)計(jì)，以確保廢水處理的效果及出水水質(zhì)的穩(wěn)定性。
2、推薦采用脈動(dòng)床吸附器設(shè)計(jì)型式
從傳質(zhì)區(qū)角度講，理想的“吸附波”形態(tài)為一條垂直線（參見圖1），但在實(shí)際運(yùn)行過程中，特別是針對(duì)本項(xiàng)目擬處理的難治理型焦化和石化工業(yè)廢水時(shí)，由于吸附器中活性炭顆粒均勻度無法達(dá)到理想分布狀態(tài)、吸附器裝填的均勻程度也無法控制到理想程度、加上污染物成分和濃度不可避免地出現(xiàn)波動(dòng)，吸附器中的傳質(zhì)區(qū)勢(shì)必會(huì)逐漸或者突發(fā)性地變“平坦”，傳質(zhì)區(qū)變長(zhǎng)，若選用的是固定床炭吸附器設(shè)計(jì)型式，如果未飽和炭層厚度已不足時(shí)，應(yīng)會(huì)隨時(shí)出現(xiàn)“吸附穿透”現(xiàn)象，導(dǎo)致出水水質(zhì)不合格。
而脈動(dòng)床吸附器采取的是炭層與流體呈逆向運(yùn)動(dòng)方式，飽和炭層間歇式地被移出吸附器并進(jìn)行再生處理，隨后再生炭與補(bǔ)充新炭被重新從塔頂部加入吸附器，理論上污染物成分永遠(yuǎn)接觸的是“新鮮”活性炭（即吸附性能與原炭性能相同）層，此時(shí)即便發(fā)生污染物成分或濃度劇烈波動(dòng)、傳質(zhì)區(qū)變長(zhǎng)，由于整個(gè)床層高度均為“新鮮炭層”，也不會(huì)發(fā)生“吸附穿透”現(xiàn)象，能夠確保出水水質(zhì)仍然處于穩(wěn)定的達(dá)標(biāo)狀態(tài)。
圖2給出的是固定床吸附器與脈動(dòng)床吸附器的運(yùn)行原理對(duì)比，圖3給出的是出水質(zhì)量隨不同吸附器操作方式的變化曲線。
圖2：固定床吸附器（左）與脈動(dòng)床吸附器（右）運(yùn)行原理圖（資料來源：CALGON液相吸附技術(shù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)）
圖3：產(chǎn)品質(zhì)量與固定床吸附器切換操作次數(shù)（左）、以及與脈動(dòng)吸附器脈動(dòng)頻率（右）之間的關(guān)系曲線（資料來源：CALGON液相吸附技術(shù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)）
可見，與固定床吸附器的出水水質(zhì)情況相比，采用脈動(dòng)床設(shè)計(jì)方案時(shí)，出水水質(zhì)的波動(dòng)要小得多。
另外，當(dāng)進(jìn)水中存在一定濃度的懸浮顆粒物或者夾帶有氣體成分時(shí)，由于脈動(dòng)床吸附器運(yùn)行的固有機(jī)制，能夠有效避免出現(xiàn)床層阻力增大、出現(xiàn)“氣阻”等運(yùn)行故障。這是脈動(dòng)床吸附器的另一個(gè)固有優(yōu)勢(shì)。
由于采用脈動(dòng)床吸附器可以獲得質(zhì)量相當(dāng)穩(wěn)定的出水，可以對(duì)該出水進(jìn)行二次利用，大幅減少需外排的廢水?dāng)?shù)量，同時(shí)節(jié)約大量的水消耗成本。
因此，我們推薦優(yōu)先采用脈沖床吸附器設(shè)計(jì)型式。
3、脈動(dòng)床吸附器及固定床吸附器綜合對(duì)比
優(yōu)點(diǎn) | 缺點(diǎn) | |
固定 床型 吸附 裝置 | (1) 建筑物高度較小，占地面積較大 (2) 無需專設(shè)操作人員進(jìn)行操控 (3) 系統(tǒng)具有“自過濾”功能，但懸濁物過多時(shí)會(huì)引起床層堵塞 (4) 易對(duì)吸附器內(nèi)部情況進(jìn)行檢查，可及時(shí)發(fā)現(xiàn)吸附器內(nèi)部存在的故障 (5) 進(jìn)液壓力可控制在相對(duì)較低的數(shù)值，即可克服整個(gè)床層的阻力 (6) 可采用較大的流量設(shè)計(jì)和操作值 (7) 可采取回洗/反沖洗設(shè)計(jì)、設(shè)置反沖洗操作系統(tǒng) | (1) 需設(shè)計(jì)較多的輔助操作空間區(qū)域 (2) 對(duì)同一種液體進(jìn)行活性炭處理時(shí)，達(dá)到同樣處理效率時(shí)，固定床吸附裝置系統(tǒng)所需的投資總額要高于脈動(dòng)床吸附裝置系統(tǒng) (3) 若采取單吸附器設(shè)計(jì)方案時(shí)，出液質(zhì)量會(huì)隨著吸附器投用時(shí)間的延長(zhǎng)而逐漸變化（出液質(zhì)量呈不穩(wěn)定狀態(tài)） (4) 系統(tǒng)中一個(gè)吸附裝置的出液質(zhì)量達(dá)到預(yù)設(shè)目標(biāo)值時(shí)，需立即將該裝置從系統(tǒng)中斷開并進(jìn)行后繼處置 |
脈動(dòng) 床型 吸附 裝置 | (1) 幾乎無需設(shè)計(jì)輔助操作空間區(qū)域 (2) 能夠?qū)⒊鲆嘿|(zhì)量精確控制到設(shè)定要求值 (3) 擁有很長(zhǎng)的傳質(zhì)帶，在實(shí)際應(yīng)用中活性炭的用量可達(dá)小化 (4) 對(duì)飽和活性炭中的產(chǎn)品進(jìn)行回收時(shí)，不存在用水量的“峰值”要求 (5) 若液體中存在氣體、或者可在活性炭床層中生成氣體產(chǎn)物時(shí)，采取上向流的脈動(dòng)床吸附器設(shè)計(jì)方案為適合 | (1) 非膨脹型脈動(dòng)床吸附器不適合處理含有較多懸浮固體顆粒物的液體，當(dāng)采用可膨脹型脈動(dòng)床吸附器時(shí)能夠有效克服由懸濁物引起的阻力問題 (2) 只有當(dāng)吸附裝置從系統(tǒng)中斷開（停止使用）、并且將其中的活性炭全部取出之后，才能進(jìn)行內(nèi)部檢查和/或維修操作 (3) 每次脈動(dòng)操作之后出液中均會(huì)含有一定量的活性炭粉，需進(jìn)行后繼過濾處理 |
尚鼎爐業(yè)科技（揚(yáng)州）有限公司在化工廢水深度處理領(lǐng)域的工程業(yè)績(jī)
尚鼎公司在中國(guó)大陸地區(qū)工業(yè)廢水深度處理/回用技術(shù)領(lǐng)域的新工程業(yè)績(jī)
1、“陜西延長(zhǎng)中煤榆林能源化工有限公司沙生濕地生態(tài)園”暨“靖邊能源化工綜合利用項(xiàng)目沙生濕地”化工污水處理項(xiàng)目
1.1 業(yè)主單位：陜西延長(zhǎng)中煤榆林能源化工有限公司
1.2 總設(shè)計(jì)、工程建設(shè)總包單位：陜西石油化工研究設(shè)計(jì)院
1.3 尚鼎公司分包工程范圍及工程目標(biāo)
尚鼎爐業(yè)科技（揚(yáng)州）有限公司中標(biāo)處于“前端催化氧化廢水處理系統(tǒng)、后端反滲透處理系統(tǒng)濃相出水裝置、后端MBR處理裝置濃相出水裝置”（三股不同COD濃度的廢水）與“RO反滲透處理系統(tǒng)及MBR處理系統(tǒng)”（兩個(gè)廢水二次深度處理系統(tǒng)，最終產(chǎn)水回用做工藝源水）之間的“顆?；钚蕴课椒◤U水深度處理工藝系統(tǒng)”。
工程范圍內(nèi)的主要裝置包括：脈動(dòng)床型顆粒活性炭吸附塔及其輔助設(shè)備系統(tǒng)、新炭貯槽及配制/輸送設(shè)備系統(tǒng)、飽和炭貯槽及處置設(shè)備系統(tǒng)（本項(xiàng)目后繼將建設(shè)在線式顆?；钚蕴吭偕に囅到y(tǒng)）。
本工程項(xiàng)目實(shí)施目標(biāo)：
將COD濃度分別為——前端催化氧化系統(tǒng)出水COD80～120mg/L、后端RO反滲透系統(tǒng)濃相水COD120～150 mg/L、后端MBR系統(tǒng)濃相水COD60～80 mg/L——的混合“半程處理后廢水”進(jìn)行深度處理，使總出水COD降低至≤40mg/L?；钚蕴课狡鞒鏊蛘咚屯罄^的RO裝置或MBR裝置二次深度處理后回用做工藝源水、或者直接達(dá)標(biāo)排放到中水集中供應(yīng)站進(jìn)水池。
活性炭裝置的總處理量為270立方米/小時(shí)。
1.4 工程概況
陜北能源化工基地靖邊能源化工綜合利用園區(qū)的主要產(chǎn)業(yè)項(xiàng)目包括：以榆林的煤油氣田、渣油等為原料，一期項(xiàng)目建設(shè)180萬噸/年甲醇裝置、150萬噸/年渣油催化熱裂解裝置、60萬噸/年DMTO裝置、60萬噸/年P(guān)E、60萬噸/年P(guān)P裝置及配套的公用工程和輔助設(shè)施。本項(xiàng)目系這些工業(yè)產(chǎn)業(yè)項(xiàng)目的集中生產(chǎn)廢水處理工程，按照設(shè)計(jì)規(guī)劃，所有廢水經(jīng)過處理后必須達(dá)到中水回用及工藝源水回用目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)“零排放”技術(shù)要求。
設(shè)計(jì)、制造了兩套脈動(dòng)床型顆?；钚蕴课剿b置系統(tǒng)，單套裝置總?cè)莘e為120立方米，單套裝置廢水設(shè)計(jì)處理負(fù)荷為135立方米/小時(shí)，COD設(shè)計(jì)處理負(fù)荷為15kg/小時(shí)，顆?；钚蕴肯亩~設(shè)計(jì)值為≤0.85kg/噸出水。
該工程項(xiàng)目于2013年9月份進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施，于2014年7月份試運(yùn)行，9月份開始進(jìn)入連續(xù)運(yùn)行。達(dá)到了設(shè)計(jì)目標(biāo)。
1.5 工程現(xiàn)場(chǎng)照片
2、“天津市陸港石油橡膠有限公司污水處理工程”項(xiàng)目
2.1 業(yè)主單位：天津市陸港石油橡膠有限公司
2.2 尚鼎公司分包工程范圍及工程目標(biāo)
尚鼎爐業(yè)科技（揚(yáng)州）有限公司中標(biāo)處于第三級(jí)、即“深度處理”工序的石化廢水“顆粒活性炭吸附法廢水深度處理工藝系統(tǒng)”。
工程范圍內(nèi)的主要裝置包括：脈動(dòng)床型顆?；钚蕴课剿捌漭o助設(shè)備系統(tǒng)、新炭貯槽及配制/輸送設(shè)備系統(tǒng)、飽和炭貯槽及處置設(shè)備系統(tǒng)（本項(xiàng)目后繼將建設(shè)在線式顆?；钚蕴吭偕に囅到y(tǒng)）。
本工程項(xiàng)目實(shí)施目標(biāo)：
對(duì)COD濃度為100～120mg/L（設(shè)計(jì)取高可能值150mg/L）的、經(jīng)過了既有一、二級(jí)廢水處理的石化廢水，進(jìn)行顆?；钚蕴课椒ㄈ?jí)深度處理，使總出水COD降低至≤50mg/L（設(shè)計(jì)取值為30mg/L）?；钚蕴课狡鞒鏊苯舆_(dá)標(biāo)排放到中水集中供應(yīng)站進(jìn)水池。
活性炭裝置的總處理量為100立方米/小時(shí)。
2.3 工程概況
設(shè)計(jì)、制造了一套脈動(dòng)床型顆?；钚蕴课剿b置系統(tǒng)，單套裝置總?cè)莘e為120立方米，廢水設(shè)計(jì)處理負(fù)荷為100立方米/小時(shí)，COD設(shè)計(jì)處理負(fù)荷為12kg/小時(shí)。
該工程項(xiàng)目于2013年11月份進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施，于2014年12月份試車驗(yàn)收并開始進(jìn)入連續(xù)運(yùn)行。達(dá)到了設(shè)計(jì)目標(biāo)。
2.4 工程現(xiàn)場(chǎng)照片
3、“重慶長(zhǎng)壽工業(yè)園區(qū)中法水務(wù)廢水深度處理工程”項(xiàng)目
3.1 業(yè)主單位：重慶長(zhǎng)壽工業(yè)園區(qū)中法水務(wù)公司（本項(xiàng)目采取PPP即“區(qū)域公私合營(yíng)模式”）（“中法水務(wù)公司”隸屬于“蘇伊士環(huán)境集團(tuán)”）
3.2 尚鼎公司分包工程范圍及工程目標(biāo)
尚鼎爐業(yè)科技（揚(yáng)州）有限公司中標(biāo)處于第三級(jí)、即“深度處理”工序的石化廢水“顆?；钚蕴课椒◤U水深度處理工藝系統(tǒng)”。
工程范圍內(nèi)的主要裝置包括：固定床型顆?；钚蕴课剿捌漭o助設(shè)備系統(tǒng)、新炭/再生炭貯槽及配制/輸送設(shè)備系統(tǒng)、飽和炭貯槽及處置設(shè)備系統(tǒng)（本項(xiàng)目后繼將建設(shè)在線式顆?；钚蕴吭偕に囅到y(tǒng)）、反沖洗設(shè)備系統(tǒng)等。
本工程項(xiàng)目實(shí)施目標(biāo)：
對(duì)COD濃度為100mg/L（設(shè)計(jì)取值）的、經(jīng)過了既有一、二級(jí)廢水處理的化工工業(yè)園區(qū)集中廢水，進(jìn)行顆?；钚蕴课椒ㄈ?jí)深度處理，使總出水COD降低至≤50mg/L（設(shè)計(jì)取值）。活性炭吸附器出水直接達(dá)標(biāo)排放。
活性炭裝置的總處理量為30000立方米/天。
3.3 工程概況
設(shè)計(jì)、制造了總計(jì)12套固定床型顆?；钚蕴课剿b置系統(tǒng)，每4套吸附裝置（三用一備）組成一條廢水單元處理線，每條處理線單元處理能力為10000噸進(jìn)水/天，總設(shè)計(jì)處理能力為30000噸廢水/天。
單套裝置廢水設(shè)計(jì)處理負(fù)荷為140立方米/小時(shí)，COD設(shè)計(jì)處理負(fù)荷為7kg/小時(shí)。
該工程項(xiàng)目于2015年2月下旬進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施，于2015年3月25日起第一條處理線進(jìn)入試車驗(yàn)收并開始進(jìn)入連續(xù)運(yùn)行。計(jì)劃于2015年4月30日前其余兩條處理線也全部投入運(yùn)行。
3.4 工程相關(guān)圖片
尚鼎公司及其前身公司在中國(guó)臺(tái)灣地區(qū)工業(yè)廢水深度處理/回用技術(shù)領(lǐng)域的既有工程業(yè)績(jī)
1、奇美石化
項(xiàng)目：廢水三級(jí)深度處理
項(xiàng)目概況：設(shè)計(jì)廢水處理量4000噸/天，由兩組活性炭連續(xù)運(yùn)行脈動(dòng)床吸附塔和一組?2.1×6層結(jié)構(gòu)式活性炭再生用MHF爐組成全套設(shè)備系統(tǒng)。
2、潤(rùn)泰集團(tuán)
項(xiàng)目：廢水三級(jí)深度處理
項(xiàng)目概況：設(shè)計(jì)廢水處理量4000噸/天，由兩組活性炭連續(xù)運(yùn)行脈動(dòng)床吸附塔和一組?2.3×6層結(jié)構(gòu)式活性炭再生用MHF爐組成全套設(shè)備系統(tǒng)。
3、中鋼公司
項(xiàng)目：廢水三級(jí)深度處理
項(xiàng)目概況：設(shè)計(jì)廢水處理量6000噸/天，由兩組活性炭連續(xù)運(yùn)行脈動(dòng)床吸附塔和一組?2.8×6層結(jié)構(gòu)式活性炭再生用MHF爐組成全套設(shè)備系統(tǒng)。
4、臺(tái)塑六輕
項(xiàng)目：廢水三級(jí)深度處理
項(xiàng)目概況：設(shè)計(jì)廢水處理量40000噸/天，由20組活性炭連續(xù)運(yùn)行固定床吸附塔和一組?5.1×6層結(jié)構(gòu)式活性炭再生用MHF爐組成全套設(shè)備系統(tǒng)。
