對于化工產(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，只有當(dāng)吸附器設(shè)計合理時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間設(shè)計
理想地，炭吸附器被要求設(shè)計為“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行。要實現(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)計較高的吸附床層，以延長流體在吸附器中的停留時間。（圖1給出的是活性炭床層中流體線速度對傳質(zhì)帶的影響曲線）。
圖1：床層中液體線速度對傳質(zhì)帶的影響曲線（來源：CHEMVIRON液相吸附活性炭的實驗室評價方法）
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，“吸附波”變陡，傳質(zhì)區(qū)縮短，炭床的利用率越高，對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“空塔接觸時間（EBCT，用以代表流速，流速越慢，則接觸時間就越長）”設(shè)計取值范圍在20至120分鐘（資料：CALGON吸附器設(shè)計指南），尚鼎公司一般采取20至30分鐘EBCT對廢水深度處理項目用的吸附裝置進(jìn)行設(shè)計，以確保廢水處理的效果及出水水質(zhì)的穩(wěn)定性。
2、推薦采用脈動床吸附器設(shè)計型式
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），但在實際運行過程中，特別是針對本項目擬處理的難治理型焦化和石化工業(yè)廢水時，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，吸附器中的傳質(zhì)區(qū)勢必會逐漸或者突發(fā)性地變“平坦”，傳質(zhì)區(qū)變長，若選用的是固定床炭吸附器設(shè)計型式，如果未飽和炭層厚度已不足時，應(yīng)會隨時出現(xiàn)“吸附穿透”現(xiàn)象，導(dǎo)致出水水質(zhì)不合格。
而脈動床吸附器采取的是炭層與流體呈逆向運動方式，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，此時即便發(fā)生污染物成分或濃度劇烈波動、傳質(zhì)區(qū)變長，由于整個床層高度均為“新鮮炭層”，也不會發(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床吸附器的運行原理對比，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）與脈動床吸附器（右）運行原理圖（資料來源：CALGON液相吸附技術(shù)系統(tǒng)的設(shè)計）
圖3：產(chǎn)品質(zhì)量與固定床吸附器切換操作次數(shù)（左）、以及與脈動吸附器脈動頻率（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）
可見，與固定床吸附器的出水水質(zhì)情況相比，采用脈動床設(shè)計方案時，出水水質(zhì)的波動要小得多。
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，由于脈動床吸附器運行的固有機制，能夠有效避免出現(xiàn)床層阻力增大、出現(xiàn)“氣阻”等運行故障。這是脈動床吸附器的另一個固有優(yōu)勢。
由于采用脈動床吸附器可以獲得質(zhì)量相當(dāng)穩(wěn)定的出水，可以對該出水進(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)計型式。
3、脈動床吸附器及固定床吸附器綜合對比
優(yōu)點 | 缺點 | |
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，但懸濁物過多時會引起床層堵塞 (4) 易對吸附器內(nèi)部情況進(jìn)行檢查，可及時發(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較低的數(shù)值，即可克服整個床層的阻力 (6) 可采用較大的流量設(shè)計和操作值 (7) 可采取回洗/反沖洗設(shè)計、設(shè)置反沖洗操作系統(tǒng) | (1) 需設(shè)計較多的輔助操作空間區(qū)域 (2) 對同一種液體進(jìn)行活性炭處理時，達(dá)到同樣處理效率時，固定床吸附裝置系統(tǒng)所需的投資總額要高于脈動床吸附裝置系統(tǒng) (3) 若采取單吸附器設(shè)計方案時，出液質(zhì)量會隨著吸附器投用時間的延長而逐漸變化（出液質(zhì)量呈不穩(wěn)定狀態(tài)） (4) 系統(tǒng)中一個吸附裝置的出液質(zhì)量達(dá)到預(yù)設(shè)目標(biāo)值時，需立即將該裝置從系統(tǒng)中斷開并進(jìn)行后繼處置 |
脈動 床型 吸附 裝置 | (1) 幾乎無需設(shè)計輔助操作空間區(qū)域 (2) 能夠?qū)⒊鲆嘿|(zhì)量精確控制到設(shè)定要求值 (3) 擁有很長的傳質(zhì)帶，在實際應(yīng)用中活性炭的用量可達(dá)小化 (4) 對飽和活性炭中的產(chǎn)品進(jìn)行回收時，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，采取上向流的脈動床吸附器設(shè)計方案為適合 | (1) 非膨脹型脈動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)采用可膨脹型脈動床吸附器時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) 每次脈動操作之后出液中均會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（揚州）有限公司在化工廢水深度處理領(lǐng)域的工程業(yè)績
尚鼎公司在中國大陸地區(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
1、“陜西延長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目沙生濕地”化工污水處理項目
1.1 業(yè)主單位：陜西延長中煤榆林能源化工有限公司
1.2 總設(shè)計、工程建設(shè)總包單位：陜西石油化工研究設(shè)計院
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)（本項目后繼將建設(shè)在線式顆?；钚蕴吭偕に囅到y(tǒng)）。
本工程項目實施目標(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。
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)項目包括：以榆林的煤油氣田、渣油等為原料，一期項目建設(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。本項目系這些工業(yè)產(chǎn)業(yè)項目的集中生產(chǎn)廢水處理工程，按照設(shè)計規(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)，實現(xiàn)“零排放”技術(shù)要求。
設(shè)計、制造了兩套脈動床型顆?；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)計處理負(fù)荷為135立方米/小時，COD設(shè)計處理負(fù)荷為15kg/小時，顆粒活性炭消耗定額設(shè)計值為≤0.85kg/噸出水。
該工程項目于2013年9月份進(jìn)入現(xiàn)場實施，于2014年7月份試運行，9月份開始進(jìn)入連續(xù)運行。達(dá)到了設(shè)計目標(biāo)。
1.5 工程現(xiàn)場照片
2、“天津市陸港石油橡膠有限公司污水處理工程”項目
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（揚州）有限公司中標(biāo)處于第三級、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：脈動床型顆?；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)（本項目后繼將建設(shè)在線式顆粒活性炭再生工藝系統(tǒng)）。
本工程項目實施目標(biāo)：
對COD濃度為100～120mg/L（設(shè)計取高可能值150mg/L）的、經(jīng)過了既有一、二級廢水處理的石化廢水，進(jìn)行顆?；钚蕴课椒ㄈ壣疃忍幚?，使總出水COD降低至≤50mg/L（設(shè)計取值為30mg/L）。活性炭吸附器出水直接達(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100立方米/小時。
2.3 工程概況
設(shè)計、制造了一套脈動床型顆?；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)計處理負(fù)荷為100立方米/小時，COD設(shè)計處理負(fù)荷為12kg/小時。
該工程項目于2013年11月份進(jìn)入現(xiàn)場實施，于2014年12月份試車驗收并開始進(jìn)入連續(xù)運行。達(dá)到了設(shè)計目標(biāo)。
2.4 工程現(xiàn)場照片
3、“重慶長壽工業(yè)園區(qū)中法水務(wù)廢水深度處理工程”項目
3.1 業(yè)主單位：重慶長壽工業(yè)園區(qū)中法水務(wù)公司（本項目采取PPP即“區(qū)域公私合營模式”）（“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（揚州）有限公司中標(biāo)處于第三級、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。
本工程項目實施目標(biāo)：
對COD濃度為100mg/L（設(shè)計取值）的、經(jīng)過了既有一、二級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壣疃忍幚恚箍偝鏊瓹OD降低至≤50mg/L（設(shè)計取值）?；钚蕴课狡鞒鏊苯舆_(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、制造了總計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)計處理能力為30000噸廢水/天。
單套裝置廢水設(shè)計處理負(fù)荷為140立方米/小時，COD設(shè)計處理負(fù)荷為7kg/小時。
該工程項目于2015年2月下旬進(jìn)入現(xiàn)場實施，于2015年3月25日起第一條處理線進(jìn)入試車驗收并開始進(jìn)入連續(xù)運行。計劃于2015年4月30日前其余兩條處理線也全部投入運行。
3.4 工程相關(guān)圖片
尚鼎公司及其前身公司在中國臺灣地區(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
1、奇美石化
項目：廢水三級深度處理
項目概況：設(shè)計廢水處理量4000噸/天，由兩組活性炭連續(xù)運行脈動床吸附塔和一組?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、潤泰集團(tuán)
項目：廢水三級深度處理
項目概況：設(shè)計廢水處理量4000噸/天，由兩組活性炭連續(xù)運行脈動床吸附塔和一組?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
項目：廢水三級深度處理
項目概況：設(shè)計廢水處理量6000噸/天，由兩組活性炭連續(xù)運行脈動床吸附塔和一組?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、臺塑六輕
項目：廢水三級深度處理
項目概況：設(shè)計廢水處理量40000噸/天，由20組活性炭連續(xù)運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)。
