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化工污水耐腐蝕雙相鋼減壓閥
上海申弘閥門有限公司
之前介紹蒸汽截止閥熱損失，現(xiàn)在介紹化工污水耐腐蝕雙相鋼減壓閥煤化工污水經(jīng)過脫酚脫氨、生化處理、中水回用等步驟后，高鹽廢水中的氯化鈉、*和其他一些有機(jī)、無機(jī)雜質(zhì)難以處理且處理費(fèi)用昂貴。而氯化鈉和*兩種鹽分的工業(yè)使用量很大，白白丟棄非?？上?。因此，對(duì)高鹽廢水的提鹽具有重要意義。
1. 品名、型號(hào)規(guī)格、數(shù)量、價(jià)格.
序號(hào) | 品 名 | 型 號(hào) 及 規(guī) 格 | 單位 | 數(shù)量 | 單 價(jià) （元） | 金 額 （元） | 閥體材質(zhì)及其它 |
1 | 減壓閥 | 水用減壓閥 Y42F-64R DN20 進(jìn)口壓力6.0MPA, 出口壓力1.5MPA | 臺(tái) | 1 |
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| 2205雙相合金鋼，介質(zhì)海水 |
2 | 球閥 | 法蘭球閥 Q41F-64R DN20 | 臺(tái) | 2 |
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| 2205雙相合金鋼，介質(zhì)海水 |
3 | 法蘭 | 法蘭 PN64R DN20 | 片 | 4 |
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| 2205雙相合金鋼，介質(zhì)海水 |
目前，在多種煤化工廢水處理技術(shù)中，有4條工藝技術(shù)路線的發(fā)展前景看好：
1 化工污水耐腐蝕雙相鋼減壓閥材料與方法
1.1 工藝流程
本研究中，高鹽廢水處理的工藝是由電滲析脫鹽和活性污泥法生化處理兩部分組成，其工藝流程如圖 1所示。不銹鋼水用減壓閥可以將閥前管路較高的水壓減少至閥后管路所需的水平，是一種自動(dòng)降低管路工作壓力的專門裝置。不銹鋼水用減壓閥的基本性能有：
本系列減壓閥屬于先導(dǎo)活塞式減壓閥。由主閥和導(dǎo)閥兩部分組成。主閥主要由閥座、主閥盤、活塞、缸套、彈簧等零件組成。導(dǎo)閥主要由閥座、閥瓣、膜片、彈簧、調(diào)節(jié)彈簧等零件組成。通過調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)彈簧壓力設(shè)定出口壓力，利用膜片傳感出口壓力變化，通過導(dǎo)閥啟閉驅(qū)動(dòng)活塞調(diào)節(jié)主閥節(jié)流部位過流面積的大小，實(shí)現(xiàn)減壓穩(wěn)壓功能。
本產(chǎn)品主要用于蒸汽管路，起減壓穩(wěn)壓作用。 不銹鋼的耐腐蝕性能一般隨著鉻含量的增加而提高，當(dāng)鋼中的鉻含量Cr≥12%，會(huì)在鋼的表面形成一層非常薄，但很致密的氧化膜(通稱鈍化膜)，保護(hù)基體不再被氧化或腐蝕，不銹鋼因此具有優(yōu)良的耐蝕性能。
2、雙相不銹鋼的組成
雙相不銹鋼（Duplex Stainless Steel，簡(jiǎn)稱DSS），指鐵素體與奧氏體各約占50%，一般較少相的含量zui少也需要達(dá)到30%的不銹鋼。在含C較低的情況下，Cr含量在18%~28%，Ni含量在3%~10%。有些鋼還含有Mo、Cu、Nb、Ti、N等合金元素。
圖:雙相不銹鋼的組成
圖：雙相不銹鋼的微觀組織
3、雙相不銹鋼的分類
*類屬低合金型，代表牌號(hào)UNS S32304（23Cr-4Ni-0.1N），鋼中不含鉬，PREN值為24-25，在耐應(yīng)力腐蝕方面可代替AISI304或316使用。
第二類屬中合金型，代表牌號(hào)是UNS S31803（22Cr-5Ni-3Mo-0.15N）,PREN值為32-33，其耐蝕性能介于AISI 316L和6%Mo+N奧氏體不銹鋼之間。
第三類屬高合金型，一般含25%Cr，還含有鉬和氮，有的還含有銅和鎢，標(biāo)準(zhǔn)牌號(hào)UNSS32550（25Cr-6Ni-3Mo-2Cu-0.2N），PREN值為38-39，這類鋼的耐蝕性能高于22%Cr的雙相不銹鋼。
第四類屬超級(jí)雙相不銹鋼型，含高鉬和氮，標(biāo)準(zhǔn)牌號(hào)UNS S32750（25Cr-7Ni-3.7Mo-0.3N）,有的也含鎢和銅,PREN值大于40,可適用于苛刻的介質(zhì)條件,具有良好的耐蝕與力學(xué)綜合性 能，可與超級(jí)奧氏體不銹鋼相媲美。DN32水用減壓閥
1、壓力特性：它是指流量為定值時(shí)，因輸入壓力波動(dòng)而引起輸出壓力波動(dòng)的特性。輸出壓力波動(dòng)越小，減壓閥的特性越好。輸出壓力必須低于輸入壓力—定值才不會(huì)隨輸入壓力變化而變化。
2、流量特性：它是指輸入壓力—定時(shí)，輸出壓力隨輸出流量的變化而變化的持性。當(dāng)流量發(fā)生變化時(shí)，輸出壓力的變化越小越好。一般輸出壓力越低，它隨輸出流量的變化波動(dòng)就越小。
3、調(diào)壓范圍：它是指減壓閥輸出壓力的可調(diào)范圍，在此范圍內(nèi)要求達(dá)到減壓閥規(guī)定的精度。調(diào)壓范圍主要與調(diào)壓彈簧的剛度有關(guān)。
不銹鋼水用減壓閥可以廣泛用于高層建筑、城市給水管網(wǎng)水壓過高的區(qū)域、礦井及其他場(chǎng)合，以保證給水系統(tǒng)中各用水點(diǎn)獲得適當(dāng)?shù)姆?wù)水壓和流量。
1、反滲透加機(jī)械式蒸汽再壓縮技術(shù)加多效蒸發(fā)及變溫結(jié)晶
目前，高鹽廢水（含鹽量≥1%）的處理規(guī)模約為幾十到幾百立方每小時(shí)。該廢水通過普通反滲透及高鹽反滲透濃縮后（約為7-8%），在未飽和之前可以先用機(jī)械式蒸汽再壓縮技術(shù)或多效蒸發(fā)進(jìn)行濃縮，zui后進(jìn)入蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)脫鹽。由于機(jī)械式蒸汽再壓縮技術(shù)真空蒸發(fā)的節(jié)能效果明顯，愈加受到制鹽企業(yè)的重視。
首先，將高鹽廢水通入電滲析器的脫鹽通道，低鹽分的汲取液通入汲取通道，廢水和汲取液在電滲析器內(nèi)逆向循環(huán)流動(dòng)，并保持廢水的鹽分始終高于汲取液的鹽分。加入直流電場(chǎng)后，廢水中的離子在濃度差和電位差兩方面推動(dòng)力作用下向汲取液遷移，使廢水中的鹽分降低到適合活性污泥法處理的條件。之后對(duì)活性污泥進(jìn)行接種、馴化培養(yǎng)，并利用馴化成功后的活性污泥反應(yīng)器對(duì)電滲析脫鹽后的廢水進(jìn)行生化處理以降低廢水中的COD。
1.2 試劑與儀器
所用試劑包括氯化鈉、氯化鉀、氯化鎂、碳酸氫鈉、硝酸鈉、葡萄糖，均為天津江天化工有限公司生產(chǎn)，分析純。
所用活性污泥取自天津大學(xué)中水處理系統(tǒng)的MBR裝置，該處理系統(tǒng)COD為300~500mg/L，其污泥泥齡長(zhǎng)，微生物活性高，混合液懸浮固體（MLSS）為6 000 mg/L左右。
主要試驗(yàn)設(shè)備：DDSJ-308A電導(dǎo)率儀，上海精密科學(xué)儀器有限公司；HITACHI180-80偏振拉曼原子吸收分光光度計(jì)，日立公司；DX-120離子色譜，戴安公司；ET3150B多功能消解器，ET1151M型COD測(cè)定儀，上海歐陸科儀有限公司。
電滲析器：立式組裝，一級(jí)一段；聚乙烯異相陽(yáng)離子交換膜LE-HeM-CM01，8張，聚乙烯異相陰離子交換膜LE-HeM-AM01，7張，單膜有效面積330 mm×120 mm；隔板為雙層編織網(wǎng)，厚度0.9 mm。
電滲析器輔助設(shè)備：PVC水箱；MP耐酸堿磁力泵；LZB轉(zhuǎn)子流量計(jì)；直流電源。活性污泥反應(yīng)器：曝氣池（2 L），ACO-308電磁式空氣壓縮機(jī)，廣東海利集團(tuán)有限公司。
1.3 水質(zhì)分析
自配模擬高鹽廢水，離子組成由氯化鈉、氯化鉀、氯化鎂、碳酸氫鈉試劑配比而成，COD由葡萄糖配制而成，模擬廢水中Na+ 8 150 mg/L，K+ 80 mg/L，Mg2+ 8 mg/L，Cl- 12 650 mg/L，HCO3- 1 110 mg/L，COD 3 850 mg/L。
1.4 試驗(yàn)方法
1.4.1 電滲析脫鹽實(shí)驗(yàn)
將模擬廢水通入電滲析脫鹽通道中，純水通入汲取通道，極水為2 g/L的硝酸鈉溶液，各5 L。保持廢水和汲取液流量相同，為40 L/h，極水流量60 L/h，循環(huán)操作。試驗(yàn)在室溫條件，15 V恒電壓模式下進(jìn)行，每隔5 min取少量廢水和汲取液進(jìn)行分析，當(dāng)汲取液電導(dǎo)率接近廢水電導(dǎo)率時(shí)，用純水更換全部的增濃汲取液，再繼續(xù)上述脫鹽操作。
1.4.2 活性污泥法處理電滲析脫鹽后廢水
取100 mL接種活性污泥與900 mL廢水于2 L的曝氣反應(yīng)池內(nèi)馴化培養(yǎng)，控制溶液DO在2~4mg/L。馴化期廢水的無機(jī)鹽組成與電滲析脫鹽后廢水的無機(jī)鹽組成相同，僅通過增加葡萄糖的投加量來逐步提高廢水中的COD（由400 mg/L逐步提高至3590 mg/L）。至馴化成熟后，采用電滲析脫鹽后廢水作為進(jìn)水。在馴化和穩(wěn)定處理期間，每次進(jìn)水均投加營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)及微量元素，以保證微生物的正常生長(zhǎng)。反應(yīng)采用每周期曝氣22 h，靜置沉降2 h的操作方式，取上清液分析其中的COD來表征活性污泥法的處理效果。
1.5 分析與計(jì)算方法
試驗(yàn)中采用DDSJ-308A電導(dǎo)率儀對(duì)水樣的電導(dǎo)率進(jìn)行分析，陽(yáng)離子含量通過HITACHI180-80偏振拉曼原子吸收分光光度計(jì)分析，氯離子含量由DX-120離子色譜分析，碳酸氫根的測(cè)量采用滴定分析法，COD由ET3150B多功能消解器及ET1151M型COD測(cè)定儀測(cè)定。
廢水中各離子的脫除率按式（1）進(jìn)行計(jì)算。
式中：Rt——廢水中某離子在t時(shí)刻的脫除率，%；
Ci——廢水中該離子的初始質(zhì)量濃度，mg/L；
Ct——廢水中該離子在t時(shí)刻的質(zhì)量濃度，mg/L。
2 結(jié)果與分析
2.1 電滲析脫鹽過程分析
試驗(yàn)過程中定期對(duì)廢水和汲取液的電導(dǎo)率進(jìn)行測(cè)定，結(jié)果如圖 2所示。
廢水中的電解質(zhì)在濃度差和電位差兩方面推動(dòng)下向汲取液遷移，使廢水含鹽量隨脫鹽過程而降低，電導(dǎo)率逐漸下降。經(jīng)過160 min，廢水的電導(dǎo)率由30 mS/cm降至2.77 mS/cm，下降了90.8%。
圖 2中1~5代表更換汲取液的次數(shù)，整個(gè)脫鹽過程共更換了5次汲取液。圖 2中所示1~5汲取液的初始電導(dǎo)率都很低，并隨時(shí)間逐漸增加，直至接近廢水的電導(dǎo)率。這是因?yàn)槊擕}過程開始時(shí)，將純水通入電滲析器的汲取通道，隨著廢水中的鹽分向汲取液遷移，使汲取液的電解質(zhì)濃度升高，電導(dǎo)率逐漸增加。為避免離子從鹽分低的一側(cè)向鹽分高的一側(cè)遷移，當(dāng)汲取液電導(dǎo)率接近廢水電導(dǎo)率時(shí)，用純水更換全部的增濃汲取液。
由圖 2還可以看出，每批次實(shí)驗(yàn)中廢水電導(dǎo)率的降低趨勢(shì)與該批次汲取液電導(dǎo)率的增加趨勢(shì)基本一致。這是由于廢水中的離子向汲取液遷移，并且廢水的體積與每批次汲取液的體積相同，故廢水電解質(zhì)濃度降低值與汲取液濃度增加值大致相同。此外，觀察1~5汲取液電導(dǎo)率變化曲線，其斜率隨時(shí)間而逐漸減小，說明汲取液電導(dǎo)率的增加速率有所減緩，廢水中離子向汲取液遷移的速度減緩。這是因?yàn)樵谠摬捎眉橙∫旱碾姖B析體系中，離子遷移的一部分推動(dòng)力為濃度差推動(dòng)力，而廢水中的鹽分隨著脫鹽過程逐漸降低，使?jié)舛炔钔苿?dòng)力減小，從而脫鹽速率下降。
上海申弘閥門有限公司主營(yíng)閥門有：截止閥,電動(dòng)截止閥,氣動(dòng)截止閥,電動(dòng)蝶閥,氣動(dòng)蝶閥 YZ11F先導(dǎo)活塞式減壓閥使用原理和結(jié)構(gòu)說明:
1,閥前進(jìn)口介質(zhì)壓力從閥瓣和閥體密封圈開啟間隙進(jìn)入體腔使介質(zhì)壓力流滿波紋管的組合箱，波紋管和彈簧因受介質(zhì)壓力的擠壓而壓縮，閥瓣隨著閥桿位移，閥瓣產(chǎn)生對(duì)閥體密封圈的關(guān)閉，將閥前介質(zhì)截止，不作閥后介質(zhì)壓力的補(bǔ)充。當(dāng)閥后的介質(zhì)壓力降低，波紋管因受調(diào)節(jié)彈簧的徑項(xiàng)力，使波紋管疊紋變形，閥桿將閥瓣頂開。使介質(zhì)通過閥體密封圈補(bǔ)充閥后壓力的降低。
2，本閥是由閥體、閥蓋、閥瓣、閥體密封圈、閥桿、波紋管、調(diào)節(jié)彈簧等零件組成，體腔進(jìn)口組裝有閥瓣、閥體密封圈和輔彈簧，輔彈簧是保持閥瓣和閥體密封圈自動(dòng)的密封，出口體腔組裝彈性密封元件（波紋管）即保證閥后介質(zhì)壓力的泄漏和克服壓力不均勻度的補(bǔ)償。螺釘是調(diào)整彈簧負(fù)荷壓力減壓閥工作性能。
2.2 無機(jī)離子脫除規(guī)律
隨著脫鹽過程的進(jìn)行，廢水中各種離子在濃度差和電位差推動(dòng)下不斷向汲取液遷移，使得各離子脫除率隨時(shí)間的延長(zhǎng)而不斷增大。當(dāng)脫鹽過程結(jié)束時(shí)，除碳酸氫根離子脫除率接近70%外，其他離子的脫除率均達(dá)到90%以上，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，廢水的總含鹽質(zhì)量濃度由22 000 mg/L降至1 630 mg/L，脫鹽率達(dá)92.6%。比較同一時(shí)刻下不同離子的脫除率，可知脫鹽過程中陽(yáng)離子的脫除速率大小為K+>Na+>Mg2+。陰離子中Cl-的脫除速率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于HCO3-。該結(jié)論與N. Kabay等在研究中得出的結(jié)論一致。
水中各種離子的遷移行為受很多因素影響，如膜的性能、電解質(zhì)濃度、操作條件等。當(dāng)不存在離子交換膜時(shí)，離子在電場(chǎng)中的遷移速率取決于該離子的電荷量和質(zhì)量的比值（e/m）。而在電滲析過程中，離子交換膜的存在會(huì)對(duì)離子的遷移速率產(chǎn)生重要的影響。不同離子在聚乙烯異相陽(yáng)膜中的淌度大小為K+>Na+>Mg2+，淌度越大，說明離子在膜中遷移阻力越小，遷移速率越快。其次，離子通過膜的難易程度取決于離子的水合半徑大小和離子的電荷量。由于膜中供離子通過的孔隙大小一定，離子水合半徑越大，越不易通過膜，比較離子的水合半徑大小為Mg2+>Na+>K+，HCO3->Cl-。而當(dāng)離子電荷量增加時(shí)，導(dǎo)致離子的電量/半徑比增加，也會(huì)影響離子穿過膜的速率。此外，碳酸氫根為弱酸根離子，本身電離程度較低，也是導(dǎo)致其較低的遷移速率的原因之一。
2.3 脫鹽過程廢水COD變化
電滲析脫鹽過程共更換了5次汲取液，測(cè)量每次更換汲取液后廢水的COD，以及整個(gè)脫鹽過程結(jié)束時(shí)廢水的COD，分別為3 850、3 740、3 680、3 640、 3 610、3 590 mg/L。結(jié)果表明，廢水的COD隨脫鹽過程的進(jìn)行而有所降低，但降低幅度較小，廢水初始COD為3 850 mg/L，當(dāng)脫鹽過程結(jié)束時(shí)為3 590 mg/L。并且由COD的變化可知，第1次更換汲取液后廢水COD變化zui大，之后變化量越來越小。
這是因?yàn)閺U水中的COD僅由葡萄糖構(gòu)成，葡萄糖為中性有機(jī)分子，并不會(huì)在電場(chǎng)作用下發(fā)生定向遷移，但由于本實(shí)驗(yàn)設(shè)置純水為汲取液，故存在葡萄糖分子向汲取液遷移的濃度差推動(dòng)力。而離子交換膜具有擴(kuò)散性能，葡萄糖分子可在濃差擴(kuò)散作用下透過離子交換膜進(jìn)入汲取液，使廢水的COD降低。但濃差擴(kuò)散的速率很小，故葡萄糖遷移量不大，廢水COD降低幅度較小。并且，該濃差擴(kuò)散量在濃度差基本恒定的情況下，僅與操作時(shí)間有關(guān)，脫鹽過程中第1次更換汲取液后操作時(shí)間長(zhǎng)達(dá)70 min，之后更換汲取液后操作時(shí)間越來越短（見圖 2），故第1次更換汲取液后廢水COD變化zui大，之后變化量越來越小。
2.4 活性污泥法處理電滲析脫鹽后廢水
本實(shí)驗(yàn)馴化期為14 d，馴化期內(nèi)微生物活性高，菌膠團(tuán)絮凝效果良好。本實(shí)驗(yàn)之所以馴化期較短，主要是由于電滲析脫鹽后廢水總鹽質(zhì)量分?jǐn)?shù)低于0.2%，對(duì)微生物的生長(zhǎng)不會(huì)產(chǎn)生抑制作用，且溶液內(nèi)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)均衡，有利于微生物的生長(zhǎng)。在14d的馴化期內(nèi)，曝氣池進(jìn)水COD由400 mg/L逐步提高至3 590 mg/L，COD去除率皆穩(wěn)定在85%以上，說明馴化成功。
利用馴化成功的活性污泥反應(yīng)器對(duì)電滲析脫鹽后廢水進(jìn)行生化降解，反應(yīng)停留時(shí)間為24 h。反應(yīng)池出水COD及去除率如圖4所示。
由圖 4可以看出，在馴化成功后穩(wěn)定運(yùn)行的10 d內(nèi)，曝氣池進(jìn)水均為電滲析脫鹽后廢水（COD為3 590 mg/L），出水COD基本維持在500 mg/L左右，COD去除率約為85%。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，經(jīng)過14 d的馴化期，活性污泥反應(yīng)體系的馴化效果良好，對(duì)電滲析脫鹽后廢水的COD有穩(wěn)定的去除能力。
3 結(jié)論
利用采用汲取液的電滲析-活性污泥法組合工藝處理含鹽廢水，在降低污水含鹽量后，采用活性污泥法能夠大幅度降低污水COD。針對(duì)實(shí)驗(yàn)含鹽廢水，經(jīng)過5次更換汲取液，160 min處理后廢水總含鹽質(zhì)量濃度由22 000 mg/L降至1 630 mg/L，除碳酸氫根離子脫除率接近70%外，廢水中其他離子的脫除率均在90%以上。對(duì)電滲析脫鹽后廢水采用活性污泥法處理，通過逐步提高廢水中COD的方式對(duì)其進(jìn)行馴化，經(jīng)14 d馴化后COD降解效果明顯，24h去除率維持在85%左右。此電滲析-活性污泥法組合工藝為高鹽廢水的處理提供了一種新方法。與本文相關(guān)的產(chǎn)品有：石油化工阻火器安裝
