精细化工氧化工艺的基本控制和安全联锁

精细化工氧化工艺的基本控制和安全联
锁
摘要：氧化工艺是氧化为有电子转移的化学反应中失电子的过程，即氧化数
升高的过程。

多数有机化合物的氧化反应表现为反应原料得到氧或失去氢，涉及
氧化反应的工艺过程都称之为氧化工艺。

常用的氧化剂有：空气、氧气、双氧水、氯酸钾、高锰酸钾、硝酸盐等。

关键词：精细化工氧化工艺；基本控制；安全联锁
引言
某精细化工厂在生产过程中产生少量高浓度生产废水，特点是有机物浓度高、水质复杂、可生化性差、水质波动较大。

生产废水中COD浓度较高，而且含有部
分未完全反应的醇类原料和难生物降解的副产物，以及一定浓度的四氢呋喃。

设
计采用流化床芬顿预处理＋臭氧催化氧化深度处理的高级氧化组合工艺，结合厌
氧和两级好氧的生化处理工艺，处理后出水达到环评要求后排至园区污水处理厂。

本工程对该精细化工废水各污染物进行针对性处理，实现废水达标排放，以期为
类似工业废水的处理提供参考。

1.氧化反应的整体组成
根据氧化工艺的特点，在选择仪表或者电机时，所有的仪表以及电机等必须
是防爆的。

防爆形式按国家标准又分为本安、隔爆、增安等形式，根据
HG/T20507-2014《自动化仪表选型设计规范》第3.0.2条中要求：“在现场安装
的电子式仪表应根据危险区域的等级划分来选择满足该危险区域的相应仪表，防
爆设计应符合现行GB3836-2004《爆炸性气体环境用电气设备》，所选择的防爆
产品应具有防爆合格证。

当然也可根据SH/T3005-2016《石油化工自动化仪表选
型设计规范》中第4.9条的叙述：“在爆炸危险场所安装的电子式仪表应根据危
险区域的等级划分选用本安型、隔爆型或者无火花限能型等防爆型仪表”，防爆
设计应执行GB3836.1-2010《防爆性环境第1部分：设备通用要求》及其系列标准，以及6.3.2条在爆炸危险区域内，应选用隔爆型或者本安型变送器等相关标
准和规范。

公司选择仪表、电缆以及隔离型安全栅形成本安回路应用在防爆区域，然后关于开关阀和调节阀本司也选择ASCO本安型电磁阀和P+F本安型行程开关（NUMER信号）以及福斯D20本安型阀门定位器。

最后，对于所有控制包括氧化
反应来说，最重要的一点就是阀门的失效故障状态。

XV-101、XV102、FV-101、
XV-103、FV-102、XV-110、FV-104、XV106、TV-101及XV-108它们的失效状态是
故障关，XV105、XV-107、XV-109及XV-111的失效状态是故障开。

2.工艺流程
高浓度生产废水经曝气调节池匀质调节后进入流化床芬顿反应器，之后与低
浓度生产废水和经过气浮沉淀的过滤器清洗废水等在综合调节池混合，调节pH
值至中性。

随后全部废水进入水解酸化池，经泵提升进入高效厌氧反应器以去除
大部分有机物，出水自流进入一级好氧池，一级好氧池采用完全混合型，池中设
旋流曝气器，进一步去除COD后自流进入二沉池，进行泥水分离，二沉池沉淀污
泥部分回流至一级好氧池前端。

二沉池出水进入絮凝沉淀池，投加PAC和PAM，
降低悬浮物浓度，避免出现臭氧催化氧化反应器内的填料板结、堵塞现象。

废水
在臭氧催化氧化反应器内进一步去除难降解有机物，提高其可生化性，出水自流
进入MBR生化池进行处理，MBR生化池系统内活性污泥浓度可提升至8000～
10000mg／L，甚至更高，出水COD质量浓度控制在60mg／L以下，为确保出水稳
定达标，MBR生化出水可切换至活性炭过滤器，出水经监测合格后排出，不合格
出水回流至污水处理站前端或进入事故废水罐。

3.氧化反应整体控制和联锁
3.1氧化反应安全仪表系统SIS联锁
DCS测量仪表检测出异常工作状态时，此时SIS测量仪表也应该测出异常状态，那么DCS和SIS系统几乎是同时动作的。

为了避免DCS仪表、阀门或者系统
发生失效状态，SIS就会起到后备保护的作用。

当SIS一体化温度变送器TT-
SIS-101或者SIS压力变送器PT-SIS-101高报警或者高高联锁时，跟DCS一样必
须关闭热源进出口SIS气动切断阀XV-SIS-103和XV-SIS-105，关闭压缩空气进
气SIS开关阀XV-SIS-101，关闭搅拌电机；打开冷源进出口SIS开关阀XV-SIS-104和XV-SIS-106，打开管道放空SIS开关阀XV-SIS-102。

此外，还有一层防护
是反应釜顶的泄爆片和安全阀动作。

3.2浮选脱硫技术
浮选法脱硫分为正浮选法和反浮选法。

正浮选法原理是使物料中的含硫颗粒
与浮选气泡选择性接触，并随之上浮实现分离。

反浮选法过程是对含硫矿物颗粒
进行抑制而留在矿浆中，选出其他矿物进行分离。

赤铁矿中的硫一般以黄铁矿、
磁黄铁矿的形式存在，少数含铅锌赤铁矿中的硫又以闪锌矿、方铅矿的形式存在，因此赤铁矿浮选脱硫主要是考虑脱除黄铁矿和磁黄铁矿中硫化矿物的硫。

但是铁
矿石中的黄铁矿多与细粒状赤铁矿连生，呈不同程度的交代、包裹，单体解离较
困难，而且磁黄铁矿易氧化、难活化，可浮性差，因此难以通过浮选有效分离。

故需要从磨矿细度、选别流程、药剂制度等方面探讨赤铁矿浮选脱硫的有效方法。

相比于浮选脱硫和焙烧脱硫，浸出脱硫成本低、操作简便、生产设备简单，有利
于环境保护，浸出脱硫对铁矿资源利用具有现实指导意义。

浸出脱硫主要是通过
化学药剂或者微生物对含硫铁矿进行溶解、萃取、电积、沉淀等方式浸出，含硫
铁矿被溶解或发生反应生成单质硫、硫酸盐等。

目前以离子液体作为浸出剂浸出
黄铜矿、黄铁矿等开始了广泛的研究，离子液体因其优良的化学溶解性、环境友
好等优点具有广阔的发展前景。

3.3废水处理工艺
工程进水经过企业预处理，虽然进水CODCr不高，但B/C低，废水中含有难
降解的有机污染物。

在生化处理前设置水解酸化池，在酸化池中降难生化的大分
子物质转化为易生化的小分子物质，进一步提高废水可生化性。

为确保出水达标，选用硝化和反硝化能力强，运行高效、稳定的生化处理系统，结合相关工程案例，AAO工艺处理效果稳定，操作运维简便，应用普遍。

根据本工程特点，一级生化
工艺拟采用AAO工艺去除污水中大部分CODCr、NH3-N、TN和P。

在第一级生化中
易降解的有机污染物已被降解，剩下为难降解的有机物，若直接进行第二级生化，难以使出水达标，需要对污水进行改性，提高可生化性，采用臭氧高级氧化，打
断污染有机物中长链、杂环链，使大分子有机物转变为易降解小分子有机物，去
除污水中的色度。

二级生化采用MBBR(移动床生物膜反应器)工艺，其兼有活性污
泥法与生物膜法优点，用于低浓度污水进一步处理时，其污泥负荷低，可以取得
较好的处理效果，出水水质稳定。

本工程生化处理采用：AAO－臭氧氧化－MBBR
组合二级生化工艺。

结束语
综上所述，某精细化工废水COD浓度高，水质波动大，采用芬顿预处理＋臭
氧催化氧化深度处理的高级氧化组合工艺，联合厌氧和两级好氧的生化处理工艺
对其进行处理，出水水质达到设计要求。

高级氧化组合工艺的应用有效地缓解了
水质波动对下游生化处理的影响，大大提高了难降解有机物的断键开环效率。

精
细化工废水的污染物浓度高、水质复杂，工程设计中采取了多处切换措施提高操
作运行灵活性，运行中可根据实际水质和处理效果调整操作流程，运行费用有效
降低，具有良好的社会效益和经济效益，可为类似废水处理工程的设计提供借鉴。

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