净化焦炉煤气与循环氨水
焦炉煤气净化过程中的节能措施探讨
技术创创焦炉煤气净化过程中的节能措施探讨陈刚摘要：焦炉煤气的净化对于焦化企业来说既具有环境效益，也可产生巨大的经济效益。
随着人们节能环保意识的提高和煤气净化技术的不断发展，围绕上述生产环节，目前国内焦化企业已普及应用了全（半）负压煤气净化、复压蒸馏、热泵精馏等焦炉煤气净化技术。
这些技术在焦化企业节能减排、资源高效回收利用等方面发挥了重要作用，促进了焦化企业资源、产品与环境的和谐发展。
关键词：焦炉煤气;煤气净化；节能技术中图分类号:TQ546.5文献标识码:B作者单位:河钢股份有限公司邯郸分公司焦化厂未经过净化处理的焦炉煤气被称为荒煤气，是煤在焦炉炭化室的高温蒸馏作用下挥发岀的黄褐色汽气混合物，其中含有较多的煤粉尘、二氧化硫、硫化氢、焦油以及其他多环芳烃类污染物。
由于其成分复杂，污染物较多，未经处理的荒煤气是不能供给煤气用户使用的，否则很容易造成管路堵塞、环境污染等问题;而且荒煤气中所含有的很多化学物质也具有很高的回收利用价值，可作为化工原料用于硫铵、甲醇、苯等化工产品的生产加工。
因此,焦炉煤气的净化对于焦化企业来说既具有环境效益,也可产生巨大的经济效益。
焦炉煤气净化主要分为脱氨、脱苯、脱硫等几个环节遥随着人们节能环保意识的提高和煤气净化技术的不断发展，围绕上述生产环节，目前国内焦化企业已普及应用了全（半）负压煤气净化、复压蒸馏、热泵精馏等焦炉煤气净化技术《这些技术在焦化企业节能减排、资源高效回收利用等方面发挥了重要作用,促进了焦化企业资源、产品与环境的和谐发展。
一、焦炉煤气净化的主要工序焦炉煤气净化的主要目的是脱除煤气中的硫化氢、氨类、苯类、萘等有害成分，防止其堵塞、腐蚀管路设备,减少对环境的污染;煤气净化过程中所回收的焦油、苯类、氨类等，还可作为重要的化工原料，为企业延伸产业链和增加经济收入。
因此,在焦化企业生产中对于焦炉煤气的净化处理是十分必要的。
根据焦炉煤气成分和脱除对象，煤气净化工序一般包括鼓冷、洗涤、解析、后处理等。
浅谈捣固焦炉循环氨水余热在煤化工系统中的改造应用
浅谈捣固焦炉循环氨水余热在煤化工系统中的改造应用随着我国社会经济的不断发展，人们的环护意识逐渐提高，当前对现有落后的项目设施进行改造升级成为节约资源、提高生产效率最有效的手段，基于此本文介绍了利用捣固焦炉循环氨水余热进行项目节能改造过程及其在煤化工系统的改造应用，实践证明经改造后该技术具有较高的经济效益。
标签：溴化锂制冷机;氨水;工艺流程;经济回报1项目背景与意义陕西陕焦化工有限公司70万吨/年煤焦化生产线是将炼焦煤在隔绝空气条件下加热到950-1050℃，经高温干馏产生焦炭、焦炉煤气和炼焦化学产品的工艺过程。
其中，焦炉煤气从炭化室经上升管逸出时的温度为700℃左右，此时煤气中含有焦油气、苯族烃、水汽、氨、硫化氢、氰化氢、萘及其它化合物，为回收和处理这些化合物，桥管及集气管中用大量循环氨水喷洒，当细雾状的氨水与荒煤气充分接触时，由于煤气温度很高而湿度又很低，故煤气放出大量热被冷却至83（±5）℃左右，氨水则吸收大量热量升温至80（±5）℃左右。
循环氨水携带被冷却下来的焦油经集气管和气液分离器与煤气分离，分离后液体流入机械化澄清槽与焦油分离，与焦油分离后的洁净氨水进入循环氨水罐，然后再经循环氨水泵进入焦炉循环利用。
该系统中循环氨水的热量白白浪费，造成了能源的浪费。
陕西陕焦化工有限公司70万吨/年焦化系统，初冷器下段、终冷塔、苯蒸汽冷凝、贫油冷却、预冷塔等工艺等都需要不同的冷量满足自身工艺运转，目前不同的焦化企业制冷站使用不同的制冷设备，都需要不同程度的提供高附加值的能源作为动力，达不到废热或余热利用目的。
目前70万吨/年焦化系统现有两台溴化锂制冷机组，由于使用年久，制冷效率严重下降，无法满足生产工艺要求，每年投运前都要进行维修，补充大量溴化锂溶液，且蒸汽消耗量过大。
2 改造实施总思路降低喷洒的循环氨水的过热度，将免费的高温循环氨水作为热源直接引入溴化锂制冷机组制冷水，实现焦炉荒煤气显热的回收，达到节能减排的目的，同时，根据公司不同制冷设备的热源降低相应热源能耗。
焦炉煤气净化工艺流程的评述
焦炉煤气净化工艺流程的评述时间：2012-1-10 | 点击：79 | 字体：大小范守谦（鞍山焦化耐火材料设计研究院）焦炉煤气净化工艺流程的选择，主要取决于脱氨和脱硫的方法。
众所周知，在炼焦过程中，煤中约有30％的硫进入焦炉煤气，95％的硫以硫化氢的形式存在。
焦炉煤气中一般含有硫化氢6～8g /m3 , 氰化氢 1. 5～2g/m'。
若不事先脱除，就有50%的氰化氢和10％～40％的硫化氢进入氨、苯回收系统，加剧了设备的腐蚀，还会增加外排污水中的酚、氰含量。
含有硫化氢和氰化氢的煤气作为燃料燃烧时，会生成大量SO2和NOx而污染大气。
为了防止氨对煤气分配系统、煤气主管以及煤气设备的腐蚀和堵塞，在煤气作为燃料使用之前必须将其脱除。
20世纪70年代以前，由于焦炉煤气主要供冶金厂作工业燃料，因此，大部分焦化厂的煤气净化工艺都没有设置脱硫装置，而回收氨的装置几乎全采用半直接法饱和器生产硫铵流程。
随着国民经济的发展以及我国环保法规的不断完善和日益严格，在焦炉煤气净化工艺过程设置脱硫脱氰装置和改进脱氨工艺就势在必行。
进入80年代以后，改革开放逐步深入，我国焦化行业和煤气行业相继从国外引进了多种煤气净化装置，国内科技人员在原有基础上也开发研制了新型脱硫工艺，大大推动了我国焦炉煤气净化工艺的发展。
现将几种脱氨和脱硫方法作扼要介绍和论述。
1 氨的脱除1.1 硫铵工艺生产硫铵的工艺是焦炉煤气氨回收的传统方法，我国在20世纪60年代以前建成的大中型焦化厂均采用半直接法饱和器生产硫铵，该工艺的主要缺点是设备腐蚀严重，硫铵质量差，煤气系统阻力大。
随着宝钢一期工程的建设，我们引进了酸洗法生产硫铵工艺，该工艺由酸洗、真空蒸发结晶以及硫铵离心、干燥、包装等三部分组成。
与饱和器法相比，由于将氨吸收和硫铵结晶操作分开，可获得优质大颗粒硫铵结晶。
酸洗塔为空喷塔，煤气系统的阻力仅为饱和器法的1/4，可大幅度降低煤气鼓风机的电耗。
氨水分离器主要承担焦炉煤气冷却后的焦油氨水混和物的分离 (1)
氨水分离器主要承担焦炉煤气冷却后的焦油氨水混和物的分离。
由于受停留时间、焦炉煤气中夹带煤粉以及乳化物等影响，氨水分离器的界面也产生波动，严重时造成焦油含水量大幅上升，同时使循环氨水中夹带大量焦油，影响焦炉以及焦油装置的正常生产，并且影响剩余氨水的后续处理。
目前，焦化厂主要依靠调整温度、增加停留时间以及离心分离等手段改善焦油质量和提高氨水焦油的分离效果。
国内使用化学药剂改善氨水焦油分离效果的情况并不多见，但在日本、北美和欧洲已经开始推广使用这项技术。
考虑到宝钢煤调湿装置投入使用可能带来的煤粉夹带量增加以及氨水焦油分离困难等问题，本文对在氨水焦油分离系统中使用化学破乳剂进行了探索性研究，为煤调湿进行技术储备。
1 静态试验本试验选用的化学品代号为N9961，其主要的理化性质见表1。
表1 N9961基本的理化性质其工作原理为：破乳剂N9961为一种水溶性的破乳和减粘剂，药剂加入系统后，大部分同氨水中的焦油相结合，在分离器内，可加强焦油氨水分离速度和分离效果，并通过破乳、分散、减粘作用，使氨水焦油乳化层变薄，达到提升氨水焦油在分离器内分离效率的目的，从而降低氨水中夹带的悬浮物含量，适当降低焦油的表面张力，加速焦油与焦油渣的分离以获得含水分及渣更低的焦油，同时最大限度地减少夹带进入氨水中的悬浮物及油含量，改善循环氨水质量，加强剩余氨水处理效果。
实验室静态模拟研究主要是模拟现场工况条件下（氨水分离器内部温度：75～80℃），对N9961化学药剂进行实验室小试，确定理论最佳投放浓度，评估该药剂使用后对焦油质量的影响。
通过模拟工况条件下的静态试验研究，确定了该药剂的理论最佳投放浓度为100～400ppm。
同时对添加药剂情况下焦油质量进行了分析，变化不显著，见表2。
表2 添加药剂前后焦油性能的分析结果2 工业化试验2.1试验流程本试验选择在宝钢一期氨水系统中进行。
高位槽中的药剂通过定量泵连续加入到氨水中间槽，由于N9961属水溶性产品，其随循环氨水返回焦炉后在冷却上升管煤气后进入氨水分离器。
煤气净化工艺工艺流程..
煤气净化工艺工艺流程及主要设备煤气净化设施1概述煤气净化车间生产规模按2×65 孔5.5m 捣固焦炉焦炉年产130万t 干全焦配套设计。
焦炉煤气处理量为75300m3/h（标况）。
煤气净化车间由冷凝鼓风工段、脱硫工段、硫铵工段（含蒸氨系统）、终冷洗涤及粗苯蒸馏工段、油库及其相关的生产辅助设施组成。
2设计原则对煤气净化车间本着经济、实用、可靠的原则，在满足国家环保、职业卫生与安全、能源等法规要求的前提下，尽量简化工艺流程，并合理配备工艺装备，以节省投资和工厂用地。
3设计基础数据a)煤气量基础数据焦炉装煤量（干基）：206.98t/h煤气产量：340Nm3/t(干煤)b) 煤气净化指标表1 煤气净化指标表序号指标名称单位净化前指标净化后指标1 NH3g/m36～8 ≤0.052 H2S g/m35～7 ≤0.23 苯g/m324～40 ≤44 焦油g/m3≤0.025 萘g/m3≤0.34原材料及产品指标4.1焦油——符合YB／T5075-2010 2号指标序号指标名称质量指标1 密度(20℃)，g/cm3 1.13～1.222 甲苯不溶物(无水基)，% ≤93 灰分，% ≤0.134 水分，% ≤4.05 粘度(E80) ≤4.26 萘含量（无水基），% ≥7.0（不作考核指标）4.2硫酸铵—符合GB535-1995一级品序号指标名称质量指标1 氮N含量（以干基计），% ≥212 含水，% ≤0.33 游离酸含量，% ≤0.054.3粗苯—符合YB／T5022-1993序号指标名称质量指标（溶剂用）1 密度(20℃)，g/ml ≤0.9002 75℃前馏出量（重）,% ≤33 180℃前馏出量(重),% ≥91％室温(18～25℃)下目测无可见的不4 水分：溶解的水4.4洗油指标序号指标名称指标1 密度(20℃)，g/ml 1.03～～1.062 馏程（大气压760mmHg）,%序号指标名称指标230℃前馏出量（容），% ≥3.0300℃前馏出量（容），% ≥90.03 酚含量（容），% ≤0.54 萘含量（重），% ≤85 水分≤1.06 粘度（E25）≤2.07 15℃结晶物无4.5浓硫酸指标——符合GB/T534-2002序号指标名称质量指标1 硫酸（H2SO4）含量，% ≥92.5（Wt）2 灰分,% ≤0.03（Wt）2 铁（Fe）含量，% ≤0.01（Wt）3 砷(As) 含量，% ≤0.005 （Wt）4 汞（Hg）含量，% ≤0.01（Wt）5 铅（Pb）含量，5 ≤0.02（Wt）6 透明度,mm 50 （Wt）7 色度,ml ≤2.0 ml（Wt）4.6氢氧化钠指标（符合GB/T11199-2006）序号指标名称质量指标1 氢氧化钠（NaOH）,%≥302 碳酸钠（Na2CO3）含量,%≤0.4%3 氯化钠（NaCl）含量，%≤0.044 三氧化二铁（Fe2O3）含量，%≤0.005煤气净化车间对荒煤气的初步冷却采用三段冷却工艺，并在煤气鼓风机前设置蜂窝式电捕焦油器脱除煤气中的焦油雾；随后煤气脱硫采用以PDS为催化剂的湿式催化氧化法脱硫工艺; 煤气脱氨采用喷淋式饱和器法生产硫铵工艺；煤气脱苯采用焦油洗油洗苯工艺，富油脱苯采用管式炉加热及带萘油侧线的单塔生产粗苯工艺。
第二焦化厂循环氨水余热采暖的研究与应用
焦化企业是能源消耗 大户 ． 低吨产品能耗 、 降 汽耗 对企业 的可持续 发展起 着重要 的作用 。我 厂利用 焦炉循环氨水余热采 暖 ， 既解决 了本 厂
的生产用汽 ， 又减 少生产蒸汽 锅炉的 Ｃ ： Ｏ 的排 放 ， 同行 企业开 辟 了一 为 条大胆 尝试之路 。以循环经济理念实施节能降耗和污染物源头 的有效控 制， 推动 了清洁生产的深入开展 ． 进一步提升了企业可持续发展的能力 。
维普资讯
科技情报开发与经济
文 章编 号 ：０ ５ ６ ３ （０ ７ ３ — ４ — ３ １０ — ０ ３ ２ ０ ）３ ０１５ ０
Ｓ ＩＴ Ｃ Ｆ Ｒ ＴＯ Ｅ Ｅ Ｏ Ｍ Ｎ Ｃ— Ｅ Ｈ Ｉ Ｏ ＭＡ ＩＮＤ Ｖ Ｌ Ｐ Ｅ Ｔ＆Ｅ Ｏ Ｏ Ｙ Ｎ ＣＮ Ｍ
23可利用焦炉循环氨水余热量从焦炉炭化室出来的荒煤气在集气管和桥管连接处被循环氨水喷洒冷却温度由700800降至7585来自焦炉的荒煤气与焦油氨水沿吸煤气管至气液分离器经气液分离器后焦油氨水混合液首先进入焦油渣分离箱在此焦油氨水与焦油渣按自重分层焦油氨水靠自流进入焦油氨水分离槽在此进行氨水和焦油进一步分离焦油渣上部的氨水流入焦油氨水分离槽下部的循环氨水中间槽再由循环氨水泵送至焦炉集气管循环喷洒冷却煤气而循环氨水余热就是在氨水泵后分支管道通过换热器换出76706的热量用于采暖
中的 利 用过 程 。 关 键 词 ： 环氨 水 ； 热 器 ； 热采 暖 循 换 余
中 图 分 类 号 ：Ｕ ３＋ Ｔ ８ ３． ３
文 献 标 识 码 ： Ａ
以煤气放 出大量的显热 ， 氨水大量蒸发 ， 快速进行着传热和传质过程。传
１ 背景 材料
太原煤 炭气化 股份有 限公司第二焦化 厂是 连续性生产 的化工 企业 ， 担负 着太原 市城 市煤气供 应近一半 的任 务 ，现有 两座 ５ ０孔 Ｊ ６ Ｎ ０型焦 炉， 年产干全焦 ９ ． ｔ我厂 于 ２ ０ 年 ｌ ３６万 ， ０１ ２月 ２ ３１ ３开工建设 ，０ ３年 ４ ２０ 月３ ０日开始 ｝焦送气 。因公 司电厂统 一供 应附近 ４个单位 的蒸汽 ， ｆ ｊ 而电 厂的供气能力有 限， 厂 ３ 生产用 蒸汽必 须从选煤 厂 、 我 ０ 运输 部采暖用
典型焦炉煤气净化工艺流程
项目五 典型焦炉煤气净化工艺流程
焦煤煤气的净化工艺通常根据不同的洗氨与回收方法，采用下列两种不 同的流程。
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项目五 典型焦炉煤气净化工艺流程
煤在焦炉炭化室内隔绝空气和高温条件下进行干馏时，产生的气体产物 为荒煤气(荒煤气的组成见表3-5-1),荒煤气在集气管内受到循环氨水喷洒 温度由650℃~700℃降至80℃~85℃，然后经煤气主管道进入回收系统 的气液分离器。在此煤气与液体进行分离，液体部分进入机械化澄清槽， 液体部分的焦油沉在槽底，氨水部分在上层，自流到氨水循环槽内，再 用氨水泵输送到焦炉集气管内喷洒;焦油由泵抽出送到焦油贮槽内脱水后 外销。(煤气)气体部分将进入3台并联的主管初冷器，在此冷却到 30℃~35℃，然后再进入横管冷却器，进行二次冷却，同时喷淋液对煤 气进行洗涤。
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项目五 典型焦炉煤气净化工艺流程
煤气从横管出来后由鼓风机压送到后续工序，在机后，煤气相继经过洗 萘塔、3个洗氨塔、两个洗苯塔，煤气得到净化后送入罐区。
此外，还含有少量轻吡啶盐基(0. 4~0. 6 g/Nm3 )、二硫化碳、噻吩等， 其含量为2~2. 5 g/Nm3和其他化合物。
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图3-5-1焦炉煤气净化工艺流程之一
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图3-5-2焦炉煤气净化工艺流程之二
返回Βιβλιοθήκη 图3-5-3鼓风机前冷凝系统流程图
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图3-5 -4鼓风机后煤气洗涤系统流程图
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表3-5-1荒煤气的组成
焦炉煤气净化处理技术的相关分析
焦炉煤气净化处理技术的相关分析摘要：焦炉煤气是炼焦过程中产生的副产品，其成分复杂，含有多种杂质，必须进行净化处理，才能加以回收利用，以实现节能减排，提高资源利用效率。
焦炉煤气的净化处理，包含焦化厂的初步净化处理以及下游企业的精净化处理，本文重点对焦化厂对焦炉煤气初步净化处理的技术细节进行了分析，明确了其中的一些关键技术节点。
关键词：焦炉煤气；净化处理；技术细节在炼焦过程当中会产生一种副产品，即焦炉煤气，焦炉煤气是多种气体的混合产物，其主要成分为H2、CO、CO2、CH4、C2H6、N2等，其中H2、CO、CH4、C2H6为可燃气体。
同时含有多种杂质，主要有：焦油、笨、萘、无机硫、有机硫、氨、氰化氢等。
焦炉煤气的性质是一种高热值煤气，可作为燃料，也可作为化工产品的原料，但在使用前必须要净化，除去其中的杂质，满足生产要求和环保要求。
我们公司作为焦化厂的下游企业，是利用焦化厂多余的焦炉煤气制合成天然气。
焦化厂有自己的化产车间，对焦炉煤气进行了初步净化处理，脱除了焦炉煤气中大量的焦油、笨、无机硫、氨等。
焦炉煤气进入我们公司的装置后，再进行变温吸附脱焦油和萘、水洗脱氨、常温粗脱硫、加氢脱硫等精净化处理。
焦化厂对焦炉煤气初步净化处理技术的好坏，直接决定了出焦化厂的焦炉煤气杂质含量的高低，这是我们公司装置是否能够长周期稳定运行的重要因素，是我们公司是否能够产生较好经济效益的关键。
一、关于焦炉煤气净化处理焦炉煤气中含有大量对大气不友好的杂质，据不完全统计，焦炉煤气年均产量高达110万立方，在炼焦过程中正常消耗一部分，还有一部分大约60万立方的量，若不进行净化处理将直接排放至大气中，不仅浪费资源，更是对大气造成严重污染。
焦炉煤气中的H2、CO、CH4、C2H6，是可燃气体，使焦炉煤气可以作为炼焦过程的燃料气体，但还有一些杂质，比如焦油、笨、萘、无机硫、有机硫、氨、氰化氢等，会造成环境污染。
二、焦炉煤气初步净化处理工艺（一）焦炉煤气初步净化处理工艺的关键点焦炉煤气初步净化处理的工艺相对复杂，其中比较关键的几道工序包括，脱氨、脱苯和脱硫。
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净化焦炉煤气与循环氨水、冷凝煤焦油等沿煤气主管道进入了气液分离器，煤气与大部分的焦油、氨水、煤焦油渣等在此分离。
经气液分离器分离后的煤气进入初冷器进行冷却，煤气从横管式初冷器上端进入，下端出来，初冷器采用间壁式换热，分为两段，以充分的利用冷却水。
上段采用循环水将煤气冷却到35-40℃，下段采用低温水（16℃左右）将煤气冷却到22℃左右，煤气出了初冷器以后进入簿雾器，出去部分焦油等大分子物质后，进入电捕焦油器，煤气中没被出去的焦油等大分子物质在高压直流电场的作用下被沉积下来。
经电捕焦油器的煤气进入鼓风机，经鼓风机送入下一工段。
由于气量大本厂采用离心式鼓风机，给煤气的输送提供动力。
由于鼓风机在生产中的作用重大，鼓风工段被誉为焦化厂的心脏。
鼓冷工段主要是控制集气管的压力，保证集气管的正压，同时，保证鼓风机进口压力不要过小，一般在-0.1kp以内，防止焦炉火焰被吸入集气管发生燃烧爆炸。
脱硫工段采用HPF法脱硫，即利用焦炉煤气中的氨做吸收剂，加入对苯二酚-双环酞氰钴六磺酸铵-硫酸亚铁（简称HPF）复合型催化剂的湿式氧化脱硫法，其首先把煤气中的H2S等酸性组分转化成硫化氢铵，再在空气中氧的氧化下转化为元素硫，使脱硫效率可达99%以上。
脱硫工段有预冷塔，脱硫塔和脱硫液再生塔，气体与液体逆向接触，气体自塔底进入增加接触面积。
工人师傅操作的主要依据就是各部的压力，温度。
同时记录各处数值，做生产依据。
硫铵工段就是脱除煤气中的氨气，使之生成有用的化学产品硫酸铵。
本工段采用了喷淋式饱和器法生产硫酸铵的工艺。
来自脱硫的煤气经煤气预热器预热至60-70℃（目的：为了保证饱和器内水平衡）进入饱和器上段，煤气中的氨在上段吸收室里与喷洒的浓硫酸反应生成硫酸铵后，进入下段结晶室。
硫铵工段由于结晶，易使离心分离机阻塞，我在那里实习的时候，就发生过饱和液溢流，幸亏工人师傅及时处理，启用备用设备，维修结晶泵，没能使硫铵溶液蔓延，影响生产。
粗苯工段是回收粗苯，在生产中具有重要意义，采用贫油洗苯，富油解吸脱苯的方法，煤气进入粗苯工段后首先进入终冷塔降温，煤气从终冷塔下部进入上端出来，终冷塔下段采用37℃循环水冷却，上段采用24℃循环水冷却，冷却后煤气温度达到27℃左右，煤气进入洗苯塔，在洗苯塔内与贫油逆向接触，贫油吸收煤气中的苯等物质，变成富油，煤气则得到了净化，经洗苯塔脱完粗苯的煤气进入气柜工段。
富油经过油气换热，再经管式炉加热到180-185℃后，进入脱苯塔进行解吸，苯从富油中解吸出来，富油变成贫油循环使用，解吸出的苯经静置脱水后，泵入油库工段进行储存。
污水处理工段承担着全厂的生活污水和生产污水的处理，也是全厂的试点部门。
本工段在原有的A-O-A污水处理系统的基础上，有进一步增设了污水深度处理装置，使厂区污水达到零排放。
污水初步处理分三个阶段：预处理，生化处理，深度处理。
净化车间的净化工艺虽然与我们以后生产接触的工艺不同，可是他的操作，例如离心泵吹扫，管道的吹扫，DCS集散型自动化控制系统，都与我们相关。