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1。
1来源
煤焦造气生产合成氨工艺废水主要来自3个部分:
气化工序产生的脱硫废水;
脱硫工序产生脱硫废水;
铜洗工序产生的含氨废水。
油造气生产合成氨的废水,主要来自除炭工序产生的碳黑废水及含氰废水;
脱硫工序产生的脱硫废水;
以及在脱除有机硫过程中产生的低压变换冷凝液及甲烷化冷凝液,即含氨废水.
气制合成氨工艺废水,主要是脱硫工序产生的脱硫废水及铜洗工序产生的含氨废水,以及在脱除有机硫过程中产生的冷凝液,即含氨废水.
碳酸氨生产中的废水是尾气洗涤塔产生的含氨废水;
尿素生产中的废水主要是蒸馏和蒸发工序
产生的解吸液和真空蒸发工序产生的含氨废水.硝酸铵生产中的废水主要是真空蒸发工序产生的含氨废水。
归纳起来,氮肥工业废水按其性质可分为煤造气含氰废水、油造气碳黑废水、含硫废水和含氨废水,其中以造气废水和含氨废水的水环境影响最大。
2特点
合成氨工业废水中氨氮浓度较高,COD、BOD偏低,采用生物脱氮工艺一般需要投加碳源和碱;
废水中含有一定量的矿物油、硫化物和氰化物,进行生物脱氮前一般应进行适当的预处理。
2废水处理发展现状
目前,含氨氮废水的处理技术,有空气蒸汽气提法、吹脱法、离子交换法、生物合成硝化法、化学沉淀法等,但均有不足之处,如气提法能耗高、容易结垢,并且必须进行后处理,否则会产生二次污染.用吹脱法处理高氨氮废水,其能量消耗高,产生大气污染;
吹脱法需要在pH高于的条件下才能实现,用石灰调整pH值会使吹脱塔结垢,因此吹脱法的应用受到限制;
吹脱效果还受到水温的影响;
另外,由于吹脱塔的投资很高,维护不方便,国外一些吹脱塔基本上都己停运行.吸附法受平衡过程控制,不可能除去废水中少量的氨氮,离子交换法树脂用量较大,再生频繁,废水需预处理除去悬浮物。
生物硝化反硝化法是现阶段较为经济有效的方法,工艺较为成熟,并已进人工业应用领域,但该法的缺点是温度及废水中的某些组分较易干扰进程,且占地面积大、反应速度慢、污泥驯化时间长,对高浓度氨氮废水的处理效果不够理想;
常规的化学沉淀法采用铁盐、铝盐、石灰法,将产生大量的污泥,这些污泥的浓缩脱水性能较差,给整个工艺增加困难。
上述方法的共同不足之处是处理后的氨氮无法回收利用[1].
基于可持续发展观念,在高浓度氨氮废水处理方面,不仅要追求高效脱氮的环境治理目标,还要追求节能减耗、避免二次污染、充分回收有价值的氨资源等更高层次的环境经济效益目标,才是治理高浓度氨氮废水的比较理想的技术发展方向[2]。
3工程设计实例
3.1CASS生化反应实例分析
3。
1.1废水来源
污水来自全厂综合排水,总排污水120m3/h:
包括各生产车间跑,冒,滴,漏产生的废水及地面冲洗水。
主要成分是高浓度的有机物(COD/BOD)、氨氮和石油类,且含有一定量的悬浮物。
2污水水质分析
从进水水质成分来看,污水的主要成分是高浓度的有机物(COD/BOD)、氨氮和石油类.由于石油类浓度高达200mg/L,直接进人生化处理将影响生化处理的运行,直至整个生化处理瘫痪,因此在进人生化处理系统前必须对石油类进行预处理,预处理的方法为前级加隔油池,后再进人组合气浮装置处理。
另外由于COD和氨氮浓度均高,需采用CASS法,去除COD和部分氨氮,并在其后加一级MBBR生物接触池,强化氨氮的去除效果以及SS的去除,后再送到BSK一120D一体化净水器处理,这样出水即可达到循环冷却系统补充水水质要求【3】.
3主要构筑物及最核心构筑物简介
主要由格栅槽、调节池、隔油池、混凝反应池、组合气浮、费油收集池、CASS生化反应系统、曝气系统、中间水池1,2、BSK一体化净水器等构成(图一)。
图一工艺流程方框图
其中CASS是核心构筑物.在该反应系统中将完成污水中BOD、COD、NH3一N和SS的去除。
反应池按进水曝气、沉淀、排水、闲置四个阶段的时间顺序运行,其中沉淀、排水和闲置阶段不曝气。
由于本污水处理厂的污水系含氨氮的化工废水,COD和氨氮含量较高,成分变化不稳定,需要强化曝气,因此设计曝气时间相对较长,设计的曝气时间为3h。
选定各阶段运行时间为:
进水曝气3h,沉淀1。
sh,排水lh,闲置0.5h(用于系统调整),操作周期为6h。
由于日处理污水规模为2880扩,则每1周期处理的污水量为720厅,考虑到进水、排水以及系统运行的连续性,设计将CASS反应系统分为2个序列,每个反应序列周期处理水量为3印耐,设计的进水流量3印扩/周期(3h),排水流量为360m3/h。
处理后的上清液排人中间水池,供MBBR生物接触池处理.出水采用灌水器,运行采用PLC全自动控制。
2MAP-A/O工艺处理合成氨废水的工程实践.
3.2.1废水情况
该化工企业年生产能力为5万t总氨,其中液氨的生产能力为3万t/a,联醇2万t/a。
进入终端废水处理站的生产废水主要为造气循环外排水、压缩机排油废水、软水处理系统所产生的浓水、合成循环外排水、联合厂房内冲洗水、脱硫、焦炭过滤器外排冷凝水。
混合废水水量为1200m3/d,废水水质为:
pH为8~9。
5,COD为340mg/L,SS、NH3—N质量浓度分别为180、510mg/L。
2。
2主要构筑物
主要由初沉池、调节池、机械反应池、平流式沉淀池、曝气池、缺氧池、终沉池等组成(如图二)。
图二废水处理工艺流程
MAP化学沉淀系统采用MgO+H3PO4的药剂组合,反应药剂摩尔比取Mg2+:
NH4+:
PO43—=1。
2:
1:
0.8。
在pH为9。
0,进水温度19~30℃,机械反应池搅拌速度100r/min,反应时间50min,沉淀池沉淀时间10h等运行条件下,化学沉淀系统NH3-N去除率稳定在62。
9%。
运行费用较低,处理1t氨氮质量浓度为510mg/L(以N计)的合成氨废水,运行费用为3.45元[4]。
3CASS+BAF工艺在合成氨废水处理中的应用
3.3.1工程概况
该企业合成氨生产能力为100kt/a,其中液氨为50kt/a、甲醇为40kt/a
、碳酸氢铵为40kt/a.废水主要来自脱硫净化、压缩、变换、合成、甲醇等工段,水量为200m3/d,主要污染物为COD、氨氮、悬浮物和硫化物等【5】.
3.2废水处理工艺
厂区废水首先通过格栅去除较大悬浮物后进入调节池,经废水提升泵打入隔油沉淀池,出水自流到水解酸化池,再由废水提升泵打入CASS反应池进行曝气、沉淀滗水、上清液滗水到中间水池,后经中间水泵打入曝气生物滤池(BAF),出水入回用水池,经杀菌处理后由回用水泵打入厂区各回用水点。
隔油沉淀池产生的沉渣和CASS反应池产生的剩余活性污泥分别通过排泥泵定期打入污泥浓缩罐,浓缩后的污泥进入污泥干化场(如图三).
图三废水处理工艺流程
CASS工艺具有建设费用低、运行操作灵活、去除有机物及脱氮效果好等优点.BAF工艺具有生物膜法的突出优点:
即处理效率高、出水水质好、抗冲击负荷能力强、尤其对低浓度有机废水仍有较好的去除效果,且占地面积小、操作简单等.本工程设计采用“CASS+BAF"
组合工艺处理合成氨废水,利用两级生化处理、双重脱氮功能保证了出水中有机物、氨氮及SS的有效去除,出水水质满足回用水水质要求。
4总结
通过对以上三个工程工艺介绍,近年对合成氨废水的处理主要以生物法为主,因为其具有污染小,可循环,符合可持续发展等的特点,并且由以上可知,生物法正在不断得到改善。
CASS工艺是SBR法的一种新的变革形式,它将有机物降解、混合液沉淀于一体,设置了生物选择区、缺氧区和好氧反应区,同时采取污泥回流措施,能够在去除有机污染物的同时强化生物脱氮功能【6-11】;
MAP法脱除废水中氨氮的基本原理就是通过向废水中投加镁盐和磷酸盐,使Mg2+、PO43—(或HPO42—)与废水中的NH4+发生化学反应,生成复盐(MgNH4PO4·
6H2O)沉淀,从而将NH4+脱除。
该方法的特点是可以处理各种浓度的氨氮废水,在高效脱氮的同时能充分回收氨,所得到的沉淀物MgNH4PO4可作为复合肥料,因此该法具有较高的经济价值[12]。
此例采用MAP-A/O工艺对河南某化工厂的高浓度氨氮进行了资源化处理;
BAF工艺具有生物膜法的突出优点:
即处理效率高、出水水质好、抗冲击负荷能力强、尤其对低浓度有机废水仍有较好的去除效果,且占地面积小、操作简单等。
本工程设计采用“CASS+BAF"
组合工艺处理合成氨废水,利用两级生化处理、双重脱氮功能保证了出水中有机物、氨氮及SS的有效去除,出水水质满足回用水水质要求。
5展望
合成氨工业经过几十年来的不断技术革新改造,污水治理工作取得了一定的成果,但是由于各企业产品结构、工艺路线与管理水平不尽相同,部分企业外排水中COD、氨氮、硫化物等污染物质仍存在超标现象,水污染问题一直未得到有效的控制。
经济有效的氨氮废水资源化处理技术还需要更深入的研究,使废水中氮、磷等营养物质的回收与再生成为可能。
资源化技术的开发研究将使新技术在社会效益、经济效益和生态效益之间找到平衡点,实现可持续发展。
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