合成氨廢水的處理

1、 合成氨廢水的處理摘要：本文主要對(duì)合成氨廢水的處理現(xiàn)狀進(jìn)行介紹，并結(jié)合國(guó)一些合成氨工業(yè)的具體工藝流程進(jìn)行介紹：我國(guó)現(xiàn)主要以生物技術(shù)處理含氨氮的廢水，以A/O工藝為基礎(chǔ)做了創(chuàng)新。關(guān)鍵詞：合成氨廢水；CASS；工藝流程 前言合成氨工業(yè)是基本的無機(jī)化工工業(yè)之一，我國(guó)對(duì)氨產(chǎn)品的需求很高，帶動(dòng)了合成氨工業(yè)的大力發(fā)展，但同時(shí)伴隨著廢水的處理問題。合成氨廢水的最大特點(diǎn)是高氨氮，如果不加處理直接排入水體會(huì)造成水體的富營(yíng)養(yǎng)化，破壞水體的自然狀態(tài)；如果直接排入混合污水處理廠，則會(huì)引起較大的氨氮沖擊負(fù)荷，因此需預(yù)先在廠進(jìn)行處理。1 廢水來源及特點(diǎn)1.1 來源煤焦造氣生產(chǎn)合成氨工藝廢水主要來自3個(gè)部分：氣化工序產(chǎn)生的

2、脫硫廢水；脫硫工序產(chǎn)生脫硫廢水;銅洗工序產(chǎn)生的含氨廢水。油造氣生產(chǎn)合成氨的廢水,主要來自除炭工序產(chǎn)生的碳黑廢水及含氰廢水;脫硫工序產(chǎn)生的脫硫廢水;以及在脫除有機(jī)硫過程中產(chǎn)生的低壓變換冷凝液及甲烷化冷凝液,即含氨廢水。氣制合成氨工藝廢水,主要是脫硫工序產(chǎn)生的脫硫廢水及銅洗工序產(chǎn)生的含氨廢水,以及在脫除有機(jī)硫過程中產(chǎn)生的冷凝液,即含氨廢水。碳酸氨生產(chǎn)中的廢水是尾氣洗滌塔產(chǎn)生的含氨廢水;尿素生產(chǎn)中的廢水主要是蒸餾和蒸發(fā)工序產(chǎn)生的解吸液和真空蒸發(fā)工序產(chǎn)生的含氨廢水。硝酸銨生產(chǎn)中的廢水主要是真空蒸發(fā)工序產(chǎn)生的含氨廢水。歸納起來,氮肥工業(yè)廢水按其性質(zhì)可分為煤造氣含氰廢水、油造氣碳黑廢水、含硫廢水和含氨廢水

3、,其中以造氣廢水和含氨廢水的水環(huán)境影響最大。1.2特點(diǎn)合成氨工業(yè)廢水中氨氮濃度較高,COD、BOD偏低,采用生物脫氮工藝一般需要投加碳源和堿;廢水中含有一定量的礦物油、硫化物和氰化物,進(jìn)行生物脫氮前一般應(yīng)進(jìn)行適當(dāng)?shù)念A(yù)處理。2 廢水處理發(fā)展現(xiàn)狀目前，含氨氮廢水的處理技術(shù)，有空氣蒸汽氣提法、吹脫法、離子交換法、生物合成硝化法、化學(xué)沉淀法等，但均有不足之處，如氣提法能耗高、容易結(jié)垢，并且必須進(jìn)行后處理，否則會(huì)產(chǎn)生二次污染。用吹脫法處理高氨氮廢水，其能量消耗高，產(chǎn)生大氣污染；吹脫法需要在 pH 高于的條件下才能實(shí)現(xiàn)，用石灰調(diào)整 pH 值會(huì)使吹脫塔結(jié)垢，因此吹脫法的應(yīng)用受到限制；吹脫效果還受到水溫的影響

4、；另外，由于吹脫塔的投資很高，維護(hù)不方便，國(guó)外一些吹脫塔基本上都己停運(yùn)行。吸附法受平衡過程控制，不可能除去廢水中少量的氨氮，離子交換法樹脂用量較大，再生頻繁，廢水需預(yù)處理除去懸浮物。生物硝化反硝化法是現(xiàn)階段較為經(jīng)濟(jì)有效的方法，工藝較為成熟，并已進(jìn)人工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域，但該法的缺點(diǎn)是溫度及廢水中的某些組分較易干擾進(jìn)程，且占地面積大、反應(yīng)速度慢、污泥馴化時(shí)間長(zhǎng)，對(duì)高濃度氨氮廢水的處理效果不夠理想；常規(guī)的化學(xué)沉淀法采用鐵鹽、鋁鹽、石灰法，將產(chǎn)生大量的污泥，這些污泥的濃縮脫水性能較差，給整個(gè)工藝增加困難。上述方法的共同不足之處是處理后的氨氮無法回收利用1?；诳沙掷m(xù)發(fā)展觀念，在高濃度氨氮廢水處理方面，不僅要

5、追求高效脫氮的環(huán)境治理目標(biāo)，還要追求節(jié)能減耗、避免二次污染、充分回收有價(jià)值的氨資源等更高層次的環(huán)境經(jīng)濟(jì)效益目標(biāo)，才是治理高濃度氨氮廢水的比較理想的技術(shù)發(fā)展方向2。3 工程設(shè)計(jì)實(shí)例3.1 CASS生化反應(yīng)實(shí)例分析3.1.1廢水來源污水來自全廠綜合排水，總排污水120m3/h:包括各生產(chǎn)車間跑，冒，滴，漏產(chǎn)生的廢水及地面沖洗水。主要成分是高濃度的有機(jī)物(COD/BOD)、氨氮和石油類，且含有一定量的懸浮物。3.1.2污水水質(zhì)分析從進(jìn)水水質(zhì)成分來看，污水的主要成分是高濃度的有機(jī)物(COD/BOD)、氨氮和石油類。由于石油類濃度高達(dá)200mg/L，直接進(jìn)人生化處理將影響生化處理的運(yùn)行，直至整個(gè)生化處理

6、癱瘓，因此在進(jìn)人生化處理系統(tǒng)前必須對(duì)石油類進(jìn)行預(yù)處理，預(yù)處理的方法為前級(jí)加隔油池，后再進(jìn)人組合氣浮裝置處理。另外由于COD和氨氮濃度均高，需采用CASS法，去除COD和部分氨氮，并在其后加一級(jí)MBBR生物接觸池，強(qiáng)化氨氮的去除效果以及SS的去除，后再送到BSK一120D一體化凈水器處理，這樣出水即可達(dá)到循環(huán)冷卻系統(tǒng)補(bǔ)充水水質(zhì)要求【3】。3.1.3主要構(gòu)筑物及最核心構(gòu)筑物簡(jiǎn)介主要由格柵槽、調(diào)節(jié)池、隔油池、混凝反應(yīng)池、組合氣浮、費(fèi)油收集池、CASS生化反應(yīng)系統(tǒng)、曝氣系統(tǒng)、中間水池1,2、BSK一體化凈水器等構(gòu)成(圖一)。圖一 工藝流程方框圖其中CASS是核心構(gòu)筑物。在該反應(yīng)系統(tǒng)中將完成污水中BOD

7、、COD、NH3一N和SS的去除。反應(yīng)池按進(jìn)水曝氣、沉淀、排水、閑置四個(gè)階段的時(shí)間順序運(yùn)行，其中沉淀、排水和閑置階段不曝氣。由于本污水處理廠的污水系含氨氮的化工廢水，COD和氨氮含量較高，成分變化不穩(wěn)定，需要強(qiáng)化曝氣，因此設(shè)計(jì)曝氣時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)，設(shè)計(jì)的曝氣時(shí)間為3h。選定各階段運(yùn)行時(shí)間為:進(jìn)水曝氣3h，沉淀1.sh，排水lh，閑置0.5h(用于系統(tǒng)調(diào)整)，操作周期為6h。由于日處理污水規(guī)模為2880擴(kuò)，則每1周期處理的污水量為720廳，考慮到進(jìn)水、排水以及系統(tǒng)運(yùn)行的連續(xù)性，設(shè)計(jì)將CASS反應(yīng)系統(tǒng)分為2個(gè)序列，每個(gè)反應(yīng)序列周期處理水量為3印耐，設(shè)計(jì)的進(jìn)水流量3印擴(kuò)/周期(3h)，排水流量為360m

8、3/h。處理后的上清液排人中間水池，供MBBR生物接觸池處理。出水采用灌水器，運(yùn)行采用PLC全自動(dòng)控制。3.2 MAPA/O 工藝處理合成氨廢水的工程實(shí)踐。3.2.1廢水情況該化工企業(yè)年生產(chǎn)能力為 5 萬(wàn) t 總氨，其中液氨的生產(chǎn)能力為 3 萬(wàn) t/a，聯(lián)醇 2 萬(wàn) t/a。進(jìn)入終端廢水處理站的生產(chǎn)廢水主要為造氣循環(huán)外排水、壓縮機(jī)排油廢水、軟水處理系統(tǒng)所產(chǎn)生的濃水、合成循環(huán)外排水、聯(lián)合廠房沖洗水、脫硫、焦炭過濾器外排冷凝水?；旌蠌U水水量為 1 200 m3/d，廢水水質(zhì)為：pH 為 89.5，COD 為 340 mg/L，SS、NH3-N 質(zhì)量濃度分別為 180、510 mg/L。3.2.2主

9、要構(gòu)筑物主要由初沉池、調(diào)節(jié)池、機(jī)械反應(yīng)池、平流式沉淀池、曝氣池、缺氧池、終沉池等組成（如圖二）。圖二 廢水處理工藝流程MAP化學(xué)沉淀系統(tǒng)采用 MgO+H3PO4的藥劑組合，反應(yīng)藥劑摩爾比取 Mg2+：NH4+：PO43-=1.2：1：0.8。在 pH 為 9.0，進(jìn)水溫度 1930 ，機(jī)械反應(yīng)池?cái)嚢杷俣?100 r/min，反應(yīng)時(shí)間 50 min，沉淀池沉淀時(shí)間10 h 等運(yùn)行條件下，化學(xué)沉淀系統(tǒng) NH3-N 去除率穩(wěn)定在 62.9%。運(yùn)行費(fèi)用較低，處理 1 t 氨氮質(zhì)量濃度為 510 mg/L（以 N 計(jì)）的合成氨廢水，運(yùn)行費(fèi)用為3.45 元4。3.3 工藝在合成氨廢水處理中的應(yīng)用3.3.1

10、工程概況該企業(yè)合成氨生產(chǎn)能力為，其中液氨為、甲醇為、碳酸氫銨為。廢水主要來自脫硫凈化、壓縮、變換、合成、甲醇等工段，水量為，主要污染物為、氨氮、懸浮物和硫化物等【5】。3.3.2廢水處理工藝廠區(qū)廢水首先通過格柵去除較大懸浮物后進(jìn)入調(diào)節(jié)池，經(jīng)廢水提升泵打入隔油沉淀池，出水自流到水解酸化池，再由廢水提升泵打入反應(yīng)池進(jìn)行曝氣、沉淀潷水、上清液潷水到中間水池，后經(jīng)中間水泵打入曝氣生物濾池（），出水入回用水池，經(jīng)殺菌處理后由回用水泵打入廠區(qū)各回用水點(diǎn)。隔油沉淀池產(chǎn)生的沉渣和反應(yīng)池產(chǎn)生的剩余活性污泥分別通過排泥泵定期打入污泥濃縮罐，濃縮后的污泥進(jìn)入污泥干化場(chǎng)（如圖三）。圖三 廢水處理工藝流程工藝具有建設(shè)費(fèi)

11、用低、運(yùn)行操作靈活、去除有機(jī)物及脫氮效果好等優(yōu)點(diǎn)。工藝具有生物膜法的突出優(yōu)點(diǎn)：即處理效率高、出水水質(zhì)好、抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)、尤其對(duì)低濃度有機(jī)廢水仍有較好的去除效果，且占地面積小、操作簡(jiǎn)單等。本工程設(shè)計(jì)采用“”組合工藝處理合成氨廢水，利用兩級(jí)生化處理、雙重脫氮功能保證了出水中有機(jī)物、氨氮及的有效去除，出水水質(zhì)滿足回用水水質(zhì)要求。4 總結(jié)通過對(duì)以上三個(gè)工程工藝介紹，近年對(duì)合成氨廢水的處理主要以生物法為主，因?yàn)槠渚哂形廴拘?，可循環(huán)，符合可持續(xù)發(fā)展等的特點(diǎn)，并且由以上可知，生物在不斷得到改善。CASS 工藝是 SBR 法的一種新的變革形式，它將有機(jī)物降解、混合液沉淀于一體，設(shè)置了生物選擇區(qū)、缺氧區(qū)和好氧

12、反應(yīng)區(qū)，同時(shí)采取污泥回流措施，能夠在去除有機(jī)污染物的同時(shí)強(qiáng)化生物脫氮功能【6-11】；MAP法脫除廢水中氨氮的基本原理就是通過向廢水中投加鎂鹽和磷酸鹽，使 Mg2+、PO43-（或 HPO42-）與廢水中的NH4+發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成復(fù)鹽（MgNH4PO4·6H2O）沉淀，從而將 NH4+脫除。該方法的特點(diǎn)是可以處理各種濃度的氨氮廢水，在高效脫氮的同時(shí)能充分回收氨，所得到的沉淀物 MgNH4PO4可作為復(fù)料，因此該法具有較高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值12。此例采用 MAP-A/O 工藝對(duì)某化工廠的高濃度氨氮進(jìn)行了資源化處理；工藝具有生物膜法的突出優(yōu)點(diǎn)：即處理效率高、出水水質(zhì)好、抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)、尤其對(duì)

13、低濃度有機(jī)廢水仍有較好的去除效果，且占地面積小、操作簡(jiǎn)單等。本工程設(shè)計(jì)采用“”組合工藝處理合成氨廢水，利用兩級(jí)生化處理、雙重脫氮功能保證了出水中有機(jī)物、氨氮及的有效去除，出水水質(zhì)滿足回用水水質(zhì)要求。5 展望合成氨工業(yè)經(jīng)過幾十年來的不斷技術(shù)革新改造，污水治理工作取得了一定的成果，但是由于各企業(yè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、工藝路線與管理水平不盡相同，部分企業(yè)外排水中 COD、氨氮、硫化物等污染物質(zhì)仍存在超標(biāo)現(xiàn)象，水污染問題一直未得到有效的控制。經(jīng)濟(jì)有效的氨氮廢水資源化處理技術(shù)還需要更深入的研究，使廢水中氮、磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的回收與再生成為可能。資源化技術(shù)的開發(fā)研究將使新技術(shù)在社會(huì)效益、經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益之間找到平衡點(diǎn)，

14、實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。參考文獻(xiàn)1曾慶玲，詠梅，顧國(guó)衛(wèi)等合成氨廢水資源化處理技術(shù)研究進(jìn)展J. 環(huán)境科學(xué)與技術(shù)，2010,33(2) . 95972鐘金松，肖賢明，閔育順淺談高濃度氨氮廢水處理的可持續(xù)發(fā)展方向J. 環(huán)境科學(xué)與技術(shù)，2008,31(2) . 9294,1473素敏，邵立榮，景亮CASS工藝在合成氨廢水處理工程中的應(yīng)用J. 水處理技術(shù)，2008,34(5) . 76784偉，小利，高秀麗MAPA/O 工藝處理合成氨廢水的工程實(shí)踐J.水處理技術(shù)技術(shù)，2012,38(7) . 1331355素敏，樹余，曉玲工藝在合成氨廢水處理中的應(yīng)用J.科技大學(xué)學(xué)報(bào)，2013,34(3) . 2472506 善評(píng),喬鵬,龐艷,等. UASB-CASS 工藝處理糠醛廢水J.給水排水,2007,33(1):53-55.7 呂盛揚(yáng),何爭(zhēng)光.水解酸化 - CASS 工藝處理天然骨素生產(chǎn)廢水J.工業(yè)用水與排水,2007,38(1):92-93.8 郭長(zhǎng)虹,懷勝.水解酸化 /CASS/ 氣浮工藝對(duì)再生紙廢水的處理J.中國(guó)給水排水,2006,22(18):64-67.9 周健,會(huì)展,方春玉.水解