高濃度氨氮廢水來(lái)源甚廣,如合成氨、煤炭焦化、石油化工、制藥、食品生產(chǎn)等均產(chǎn)生大量高濃度氨氮廢水,這類(lèi)廢水不僅會(huì)引起水體富營(yíng)養(yǎng)化,造成水資源污染,而且給水處理回收利用帶來(lái)很大的困難,甚至?xí)?duì)人體和各種生物產(chǎn)生毒害作用。 本文主要討論蒸氨法在處理煤氣化工藝產(chǎn)生的工業(yè)廢水中的應(yīng)用,煤氣化生產(chǎn)工藝在現(xiàn)代工業(yè)應(yīng)用中已經(jīng)十分成熟,大約有二十多種,其生產(chǎn)過(guò)程主要包括以下環(huán)節(jié) :原煤準(zhǔn)備、氣化單元、變換單元、酸性氣體脫除單元。其中,氣化單元產(chǎn)生的粗煤氣進(jìn)行急冷和洗滌過(guò)程會(huì)產(chǎn)生大量的廢水,這些廢水成分復(fù)雜,氨氮含量很高,一經(jīng)排放會(huì)對(duì)生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生長(zhǎng)期危害。
1 裝置簡(jiǎn)介
本蒸氨裝置建成后為連續(xù)運(yùn)行生產(chǎn),處理原料為變換系統(tǒng)汽提尾氣產(chǎn)生的低溫凝液、變換尾氣進(jìn)入酸性火炬系統(tǒng)產(chǎn)生的酸性火炬氣凝液和煤氣化廢水閃蒸后的閃蒸汽體進(jìn)入高壓富氫火炬系統(tǒng)產(chǎn)生的高壓富氫凝液。 本裝置適用三種操作工況 : 工況一 :僅適用以變化系統(tǒng)產(chǎn)生的汽提尾氣凝液作為進(jìn)水。 工況二 :在工況一基礎(chǔ)上,考慮酸性氣火炬凝液進(jìn)入蒸氨系統(tǒng)。 工況三 :在工況一基礎(chǔ)上,考慮高壓富氫火炬凝液進(jìn)入系統(tǒng)。采用單塔加壓側(cè)線抽出汽提工藝,流程簡(jiǎn)單,操作方便,能耗低,酸性水經(jīng)過(guò)凈化,可達(dá)到回用指標(biāo),送至下游裝置進(jìn)行處理 ;汽提塔側(cè)線采出富氨氣,經(jīng)三級(jí)分凝和氨吸收生成 20%(wt)氨水,送至其他裝置回用。
2 工藝原理及流程
2.1 工藝原理 本 裝置 處 理的 原 料 廢水 主 要是 含 NH4HS、 (NH4)2CO3、NH4HCO3 等銨鹽水溶液,這些弱酸堿鹽在水中產(chǎn)生游離態(tài)硫化氫、氨和二氧化碳分子,是化學(xué)平衡、電離平衡和相平衡共存的復(fù)雜體系,影響體系平衡 的主要因素是濃度和分子比。對(duì)原料廢水進(jìn)行加熱可促進(jìn)水解作用,使游離的硫化氫、氨和二氧化碳分子增加,在適當(dāng)條件下游離分子可從液相轉(zhuǎn)入氣相,從而達(dá)到去除廢水中氨氮的目的。汽提過(guò)程中存在如下化學(xué)平衡 :
2.2 工藝流程 來(lái)自裝置外的變換凝液和酸性氣火炬凝液進(jìn)入原料水槽,高壓富氫火炬凝液進(jìn)入緩沖水槽,兩種廢水經(jīng)離心泵升壓后送入加壓汽提塔,在塔底用蒸汽進(jìn)行加熱汽提,塔頂酸性氣送入酸性火炬系統(tǒng),塔釜凈化水送至污水處理工段。加壓汽提塔側(cè)線采出富氨氣經(jīng)三級(jí)分凝處理后送入氨氣吸收塔,洗滌水從氨氣吸收塔頂部進(jìn)入與氨氣在塔內(nèi)逆流接觸進(jìn)行氨氣吸收,產(chǎn)生的氨水進(jìn)行回收濃縮,直至氨水合格后送至氨水罐待售。工藝流程如圖 1 所示。
3 處理效果討論
本蒸氨裝置處理原料為變換低溫凝液、高壓富氫火炬凝液和酸性火炬凝液,處理量為 30 m3/h,經(jīng)蒸氨處理后送去污水處理工段進(jìn)行后續(xù)處理。本次以蒸氨裝置運(yùn)行中的某一段時(shí)間運(yùn)行情況進(jìn)行分析討論,主要分析其高氨氮廢水處理后期氨氮含量的變換情況,其氨氮運(yùn)行分析如圖 2 所示。
由圖 2 可知 :變換 / 酸性火炬凝液原料氨氮含量非常高,在 20 000~40 000mg/L 之間,且數(shù)值波動(dòng)比較大,這與酸性火炬系統(tǒng)介質(zhì)復(fù)雜性和多樣性有很大關(guān)系,凝液氨氮含量波動(dòng)原因需進(jìn)一步做大量原料分析才能確定 ;高壓火炬凝液原料氨氮含量比較穩(wěn)定,一般在 5 000 mg/L 左右,這是因?yàn)楦邏夯鹁嬷饕獮槊簹饣ざ闻欧牛铣煞謫我?,故氨氮含量波?dòng)不大 ;兩種廢水經(jīng)蒸氨處理后氨氮含量明顯降低。 本次隨機(jī)選取五天原料廢水和處理后凈化水氨氮含量作為參考,討論本裝置對(duì)廢水氨氮去除效果,水中氨氮含量單位為 mg/L。分析數(shù)據(jù)如表 1 所示。
由表可知 :兩種高濃度氨氮廢水混合進(jìn)入蒸氨系統(tǒng)處理后,其凈化水氨氮含量< 30 mg/L,氨氮去除率達(dá)99% 以上,且氨氮含量水平穩(wěn)定,由此可知蒸氨法在處理高濃度氨氮廢水效果非常明顯。 由以上運(yùn)行數(shù)據(jù)及結(jié)果可知,蒸氨法在處理高濃度氨氮廢水效果明顯,氨氮去除率高,流程簡(jiǎn)單,易于操作,為工業(yè)應(yīng)用提供了很好的實(shí)踐基礎(chǔ)。
4 問(wèn)題及建議
本裝置目前運(yùn)行還存在以下問(wèn)題 :一是裝置處理能力偏小,處理量為 30 m3/h,這是設(shè)計(jì)瓶頸問(wèn)題,暫時(shí)不能有效改善,建議后續(xù)應(yīng)用根據(jù)自身需求合理提高設(shè)計(jì)處理量 ;二是氨水產(chǎn)品品質(zhì)不穩(wěn)定,雜質(zhì)較多,需繼續(xù)優(yōu)化調(diào)整工藝操作參數(shù),改善產(chǎn)品質(zhì)量 ;三是管線易結(jié)晶,尤其在冬季結(jié)晶風(fēng)險(xiǎn)更大,嚴(yán)重影響蒸氨裝置穩(wěn)定長(zhǎng)周期運(yùn)行,建議根據(jù)需求在管線易結(jié)晶增處增加電伴熱或蒸汽伴熱,防止管線結(jié)晶堵塞。
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