煤化工高氨氮廢水處理工藝
1、概述
隨著國家對環(huán)境保護的日益重視及廢水排放標(biāo)準(zhǔn)的日益嚴(yán)苛，煤化工企業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)生的高氨氮廢水處理成為一大難題。山西晉煤天源化工有限公司生產(chǎn)廢水有兩大來源:一是原料氣壓縮排水，二是事故水池內(nèi)的廢水。原料氣壓縮排水氨氮含量在1000～3000mg/L，隨系統(tǒng)工藝變化波動較大，日常氨氮含量在1500mg/L左右、CODCr在1000mg/L左右，廢水水質(zhì)波動時對污水處理系統(tǒng)生化池的影響較大，尤其是進水中氨氮含量波動較大時(污水處理裝置進水氨氮含量要求在50～240mg/L)，不利于污水處理裝置生化系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。事故水池主要收集事故狀態(tài)下的超標(biāo)廢水及尿素裝置的超標(biāo)解吸廢液，其氨氮含量在2000mg/L、CODCr在1500mg/L左右，該廢水在污水處理裝置正常運行時逐步進行處理，但因這部分廢水中的污染物含量遠遠超出污水處理裝置的設(shè)計進水水質(zhì)指標(biāo)(CODCr≤1050mg/L、氨氮≤120mg/L)，故實際處理量較小。且隨著環(huán)保要求的日趨嚴(yán)格，對于企業(yè)而言多數(shù)情況下應(yīng)確保事故水池處于低液位狀態(tài)，而要加大廢水處理量、保持事故水池的低液位，就必須對事故水池內(nèi)的廢水進行預(yù)處理。
針對以上2種廢水氨氮含量較高的特點，公司決定上1套高氨氮廢水處理裝置，采用以分餾塔、分子磨、超級吸氨器組合的高氨氮廢水處理工藝將廢水中的氨氮含量降低后再送入污水處理裝置。該高氨氮廢水處理工藝可以將煤化工裝置產(chǎn)生的高氨氮廢水(氨氮含量在3000mg/L左右)中的氨氮含量降至50～150mg/L，從而達到污水處理裝置生化系統(tǒng)進水水質(zhì)要求，解決廢水因氨氮含量過高而無法直接進行活性污泥生化處理的問題。
2、高氨氮廢水處理工藝
高氨氮廢水處理工藝流程簡圖見圖1。廢水首先通過加藥裝置，投加聚合氯化鋁、聚丙烯酰胺、鐵粉后進入一體機，在一體機中去除部分懸浮物及少量的油后進入調(diào)節(jié)池A。廢水在調(diào)節(jié)池A經(jīng)過收集后通過提升泵Ⅰ送入到組合槽內(nèi)，在進入組合槽前投加的液堿及脫氮劑在廢水循環(huán)泵的作用下與廢水充分混合，同時廢水循環(huán)泵出口安裝有噴射器，在水力作用下抽吸分餾塔頂部的氣體，廢水反復(fù)循環(huán)。組合槽底部的水由提升泵Ⅱ送入分餾塔頂部，經(jīng)過分餾塔內(nèi)布水裝置及填料的均勻分布后，與從分餾塔底部進入的蒸汽充分接觸后逐級流向分餾塔底部，廢水中解吸出的氨氮隨著部分剩余蒸汽被廢水循環(huán)泵抽吸入組合槽內(nèi)。分餾塔底部的廢水通過提升泵Ⅲ送入分子磨頂部，在鼓風(fēng)機及蒸汽的雙重作用下，水中的氨氮被進一步去除，處理后的廢水進入調(diào)節(jié)池B，最后由提升泵Ⅳ送入污水處理綜合集水池中進行下一步處理。組合槽內(nèi)的廢水氨氮含量較高，通過分餾塔剩余的蒸汽將其溫度提升至40～60℃，在液堿及脫氮劑的作用下水中的氨氮被分離出來，經(jīng)組合槽頂部填料層后從頂部進入超級吸氨器，再經(jīng)換熱冷卻后進入氨水槽A，然后由氨水槽A底部的氨水循環(huán)泵送入超級吸氨器進行循環(huán)冷卻，最終氨水濃度逐漸提升至10%以上。
3、高氨氮廢水處理裝置運行控制要點
3.1 一體機運行控制
一體機的作用主要是除去水中的懸浮物，其進水加藥控制較關(guān)鍵。加入的聚合氯化鋁、聚丙烯酰胺主要起絮凝作用。鐵粉的作用則主要是包裹在絮凝體內(nèi)，在通過一體機時被含有磁性的轉(zhuǎn)盤吸附，然后通過刮片予以去除。因此，3種藥劑缺一不可，投加量必須均勻。經(jīng)過運行摸索，我公司將高氨氮廢水處理裝置的一體機加藥量控制為聚合氯化鋁60～70mg/L、聚丙烯酰胺14～18mg/L、鐵粉100mg/L。當(dāng)一體機進水懸浮物含量為400mg/L時，出水懸浮物含量可控制在30mg/L以下。
3.2 組合槽液位及廢水pH控制
本高氨氮廢水處理裝置組合槽液位高限為1300mm，一般控制在850mm。為減少人力消耗、實現(xiàn)組合槽液位的自動控制，提升泵Ⅰ電機轉(zhuǎn)速與組合槽液位之間設(shè)置有聯(lián)鎖。
組合槽廢水pH要求控制在10.5～11.5。在條件允許的情況下，可在加堿計量泵出口管道上安裝電動閥，電動閥開關(guān)與組合槽內(nèi)的在線pH儀之間建立聯(lián)鎖，實現(xiàn)液堿自動投加。
3.3 廢水循環(huán)泵流量控制
廢水循環(huán)泵的流量控制相當(dāng)關(guān)鍵，廢水循環(huán)量過大，噴射器抽吸能力大，分餾塔蒸汽與廢水接觸時間短，影響廢水中氨氮的解吸，且抽吸的蒸汽較多，嚴(yán)重時會造成管道振動。廢水循環(huán)量太小，分餾塔頂部剩余蒸汽及氨氣聚集，會造成分餾塔壓力高。本裝置通過調(diào)整循環(huán)泵出口壓力來控制廢水循環(huán)量，一般控制廢水循環(huán)泵出口壓力在0.78～0.81MPa。
3.4 分餾塔溫度、壓力及液位控制
分餾塔溫度主要是通過底部蒸汽閥開度控制的，蒸汽閥采用氣動閥，氣動閥與分餾塔底部的在線溫度儀聯(lián)鎖，分餾塔底部溫度一般控制在98～105℃之間，且控制分餾塔頂部與底部的溫差不超過15℃。
分餾塔壓力一般控制在-0.05～0.01MPa。
分餾塔液位高限為500mm，一般控制在280mm。由于分餾塔液位較低，須通過提升泵Ⅲ電機轉(zhuǎn)速與分餾塔液位聯(lián)鎖進行自動控制。同時，為確保提升泵Ⅲ的穩(wěn)定運行，提升泵Ⅲ設(shè)置有回流管道。
3.5 分子磨溫度控制
分子磨內(nèi)溫度一般控制在50～60℃。
3.6 裝置運行初期的調(diào)整
高氨氮廢水處理裝置運行初期，為提高氨水濃度，提高分餾塔運行效果，可將氨水槽A內(nèi)濃度較低的氨水部分送回組合槽內(nèi)，如此間隔循環(huán)幾次，廢水的氨氮去除率會有所提高。
4、運行狀況
高氨氮廢水處理裝置部分運行數(shù)據(jù)見表1?？梢钥闯?，在調(diào)節(jié)池A廢水氨氮含量2257mg/L(平均值)的情況下，經(jīng)高氨氮廢水處理裝置分餾塔處理后廢水的氨氮含量降至332.6mg/L(平均值)，經(jīng)分子磨處理后廢水的氨氮含量降至86.66mg/L(平均值)，即分餾塔的氨氮去除率=(1-332.6÷2257)×100%=85.3%，分子磨的氨氮去除率=(1-86.66÷332.6)×100%=73.9%，總氨氮去除率=(1-86.66÷2257)×100%=96.2%。
5、運行過程中出現(xiàn)的問題及處理
(1)山西晉煤天源化工有限公司高氨氮廢水處理裝置組合槽內(nèi)廢水pH控制在10.5～11.5。廢水處理裝置運行初期，由于來水Ca2+含量較高，系統(tǒng)結(jié)垢嚴(yán)重，組合槽及分餾塔內(nèi)填料堵塞頻繁。隨后，在一體機進水管線上增設(shè)了1套除垢系統(tǒng)，降低進水中Ca2+含量，其后未再出現(xiàn)類似情況。
(2)高氨氮廢水處理裝置最初使用的蒸汽為低低壓蒸汽，該低低壓蒸汽引至公司蒸汽管網(wǎng)末端，其溫度只有100～120℃、壓力在0.15～0.20MPa之間，加之冬季進水溫度低、分餾塔頂部和底部溫差大(冬季)，系統(tǒng)運行狀況不佳。隨后，在公司停車大檢修期間，將低低壓蒸汽改為低壓蒸汽，低壓蒸汽溫度在150～200℃、壓力在0.40～0.60MPa，改造后系統(tǒng)運行狀況良好。
(3)高氨氮廢水處理裝置運行初期，超級吸氨器內(nèi)的循環(huán)冷卻水由一體化冷水機系統(tǒng)進行循環(huán)冷卻，因周圍環(huán)境較差，一體化冷水機內(nèi)壓縮機損壞較快，維修頻繁，且一體化冷水機系統(tǒng)設(shè)計能力偏小。此后，將超級吸氨器改用地表水(地表水指廠區(qū)內(nèi)主要生產(chǎn)用水，區(qū)別于地下井水。生產(chǎn)用水主要從水庫引水，因而廠內(nèi)稱作地表水)直接進行冷卻，換熱后的地表水直接送回用水池予以回收利用。
6、效益分析
6.1 環(huán)保效益
高氨氮廢水處理裝置投運以來，污水處理裝置進水水質(zhì)較穩(wěn)定，生化系統(tǒng)進水氨氮含量維持在100～120mg/L，確保了污水處理裝置的穩(wěn)定運行。
事故水池內(nèi)廢水經(jīng)預(yù)處理后，能確保事故水池廢水1～3m3/h的處理量，從而可有效地控制事故水池的液位，滿足安全環(huán)保方面的要求，避免環(huán)保事故的發(fā)生。
6.2 經(jīng)濟效益
高氨氮廢水處理裝置投運后，可產(chǎn)生濃度10%以上的氨水10t/d，此氨水送至2套煙氣脫硫系統(tǒng)使用，可有效降低煙氣脫硫系統(tǒng)的運行成本，帶來較好的經(jīng)濟效益。
此外，分餾塔溫度與蒸汽調(diào)節(jié)閥聯(lián)鎖，實現(xiàn)分餾塔溫度的自動控制，分餾塔液位與提升泵Ⅲ電機轉(zhuǎn)速也通過聯(lián)鎖而實行自動控制，操作管理方便，人員勞動強度低。
7、結(jié)束語
本高氨氮廢水處理裝置工藝流程簡單，設(shè)備占地面積小、投資少，應(yīng)用于山西晉煤天源化工有限公司后，不僅可將煤化工裝置高氨氮廢水處理至滿足污水處理裝置生化系統(tǒng)的進水水質(zhì)要求，而且可回收濃度10%以上的氨水用于煙氣脫硫系統(tǒng)以降低其運行成本?？傊?，本廢水處理工藝適用于煤化工裝置高氨氮廢水的預(yù)處理，具有顯著的環(huán)保效益和經(jīng)濟效益。(來源：山西晉煤天源化工有限公司)