合成氨废水的处理

合成氨废水的处理摘要：本文主要对合成氨废水的处理现状进行介绍，并结合国内一些合成氨工业的具体工艺流程进行介绍：我国现主要以生物技术处理含氨氮的废水，以A/O工艺为基础做了创新。关键词：合成氨废水；CASS；工艺流程 前言 合成氨工业是基本的无机化工工业之一，我国对氨产品的需求很高，带动了合成氨工业的大力发展，但同时伴随着废水的处理问题。合成氨废水的最大特点是高氨氮，如果不加处理直接排入水体会造成水体的富营养化，破坏水体的自然状态；如果直接排入混合污水处理厂，则会引起较大的氨氮冲击负荷，因此需预先在厂内进行处理。1 废水来源及特点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。1.2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3.1 CASS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。3.1.2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】。3.1.3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。3.2 MAPA/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 1 200 m3/d，废水水质为：pH 为 89.5，COD 为 340 mg/L，SS、NH3-N 质量浓度分别为 180、510 mg/L。3.2.2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 1930 ，机械反应池搅拌速度 100 r/min，反应时间 50 min，沉淀池沉淀时间10 h 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 1 t 氨氮质量浓度为 510 mg/L（以 N 计）的合成氨废水，运行费用为3.45 元4。3.3 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，其中液氨为、甲醇为、碳酸氢铵为。废水主要来自脱硫净化、压缩、变换、合成、甲醇等工段，水量为，主要污染物为、氨氮、悬浮物和硫化物等【5】。3.3.2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（），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。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“”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（MgNH4PO46H2O）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；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“”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。参考文献1曾庆玲，李咏梅，顾国卫等合成氨废水资源化处理技术研究进展J. 环境科学与技术，2010,33(2) . 95972钟金松，肖贤明，闵育顺浅谈高浓度氨氮废水处理的可持续发展方向J. 环境科学与技术，2008,31(2) . 9294,1473冯素敏，邵立荣，杨景亮CASS工艺在合成氨废水处理工程中的应用J. 水处理技术，2008,34(5) . 76784刘伟，李小利，高秀丽MAPA/O 工艺处理合成氨废水的工程实践J.水处理技术技术，2012,38(7) . 1331355冯素敏，曹树余，秦晓玲工艺在合成氨废水处理中的应用J.河北科技大学学报，2013,34(3) . 2472506 李善评,乔鹏,庞艳,等. UASB-CASS 工艺处理糠醛废水J.给水排水,2007,33(1):53-55.7 吕盛扬,何争光.水解酸化 - CASS 工艺处理天然骨素生产废水J.工业用水与排水,2007,38(1):92-93.8 郭长虹,刘怀胜.水解酸化 /CASS/ 气浮工艺对再生纸废水的处理J.中国给水排水,2006,22(18):64-67.9 周健,张会展,方春玉.水