废水氨氮超标分析论文

1、 西南交通大学本科毕业设计（论文） 第II页对催化裂化烟气脱硫总排中氨氮的分析单 位: 炼油厂 姓 名: 李东升 二零一五年六月摘 要为了使催化裂化装置排入大气的烟气中硫含量合格达标,新引入了催化烟气脱硫系统使烟气得到净化，在运行期间出现了新问题，烟气脱硫总排中氨氮含量高，对水污染严重。分析得到氨氮主要来自于催化裂化加工的减压渣油，反应产生的氮氧化物随着烟气带入烟气脱硫系统造成总排水中氨氮值超标。综合考虑，用化学沉淀法来处理总排水中的氨氮具有可行性，通过投加和，使之与废水中的氨氮生成难溶的复盐Mg(简称MAP)沉淀物。从而达到从废水中脱除氮的目的。关键词：催化裂化；烟气脱硫；氨氮；化学沉淀法目

2、 录一 引言1二 氨氮的来源2二 氨氮去除的可行方法4致 谢6参考文献7第一章 绪 论2014年催化裂化装置新增烟气脱硫工艺，采用湿法洗涤工艺有效的脱除、颗粒物及氮氧化物，将大部分催化剂颗粒转移到液相中，使烟气得到净化，直排大气。但是在将烟气中的二氧化硫脱除至标准指标之内时，另一个问题也随之而来，即部分排出的烟气脱硫洗涤塔里的循环吸收液，在经过沉降、过滤、多次氧化等过程后，里面的氨氮并不能达标排放。而水体中的氨氮是指以游离氨态氮（ N）和铵盐态氮（ N)形式存在。氨氮是各类型氮中危害影响最大的一种形态，是水体受到污染的标志，其对水生态环境的危害表现在多个方面。与COD一样，氨氮也是水体中的主要

3、耗氧污染物，氨氮氧化分解消耗水中的溶解氧，使水体发黑发臭。氨氮中的非离子氨是引起水生生物毒害的主要因子，对水生生物有较大的毒害，其毒性比铵盐大几十倍。在氧气充足的情况下，氨氮可被微生物氧化为亚硝酸盐氮，进而分解为硝酸盐氮，亚硝酸盐氮与蛋白质结合生成亚硝胺，具有致癌和致畸作用。同时氨氮是水体中的营养素，可为藻类生长提供营养源，增加水体富营养化发生的几率。第二章 氨氮的来源催化裂化装置处理的原料为减压渣油，分析原料中的性质，其中：元素分析wt%C86.06H12.58N0.33S0.61表1 原料中元素成分N元素有0.33wt，研究结果表明，氮在反应过程中可转化成氨气和少量的氰化物，原料中的氮约有

4、5转化为氨，在轻燃料气中也有一定量的氨，这部分氮约占原料氮的3。以有机氮的形式存在于液体产品中的氮占原料氮的50左右，而且一般都浓集在重馏分中。约3540的氮转化到焦炭中，从而在催化剂再生过程中转化为和，主要是混合在烟气中。通常燃烧过程中生成的主要有燃料型、热力型和快速型三类。其中燃料型是燃料中的含氮化合物与氧气发生反应生成的;热力型主要是高温下空气中的氮气被氧化生成;快速型是碳氛化合物燃料的过浓预混燃烧时,经HCN、NH、N等中间产物生成的。有关催化裂化过程的产生,一般认为有两种途径。一种是在催化剂再生过程中空气中的氮热氧化的结果,即热力型;还有一种是源于原料油中的氮化物燃烧,即燃料型。研究

5、证明,原料氮才是催化裂化过程中排放的最主要来源,在催化裂化再生条件下由空气中的氮热氧化生成的N与由于原料氮而生成的相比几乎可以忽略不计。图1 再生过程焦炭中氮化物的反应历程从上表可以清晰地看出氮化物的来反应历程，催化反应部分产生的烟气经过余热锅炉回收热能，烟气中的一氧化碳在炉膛内完全燃烧转化成二氧化碳，而氮氧化物则生成氮气，但燃烧过程不完全，且出于对设备的保护，燃烧的温度不能过高，从而一部分氮氧化物随着烟气进入到烟气脱硫洗涤塔的文丘里喷射器，经循环吸收液将二氧化硫、大部分催化剂颗粒和氮氧化物带入塔底，其中一部分循环液至后续废液处理系统。污水中的颗粒物在澄清器内沉降，含水率85左右的污泥自澄清器

6、底部排出，经污泥泵增压后送至污泥脱水机中，脱水后污泥作为危废外输送出装置。澄清器顶部的清液自流送至氧化罐中，其中液体经污水循环泵抽出，与碱液混合后，返回至氧化罐内，在氧化喷嘴处与空气充分混合后排至氧化罐底部。利用氧气将污水中的亚硝酸盐氧化为硫酸盐，降低污水的COD。氮氧化物在污水中形成氨氮，大部分污水外排至污水处理场出口检测池。第三章 氨氮去除的可行方法3.1 提高燃烧室温度记录连续30天催化烟气脱硫总排水中的氨氮值并分析得到：123456789101600155513501560171016202085172087513101112131415161718192010507355303301

7、429175.491.512011621222324252627282930120.592.5170.5926790.296.4128163211表3 30天污水氨氮浓度值图2 30天污水氨氮浓度趋势从图表中，我们可以看出在装置刚开始运行阶段，氨氮值高至2000mg/L以上，属于高浓度氨氮废水。在车间调整操作，将余热锅炉的燃烧室温度提高后，氨氮值明显下降，但仍属于中浓度氨氮废水（50500mg/L）,且长期炉膛温度太高,对设备的适用寿命大大减少。3.2 化学沉淀法在查阅了诸多文献资料后，对于污水中氨氮的去除方法有多种，主要包括物理法、化学法、生物法。对于炼油化工所产生的氨氮废水必须具有处理性能

8、稳定、适用于废水的水质且经济实用。因为北方城市常年气温较低，寒冷季节较长，对于一些受温度影响的处理废水氨氮的方法并不适用。因为烟气脱硫单元中的污水处理系统，有投加絮凝剂、助凝剂，从而脱泥的工序，综合考虑，用化学沉淀法来处理污水中的氨氮具有可行性。其有沉降反应速度快、不受温度影响、操作简单可自动化控制、流程简单投资成本低等优点。化学沉淀法的机理是通过投加和，使之与废水中的氨氮生成难溶的复盐Mg(简称MAP)沉淀物。从而达到从废水中脱除氮的目的。主要反应过程:对模拟氨氮浓度值为1000mg/L的废水做试验。试验过程为：1 沉淀试剂：按 n（）:n（:n（）的理论摩尔比 1:1:1，投加不同种类的镁

9、盐（MgO、MgCl2、MgSO4）和磷酸盐（Na2HPO4·12H2O、NaH2PO4·2H2O、H3PO4），反应在 pH 值为 10 下进行，反应时间15min，搅拌速度 100r/min，进行三次重复试验得到不同沉淀剂对氨氮的去除效果。考虑对氨氮的去除率及药剂成本等方面的影响，选取Na2HPO4·12H2O 和MgCl2作为沉淀剂较为合理。2 操作条件：反应时间选择为15min最为合适，当反应时间小于15min时，所投加的药剂比为充分混合，所以氨氮去除率较低；当反应时间大于 15min，氨氮去除率和磷利用率变化不大，延长反应时间对氨氮去除效果的影响小。当搅

10、拌速度小于 100r/min时，搅拌速度不充分。则反应物料混合不均匀，导致反应不够完全；当搅拌速度大于100r/min 时，氨氮去除率与磷利用率变化不大。因此从提高反应效率角度，试验搅拌速度选取100r/min。3 实验单因素研究：对去除率影响最大的因素为PH值、n（）:n（和n（）:n（。1） 对于PH值，根据试验的反应机理可知：磷酸铵镁必须在碱性条件下才能稳定存在；pH 不同，磷酸铵镁的溶解度会有所变化；同时，pH对磷酸根的解离有较大影响，这直接影响反应平衡的移动。因此在选择pH 值的水平分别为 8.0、9.0 和 10 ，其他条件不变的情况下进行试验之后，得出PH为9时对氨氮的去除率最高

11、。2） 根据反应机理可知，n（）:n（的理论摩尔比为 1:1 时可生成 MgNH4PO4沉淀。为了使废水中的氨有效的去除，适当地提高 n（）:n（配比，能使残液中剩余的和磷的浓度降低，故选择 n（）:n（配比的水平为 1:1、1:2 和 1:3试验，在其他条件不变的情况下得到配比为1:3时最效果最佳。同样n（）:n（的配比为1:1时最合适。4 PAM（聚丙烯酰胺）是一种有机高分子絮凝剂，PAM 在溶液中具有桥联作用，该作用可以提高MgNH4PO4沉淀效率，从而提高了氨氮的去除率。确定 pH值为 9.5，Na2HPO4和 MgCl2按 n（）:n（:n（）配比为 1:1:1 投加，反应时间为20

12、min，搅拌速度为 100r/min 的条件下，改变 PAM 添加量 0、20、40、60、80、100mg/L，测定滤液N 和 P 含量。得出在 PAM 添加量小于 20mg/L 时，氨氮去除率随 PAM 投加量的增加而迅速增加，在 PAM 添加量为 20mg/L 时，氨氮去除率达到 99.01，与未添加 PAM 相比较氨氮去除率提高了 5.38，在 PAM 投加量在 20mg/L40mg/L 之间，氨氮去除率均在 99以上，当 PAM 添加量大于 40mg/L，氨氮去除率随 PAM 添加量增加，略有减小。主要因为在 PAM 添加量小于 40mg/L 时添加，随 PAM 添加溶液中絮凝剂的链

13、长增加起到了很好桥联作用，但 PAM 添加量大于40mg/L 时，溶液中絮凝剂分子链过长，发生重叠，不再增加絮凝效果，反而使氨氮去除率和磷利用率略有降低。第四章 结 论从前面实验的基础上，可以总结出 pH 值、反应药剂配比等与氨氮去除率的关系，并通过正交试验设计与单因素分析得出该方法在处理高浓度氨氮废水中最佳的条件。在 5 种沉淀剂（MgO 和 H3PO4、MgSO4和 Na2HPO4、MgSO4和 NaH2PO4、MgCl2和 Na2HPO4、MgCl2和 NaH2PO4、）中，MgCl2和 Na2HPO4为强碱盐，溶解性比较好。而且在同样的反应条件下氨氮去除率较高，所以选择 MgCl2和

14、Na2HPO4为沉淀剂。 结果表明：1.处理初始氨氮浓度为 1000mg/L 的废水，在 pH 值为 9.5，搅拌速度为 100r/min，反应时间为 15min。MgCl2和 NaH2PO4以 n（Mg2+）:n（NH4+）:n（PO43）为 1.3:1:1.1 配比投加，氨氮的去除率可达 98.87%。 2.絮凝剂（PAM）对沉淀剂有共凝效果，絮凝剂的添加能提高氨氮去除率，在n（Mg2+）:n(PO43):n(NH4+)为 1:1:1 的配比、PH值为9.5、搅拌速度为 100r/min、反应时间为 15min 的条件下，考察了聚丙烯酰胺（PAM）絮凝剂对氨氮去除率的影响，试验结果表明：在 P