含高氨氮废水处理方案

PAGEPAGE16含高氨废水蒸氨处理系统可行性设计方案【初步设计】项目使用单位：越南河内市碧越清萍股份有限公司项目设计制造：中国洪湖市博达石化设备有限公司二000年五月二十八日目录TOC\o"1-2"\h\z一、焦化废水处理方案 1.1概述 21.2蒸氨塔方案 2二、蒸氨处理工艺流程 42.1工艺流程简图 5三、工艺设计说明 53.1设计能力 53.2原料及能耗 53.3工艺特点 63.4专业设备特点 63.5设备选型 6四、建筑结构及平面布置 7五、电气、仪表及自动控制 75.1电气 75.2仪表及自动控制 7六、环境保护、劳动安全及消防 8七、工作制度及定员 87.1工作制度 87.2劳动定员 8八、公用及辅助工程（略） 9九、工艺设备一览表及投资 10十、技术经济 1110.1投资估算 1110.2经济分析结论 11十一、项目进度计划 11十二、质量保证和服务承诺 11●BDZA蒸氨塔特点介绍 13●氨分缩器的特点 14一、含氨废水处理方案1．1概述含氨废水是污染物浓度高、色度大，毒性大且难以降解的典型有机废水，即使作为熄焦用水，也会对熄焦、输筛焦系统的设施造成腐蚀。各公司的焦化废水处理方式，根据各企业自身的情况不同，会采用不同的工艺流程。通常系通过水质调节、厌氧水解酸化、缺氧生物脱氮、好氧生物的硝化、泥水分离、混合反应、后混凝系统的沉淀及污泥压滤等工序逐级处理后，达到了合格排放。本方案根据越南河内市碧越清萍股份有限公司提出的设计要求，蒸氨系统设计处理能力为30m3/h，相当于年产80~100万吨机焦的焦化厂对应剩余氨水排量。处理工艺采用直接蒸汽蒸氨法，产生的浓氨进脱硫工段回收使用，蒸氨后的废水冷却后进生化处理站。蒸氨系统仅处理剩余氨水，剩余氨水按NH3-N浓度最高为≥4500mg/L进行设计，处理后废水中NH3-N浓度(挥发氨)，塔底废水氨含量：游离氨≤100ppm，总铵含量≤250ppm。以满足后序回用熄焦要求。1.2蒸氨塔方案焦化行业早期使用的蒸氨系统一般选用铸铁栅板或泡罩塔，因其处理效率低下、存在诸多问题，难以正常运转，常常难以把废水NH3-N浓度控制在较低水平，无法满足回用熄焦要求。本方案选用不锈钢新型导向浮阀塔作为主蒸馏设备。采用导向浮阀塔油污不易积存，操作维修简便。蒸出的氨水蒸汽用于脱硫或利用硫铵系统加以回收，不产生二次污染。蒸氨塔是蒸氨工艺的核心设备，新型导向浮阀蒸氨塔是我公司自主开发的在我国国内较为先进的蒸馏设备，它可广泛应用于焦化、化肥、煤气化、化工、生物发酵等行业的蒸馏分离等，具有效率高、操作弹性大、设备维护周期及使用寿命长等优点，特别适用于含氨废水的蒸馏处理，已在国内数十项含高氨氮废水处理工程中得到成功应用，通过回访，用户普遍反应良好。A.原理：新型导向浮阀式蒸馏塔处理含氨废水，为了系统的稳定运行，氨水进蒸氨塔前须加少量的烧碱调pH值至设计值，再经预热后从塔上部进入塔内，同时从塔下部通入饱和蒸汽，汽液在塔盘上逐层逆流接触进行热交换和传质交换。由于氨相对于水有更高的挥发度，氨不断从液相转移到汽相，在塔顶冷凝器中被浓缩分离，并回收利用。废水中的氨沿塔向下浓度逐渐降低，从塔的底部排出时氨的浓度≤200mg/L，达到工艺设计指标，满足回用要求。B.特点：⑴新型导向浮阀塔盘是目前国内最佳的塔盘之一。导向浮阀塔盘具有良好的流体力学性能和传质性能，它保留了一般浮阀塔盘的优点，克服了其存在的缺点，与F1浮阀相比：处理能力可提高20%左右，效率提高10～20%，塔盘压降减少20%左右。⑵新型导向浮阀塔盘上设有一个或两个导向孔，导向孔的开口方向与塔盘上的液流方向一直，在操作中从导向孔中喷出的少量气体，推动塔盘上的液体流动，从而可以明显减少甚至消除塔盘上的液面梯度，还可消除塔盘上的液体滞止区，并且可减少液体的泄漏量。⑶导向浮阀为矩形，在操作中气体主要从浮阀的两侧喷出，汽体喷出的方向垂直于液流方向，因此塔盘上的液体返混是很小的，故其效率高。⑷阀体在操作中不转动，因此基本无磨损，不易脱落，使用寿命长。⑸塔盘本身不易堵塞，操作周期长，维护工作量小，可大大降低维修费用。⑹蒸氨塔的主体材质为不锈钢，耐腐蚀性好，若有渣垢残留则易于清除，设备寿命长，与铸铁泡罩塔和铸铁栅板塔相比，处理量大、操作弹性大、维修方便，重量轻，不必设置框架，土建投资低。二、蒸氨处理工艺流程如果高浓度的氨氮废水直接进行生化处理，往往需加十几倍的清水进行稀释，这样会使生化设施庞大，增加运行成本。通常先经蒸馏处理，使NH3-N含量大幅降低后再做生化处理。我国许多项目，早期使用的蒸氨系统一般选用铸铁栅板或泡罩塔，因其处理效率低下、存在诸多问题，难以正常运转，常常无法把去生化处理站的废水NH3-N浓度控制在规定要求的水平，现已非常不适宜采用，已经被淘汰。本方案选用新型BDZA-14型系列不锈钢导向浮阀塔作为主蒸馏设备，采用与塔直接相连的不锈钢分缩器（四管程），配套pH调节，悬浮颗粒过滤，热量回收及处理前后废水的贮存等设备，形成完整、可靠而又相对独立的处理系统。高浓度的氨氮废水经氨水泵加压入热交换器，（如果高浓度的含氨废水中的固定氨含量较大的话，需向高浓度的氨水中加入工业碱液，使其中的固定铵转化为挥发氨）。高浓度氨水在换热器中与蒸馏后塔底排出的热蒸氨废水换热后入蒸氨塔上部；直接蒸汽从塔底加入与氨水逆流接触，蒸出的氨水蒸汽直接在装设于塔顶的分缩器中部分缩凝，冷凝液作为回流液依靠重力流回塔内，未冷凝部分的氨水蒸汽经氨冷凝冷却器后得到回收的氨水。塔底蒸馏后的废水先与入塔氨水换热后温度降低至60℃左右，再进入废水冷却器，用循环水进一步冷却废水后送废水槽，由废水泵抽送至至生化站做进一步处理。2.1工艺流程简图（详细图见附后CAD图）换热器换热器蒸氨塔/分缩器氨蒸汽回收利用蒸氨后废水去生化处理站加碱含氨废水蒸汽循环冷却进水循环冷却回水三、工艺设计说明蒸氨后的氨水浓度大大的降低，蒸出的氨回收后可以作为化工原料，蒸馏后的废水氨氮含量控制在生化处理允许的水平，3.1设计能力及相关运行参数①蒸氨工序设计处理高氨氮水量为35m3/h②进塔剩余氨水预热温度：≈90℃③蒸氨塔顶压力：≈0.6MPa④蒸氨塔底蒸汽流量：3t/h左右⑤出分缩器的氨水蒸汽温度：100±2℃⑥塔顶氨水冷凝液取样分析NH3浓度：0.7~1.4%（wt.%）⑦塔底温度：105~110℃⑧换热后废水温度：＜60℃⑨本工序处理后废水NH3-N含量：＜200mg/L⑩处理后废水pH：8~9⑾回收氨水浓度≥10%3.2原料及能耗蒸氨使用的原料主要为烧碱，规格为浓度≥30%的工业液碱。本工序消耗蒸汽量约为0.8-1.0t/h(0.3-0.6Mpa饱和蒸汽)，循环冷却水耗量夏天为100-150t/h（冬天约为50-80t/h）。3.3工艺特点1）为控制废水NH3-N，在蒸馏前加入NaOH使剩余氨水中的固定铵转化为挥发氨被回收，可把废水NH3-N控制在较低水平，一次蒸馏成功。2）采用先进的BDZA型系列导向浮阀塔作蒸氨塔，适应操作弹性较大的要求，先进的导向浮阀塔盘不易堵塞，可长期的运行。大大节约检修和维护费用。3）充分利用废热，节能降耗，减少运行成本。3.4专业设备主体设备蒸氨塔及配套的塔顶分缩器和氨冷凝冷却器，全部采用不锈钢材料，独特设计，耐腐蚀，不堵塞，可在较高的温度下长时间的运行。只需对设备的外部做保温处理即可。彻底的解决了以前蒸氨塔出现的问题，简单方便。另外针对本工程的氨氮含量相对比较高的特点，特意增加了塔内塔盘的层数，即由以前的22层增到28层。3.5设备选型（1）蒸氨塔采用我公司自主开发的BDZA-14型导向浮阀塔，塔径1400mm，有效塔高16.25m。考虑到剩余氨水的腐蚀性并且温度较高，材质选用304。（2）废水换热器选用两台板式换热器，换热效率高，一开一备，材质304，换热面积70m2，便于拆卸清洗，适于废水换热。（3）分缩器一台，四管程U型管式换热器，材质选用304，换热效率高，其换热面积35m2，直接连接到蒸氨塔塔顶。（4）碱贮槽初定新建1台有效容积为50m3的液碱贮槽，材质为Q235B加内防腐。（5）加碱泵两台，计量泵，N=0.25KW，手动调节流量。（6）氨水泵考虑到废水的腐蚀性，选化工离心泵，流量35m3/h，材质为不锈钢，2台，一开一备。（7）氨冷凝冷却器1台，四管程U型管式，材质304，换热面积70m2。（8）管道混合器1台，材质Q235四、建筑结构及平面布置蒸氨工序整个占地面积较小,工艺设备（泵类除外）全部露天布置，根据场地现状布置，争取工艺管道合理流畅，尽量节省占地面积，电气、仪表控制室利用现有厂房。五、电气、仪表及自动控制5.1电气电气设计范围包括蒸氨系统所用泵等动力设备、仪表用电及照明设备的配电、接地。用电设备实际用电功率不会超过5KW。5.2仪表及自动控制本方案中采用的主要的标准规范（略）蒸氨主系统的仪表控制采用集中控制，单设控制室(台)，重要的参数将在控制台上显示，部分需调节的参数可通过控制台调控，一般参数就地显示。控制系统说明：在蒸氨系统中包括两个自动调节回路：出分缩器氨水蒸汽温度调节和蒸氨塔底温度调节及相应的ph调节。示意图如下：液体混合器传感器计量泵PID调节器设定pH值+液体混合器传感器计量泵PID调节器设定pH值+调整后pH值调整后pH值变送器图1进塔氨水pH值调节原理图设定温度值设定温度值+调整后温度值PID调节器调节阀传感器变送器分凝器图2出分凝器氨水蒸汽温度调节原理图设定温度值设定温度值+调整后温度值PID调节器调节阀传感器变送器蒸氨塔图3蒸氨塔塔底温度调节原理图六、环境保护、劳动安全及消防该蒸氨处理系统配合该厂的污水处理系统使用。劳动安全及消防按照该单位日常要求执行。七、工作制度及定员7.1工作制度生产、辅助装置及公用工程设施8640小时/年运行，每天三班，配备四班的操作人员，即四班三运转制。7.2劳动定员蒸氨系统可设4个班次，每班1人，管理人员由生产工段或车间兼职管理。八、公用及辅助工程（略）九、工艺设备一览表及投资序号名称规格材质数量投资预算（万元）备注1BDZA-14蒸氨塔不锈钢1台导向浮阀塔，含28层塔盘和一层收液盘2氨分缩器不锈钢1台置于塔顶3氨冷凝冷却器不锈钢1台4废水换热器不锈钢2台1开1备5加碱泵不锈钢泵头2台1开1备6碱贮槽Q235B1台内衬防腐，加换热盘管7管道混合器Q235B1台8设计及服务费9设备运输费以实际产生为准10合计178【说明】由于市场变化较大，设备以当时市场价格采购为准。十、技术经济分析10.1投资估算投资估算一览表序号项目投资预算（万元）备注1设备购置费(含增值税)根据甲方工艺情况取舍设备，（辅助设备厂方可自己选购，节约成本）2安装费（含材料）包括界区内的工艺管道、阀门、法兰、防腐、保温材料，蒸氨塔的梯子、平台等（甲方可自行安装）3电气、仪表包括电气、仪表、自控设备购置费、安装材料及安装调试费4土建投资设备基础等，（控制室和设备基础处理由项目使用方负责）5设计费全部氨水蒸氨系统的设计和规划6调试费试车后的正常运行和操作工的培训7税金8合计10.2经济分析结论 该蒸氨工程程投入使用后，为生化处理奠定了良好基础，具有良好的社会环保效益，同时每年减少了大量的排污费，氨水回收的产品也具有一定的经济效益，是一个社会效益和经济效益并存的可行项目，对公司的长远发展有十分积极的意义。十一、项目进度计划设计30天，设备制造及施工（包括土建、设备安装）80天，调试15天，总工期为100天（设计、施工、设备制造和安装工作可以部分交叉）。也可满足用户的要求，60天左右完成全部工程项目。十二、质量保证和服务承诺▲保证工程的正常实施和达标验收①含氨废水处理工程是一个多方合作的项目，有许多单位参与，这就需要每个合作伙伴都能够积极配合，争取工程的正常实施。我公司保证完全按照合同书的要求，按时、保质努力做好每一个环节的工作。②含氨废水处理工程的达标验收是整个工程的目的，但长期稳定地运行并达标才是最终目的。我公司作为工程设计和设备制造方，在确定工艺路线时，将最实用、最经济、最简捷的技术用于工程中。并可为用户：▲培训精干的运营管理队伍在工程实施的过程中，我公司可为业主培训以下人员：①技术员：主要负责正常的运营管理和技术指导工作；②操作工：主要负责各个设备的正常运行；③维修工：主要负责常规的检修和维修工作。④化验员：主要负责常规项目的测试工作。▲提供技术咨询和技术服务①提供工程实施过程中和竣工后的技术咨询；②提供给业主与工程相关的最新技术资料。●BDZA型系列蒸氨塔特点简介A.概述：蒸氨塔是蒸氨工艺的核心设备，塔盘型式为导向浮阀，导向浮阀蒸氨塔是我公司自主开发的在国内较为先进的蒸馏设备，它可广泛应用于焦化、化肥、煤气化、化工、生物发酵等行业的蒸馏分离等，具有效率高、操作弹性大、设备维护周期及使用寿命长等优点，特别适用于含氨废水的蒸馏处理，已在多项工程中成功应用。B.原理：导向浮阀式蒸馏塔处理含氨废水，须首先调PH值至设计值，使废水中的固定氨转化为挥发氨即分子氨，再经预热后从塔上部进入塔内，同时从塔下部通入饱和蒸汽，汽液在塔盘上逐层逆流接触进行热交换和传质交换。由于氨相对于水有更高的挥发度，氨不断从液相转移到汽相，在塔顶冷凝器中被浓缩分离，可以回收利用。废水中的氨沿塔向下浓度逐渐降低，从塔的底部排出时氨的浓度根据原水的浓度和对工艺的调节，可满足生化对氨氮浓度的处理要求，达到工艺设计指标。C.特点：⑴导向浮阀为矩形，两端阀腿平折，使用中阀体即使在汽液不均衡冲击下也不会出现转动，因此基本无磨损，不易脱落，使用寿命长。⑵导向浮阀在塔盘上的排列方式采用汽体从浮阀的两侧喷出，汽体喷出的方向垂直于液流方向，与F1浮阀及其它塔型相比，消除了与液流反方向的汽体推力，因此塔盘上的液体返混很小，提高了效率；塔盘间距小（塔总高降低），降低了投资费用。与F1浮阀相比：处理能力可提高20%左右，效率提高10-20%（脱氨效率可达96%）；塔盘压降减少20%左右；与垂直筛板塔相比，处理能力略大、效率相当，塔盘压降低，塔阻力小，不易堵塞，工艺操作条件不苛刻；⑶操作弹性大，节省蒸汽（如：处理15Kg/h氨水量，较其他型式的塔每年可节省蒸汽4200吨）。⑷阀体顶部设置导向斜孔，布置到塔盘上时浮阀的导向孔与液流方向保持一致，导向孔喷射的汽体推动液流可使塔盘上液层厚度更均匀。在远离降液管、靠近塔壁的弓型区域，液流行程长，易使液体滞留，在此区域装设带有两个导向孔的浮阀，增大汽体喷射对液流推力，使液流加速，从而消除液体滞止区，使塔盘各部位均衡发挥效率。⑸使用过程中，浮阀随汽流上下浮动，汽量大时浮阀开度就大，汽量小浮阀开度就小，使汽流速度基本保持不变，而其它形式塔盘大多数使汽流速度与汽量呈正比关系。导向浮阀塔的这一特点既能保证其具有很大的操作弹性（低负荷时不漏液保持处理效率，高负荷时不会因高汽速产生雾沫夹带仍保持有效处理），又能使塔盘压降维持在较低水平。⑹浮动的阀体具有自净功能，使用过程中塔盘不易堵塞，对处理易结垢物料可延长操作周期，减少维护工作量，降低维修费用。⑻导向浮阀塔与其他塔型的比较（如下表）：项目塔型处理能力处理效率操作弹性压降耗能抗堵性能维修难度投资费用综合评价铸铁栅板塔小低小大高差难低差条形泡罩塔小低小大高差难高差改进泡罩塔中中大中中差难高中普通筛板塔中低小大高差中低差垂直筛板塔中高中大中中难中中F1浮阀塔中中中小中中中中中导向浮阀塔大高大小低优易中优●氨分缩器的特点本设备为内置式，直接与蒸氨塔顶通过法兰连接，为四管程U型管式换热器，管程走循环水，壳程走氨蒸汽，可以通过调节氨蒸汽的出口温度控制来控制冷凝液的回流量，无需氨冷凝液回流系统，材质选用304，换热效