蒸氨法處理高濃度氨氮廢水
高濃度氨氮廢水的來(lái)源很多，如合成氨、煤焦化、石油化工、醫(yī)藥工業(yè)、食品生產(chǎn)等。產(chǎn)生大量高濃度氨氮廢水。這類廢水不僅會(huì)造成水體富營(yíng)養(yǎng)化和水資源污染，而且會(huì)給水處理和回用帶來(lái)很大困難，甚至對(duì)人體和各種生物產(chǎn)生毒害作用。
本文主要探討蒸氨法在煤氣化過(guò)程中產(chǎn)生的工業(yè)廢水處理中的應(yīng)用。煤氣化生產(chǎn)工藝在現(xiàn)代工業(yè)應(yīng)用中非常成熟，約有20種。其生產(chǎn)工藝主要包括以下幾個(gè)環(huán)節(jié):原煤準(zhǔn)備、氣化單元、變換單元和酸性氣體脫除單元。其中，氣化裝置產(chǎn)生的粗煤氣急冷洗滌過(guò)程會(huì)產(chǎn)生大量廢水，廢水成分復(fù)雜，氨氮含量高，一旦排放會(huì)對(duì)生態(tài)環(huán)境造成長(zhǎng)期危害。
1.設(shè)備介紹
氨蒸餾裝置建成后，處于連續(xù)運(yùn)行狀態(tài)。處理原料為變換系統(tǒng)汽提尾氣產(chǎn)生的低溫凝析油、變換尾氣進(jìn)入酸性火炬系統(tǒng)產(chǎn)生的酸性火炬凝析油、煤氣化廢水閃蒸氣進(jìn)入高壓富氫火炬系統(tǒng)產(chǎn)生的高壓富氫凝析油。
該設(shè)備適用于三種操作條件:
工況1:僅適用于變換系統(tǒng)產(chǎn)生的汽提尾氣冷凝液作為給水。
工況二:在工況一的基礎(chǔ)上，考慮酸性氣火炬凝析油進(jìn)入蒸氨系統(tǒng)。
工況3:在工況1的基礎(chǔ)上，考慮高壓富氫火炬凝析油進(jìn)入系統(tǒng)。
采用單塔加壓側(cè)線萃取汽提工藝，工藝簡(jiǎn)單，操作方便，能耗低。酸性水凈化后可達(dá)到回用指標(biāo)，送至下游裝置處理。富氨氣體從汽提塔側(cè)線抽出，經(jīng)三級(jí)分離和氨吸收后生成20%(wt)的氨水，送至其他裝置回用。
2.工藝原理和工藝流程
2.1工藝原理
本裝置處理的原料廢水主要是含有NH4HS、(NH4)2CO3、NH4HCO3等的銨鹽溶液。這些弱酸弱堿鹽在水中產(chǎn)生游離的硫化氫、氨和二氧化碳分子，這是一個(gè)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。加熱原料廢水可以促進(jìn)水解，增加游離的硫化氫、氨和二氧化碳分子，在適當(dāng)?shù)臈l件下，游離分子可以從液相轉(zhuǎn)移到氣相，從而達(dá)到去除廢水中氨氮的目的。在剝離過(guò)程中存在以下化學(xué)平衡:
2.2工藝流程
來(lái)自裝置外的變換凝析油和酸氣火炬凝析油進(jìn)入原料水罐，高壓富氫火炬凝析油進(jìn)入緩沖水罐。兩種廢水經(jīng)離心泵升壓后，送至加壓汽提塔，由塔底蒸汽加熱汽提，塔頂酸性氣送至酸火炬系統(tǒng)，塔底凈化水送至污水處理工段。從加壓汽提塔側(cè)線抽出的富氨氣經(jīng)三級(jí)分離處理后送至氨吸收塔。洗滌水從氨吸收塔頂部進(jìn)入，與氨吸收塔內(nèi)的氨氣逆流接觸。產(chǎn)生的氨水回收濃縮，合格后送氨罐銷售。流程如圖1所示。
3.治療效果的探討
本蒸氨裝置處理的原料為變換低溫冷凝液、高壓富氫火炬冷凝液和酸火炬冷凝液，處理量為30m3/h，蒸氨后送污水處理工段進(jìn)行后續(xù)處理。本文對(duì)蒸氨裝置在一定時(shí)間內(nèi)的運(yùn)行情況進(jìn)行了分析和探討，主要分析了高氨氮廢水處理后期氨氮含量的變化，其氨氮運(yùn)行分析如圖2所示。
從圖2可以看出，變換/酸火炬冷凝液原料中氨氮含量很高，在20000-40000mg/L之間，數(shù)值波動(dòng)較大，與酸火炬系統(tǒng)介質(zhì)的復(fù)雜性和多樣性密切相關(guān)，冷凝液中氨氮含量波動(dòng)的原因需要進(jìn)一步分析原料才能確定。高壓火炬冷凝液原料的氨氮含量相對(duì)穩(wěn)定，一般在5000mg/L左右，這是因?yàn)楦邏夯鹁嬷饕獜拿簹饣ざ闻懦觯铣煞謫我?，所以氨氮含量波?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)選取原廢水和處理后的純化水五天的氨氮含量作為參考，探討該裝置對(duì)廢水中氨氮的去除效果。水中氨氮含量為mg/L，分析數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。
從表中可以看出，兩種高濃度氨氮廢水混合進(jìn)入蒸氨系統(tǒng)處理后，凈化水的氨氮含量
從以上運(yùn)行數(shù)據(jù)和結(jié)果可以看出，蒸氨法處理高濃度氨氮廢水效果明顯，氨氮去除率高，工藝簡(jiǎn)單，易于操作，為工業(yè)應(yīng)用提供了良好的實(shí)踐基礎(chǔ)。
4.問(wèn)題和建議
裝置目前運(yùn)行仍存在以下問(wèn)題:一是裝置處理能力太小，處理能力為30m3/h，屬于設(shè)計(jì)瓶頸問(wèn)題，暫時(shí)無(wú)法有效改善，建議后續(xù)應(yīng)用根據(jù)自身要求合理增加設(shè)計(jì)處理能力；二是氨水產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定，雜質(zhì)多，需要繼續(xù)優(yōu)化調(diào)整工藝操作參數(shù)，提高產(chǎn)品質(zhì)量；第三，管道容易結(jié)晶，特別是在冬季，結(jié)晶風(fēng)險(xiǎn)更大，嚴(yán)重影響蒸氨裝置的穩(wěn)定長(zhǎng)周期運(yùn)行。建議在管道易結(jié)晶的地方按要求增加電伴熱或蒸汽伴熱，防止結(jié)晶堵塞管道。(來(lái)源:浦城清潔能源化工有限公司)
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