含氨废水处理方法的探讨

维普资讯 http://www.cqvip.com ２２　ＣＩ玎　～ⅡＣＡＬ　ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ　ＤＥＳＩＧＮ　含氨废水处理方法的探讨　夏定松　项深泽周玲温州市工业设计院温州　３２５００３　摘要　对催化剂厂含氨废水的处理，提出了多种方法，着重分析了Ａ／Ｏ生物法、膜分离法和汽提　法，比较后确定采用汽提法处理该废水，建成投产达到预期效果。　关键词　含氨废水Ａ／Ｏ生物法膜分离法汽提法　某催化剂厂生产ＦＨ一５加氢精制催化剂和　超稳稀土Ｙ分子筛，采用氨油柱成球、铵离子　交换、洗涤等，最终排水含氨氮１７００～１９００ｍｇ　／１及ＣＯＤ　１５３０ｍｇ／１，ＳＳ　１８７ｒａｇ／１，ｐＨ＝９．７３，　法，在汽提塔中将废水中的轻组份ＮＨ　汽提上　来，经冷凝后回收ＮＨ　水，塔底排放即为净化　水。工艺简单，效果好，没二次污染，缺点是能　耗大，处理成本较高。此外，近见报道，废氨气　造成环境污染。　（水）回收及精制生产液氨技术开发应用取得成　功。结合催化剂厂产品更新换代快，废水中盐类　成份不稳定的特点，经综合分析认为：以上空气　吹脱法氨不加利用直接将液相氨转为气相污染，　不符合绿色环境方向；加氯法存在二次污染；离　子交换法处理成本高；Ａ／Ｏ生物法、膜分离法　和汽提法是对该含氨废水比较可行、有效的处理　方法。　１９９７年该厂经国家经贸委批准实施“双加”　技改，环保部门要求废水排放执行“污水综合排　放标准”（ＧＢ８９７８—１９９６）中的一级（新扩改）　标准：ＮＨ３一Ｎ　１５ｒａｇ／１；ＣＯＤｃｒ　１００ｒａｇ／１；ＳＳ　１００ｒａｇ／１；ｐＨ＝６～９。氨氮为该废水的主要污染　物，结合技改，使含氨废水处理后达标排放。　１处理方法概述　据文献介绍，较高浓度含氨废水处理尚处于　试验阶段，可供选择的方法有：①空气吹脱法：　先使废水碱化，当ｐＨ＝９．５～１１．５时通入空气　将废水中的氨吹除。其优点是流程简单，易管　理，缺点是能耗大，会发生污染物转移；②离子　２　Ａ／０生物法　含氨废水的生物法处理包括硝化和反硝化过　程，硝化指在好氧条件下，经硝化菌作用，氨氮　被氧化成ＮＯ２－和ＮＯ３－的过程，反硝化指在缺　氧条件下，经反硝化菌作用，ＮＯ２－和ＮＯ３被还　原成Ｎ２的过程。Ａ／Ｏ生物法处理含氨废水的流　程示意见图１。　混合液凹流　交换法：用离子交换树脂吸附铵离子，以硫酸洗　脱使树脂再生，洗脱液硫酸铵经浓缩后为副产　物。这个方法选择性强，有产品硫酸铵产生，频　繁再生，药剂消耗大，处理成本高；③加氯法：　用氯将氨氧化，再经粒状活性过滤将生成的氯化　铵吸附，该法需要大量氯气且易产生二次污染；　＠Ａ／Ｏ生物法：通过硝化和反硝化反应，将氨　最终转化成氮气。处理效果好，较经济，没有二　次污染，但需要碳源；⑤膜分离法：利用疏水性　的中空纤维膜将ＮＨ３分离出来，用ＨＣ１吸收生　成副产品　Ｈ４Ｃｌ，处理效果好，不足之处就是投　资较大，设备折旧快；⑥汽提法：利用蒸馏的方　图ｌ　Ａ／０生物法流程示意图　．　夏定松：高级工程师，总工程师，１９６３年毕业于浙江化专。长期从事化工和环保工程设计，曾发表论文２篇。联系电话　（０５７７）８８８５３６３９。　维普资讯 http://www.cqvip.com 夏定松等含氨废水处理方法的探讨　２３　Ａ／Ｏ法是废水缺氧反硝化后再进行硝化，　硝化后生成的硝态氮通过回流，与原水混合进入　缺氧段，进行反硝化，原水为缺氧段提供了有机　物。此外，反硝化过程产生的碱可提供给硝化　段，用来中和该段产生的酸。Ａ／Ｏ生物法具有　处理停留时间短，构筑物体积小，占地面积小，　耐负荷冲击强，剩余污泥量少，处理效果好，没　二次污染等优点。该催化剂废水呈微碱性，不含　对生物有抑制作用的酚、氰、硫化物等，适合用　Ａ／Ｏ法处理。但该废水中没有足够有机碳，需　和生活污水或其它有机废水混合一起处理，或加　废甲醇作碳源，这是本流程的不足之处。　３膜分离法　先将废水碱化至ｐＨ＝１１．５左右，废水在纤　维膜外壁流过，氨会通过膜壁上的微孔，扩散到　纤维膜内侧，利用酸（这里用盐酸）作吸收液将　氨吸收，因为膜的疏水性，水及无机离子ＮＨ　、　Ｃ１一等被截留，达到分离氨的目的。膜分离法处　理含氨废水流程示意见图２。　—囹—　趣—　图２膜分离法流程示意图　调节池用来调节进水的水量和水质，粗滤将　废水中的悬浮颗粒去除，加入ＮａＯＨ调节ｐＨ＝　１１．５左右，再保安过滤使残存的微粒物质得以　去除，保证膜分离过程顺利进行，膜分离系统用　ＨＣ１作吸收液，生成副产品Ｎ　Ｃ１。　经过小试，每根膜（为圆柱型，直径　９０ｍｍ，高１０００ｒａｍ）处理该废水能力为１．５ｔ／ｈ，　氨氮的去除率为９９．２％，出水氨氮为１４．４ｒａｇ／１，　达到排放标准（小于１５ｍｇ／１）。膜分离法处理含　氨废水，选择性好，氨的分离和回收率高，无二　次污染，动力消耗低，可回收ＮＨ４Ｃ１溶液。目　前尚未解决耐硝酸腐蚀问题，故使用条件苛刻，　应用范围有限。　４汽提法　含氨废水经过滤后，加ＮａＯＨ调节ｐＨ＝　１１．５，分二股进入汽提塔，其中一股废水与塔底　净化水换热后进入汽提塔；另一股废水作为冷进　料进入汽提塔。在汽提蒸汽及塔顶回流水的作用　下，氨作为轻组份向塔上部移动，塔顶部的氨浓　度逐渐增加，富氨汽从塔顶抽出，冷凝后回收　ＮＨ　水，塔底出净化水，流程见图３。　图３汽提法流程示意图　据计算，在塔高约２５ｍ，塔板数４２块的条　件下，处理后的废水氨氮浓度小于１５ｍｇ／１，回　收的氨水浓度为ｌ０％～１５％，能被利用。　５　比较　结合废水的特点比较以上３个方案：Ａ／Ｏ　生物法因为没有合适的碳源而被否定了。膜分离　法和汽提法，前者投资较大，运行费用较低，后　者投资较小，运行费用较高，各有利弊；回收副　产品前者是ＮＨ４Ｃ１，后者是氨水，氨水是该厂的　原料之一，能有效被利用，而ＮＨ４Ｃ１溶液要考虑　出路或后续加工处理；对废水的成份要求，膜分　离要求硝酸根不大于２％，否则纤维膜使用寿命　短，而汽提法对原废水无严格限制，操作弹性大。　因此，我们确定用汽提法处理该含氨废水。　６运行情况及建议　（１）该装置２０００年底建成，经一个月调试　即与生产车间同步运行。数据表明：处理能力可　满足８１５ｔ／ｄ的要求，回收氨水浓度调节自如，　排出净化水ｐＨ≈９，氨氮可控制在１５ｍｇ／１，达　到设计要求。　（２）目前存在的主要问题：碱耗和汽耗偏　高，究其原因系市场销售形势变化，前后两车间　（下转第５ｌ页）　维普资讯 http://www.cqvip.com 童秋阶　大型合成氨装置技改中的自控改造方案　５ｌ　干燥器的程控单元在合成氨装置的Ｄ（　中　组态，故ＤＣＳ担负了干燥器运行、再生过程的　统ＴＳ３０００已在新建的新疆泽普化肥厂２００ｋｔ／ａ　合成氨装置上得到应用，投运效果良好。　３．２合成氨装置的先进控制　上述首批引进的合成氨装置因引进较早，后　步骤中，对控制其压力和温度控制器的设定采用　来各装置都作了程度不同的仪表改造，如将常规　程序设定方式，如干燥器以每分钟下降或上升　控制仪表改造为１３ＣＳ。但是，将ＤＣＳ先进功能　３００ｋＰａ速率泄压或充压；再生气以每分钟上升　用于提高过程控制水平方面还做得不够。随着人　’５℃速率升温；干燥器以每分钟下降４８℃速率降　们对合成氨装置的先进过程控制技术（ＡＰＣ）的　温，这些以速率形式变化的设定值，都由各个程　认识不断加深，利用合成氨装置技术改造这个有　序设定单元给出，这样的程控方式可以保证工艺　利时机，在仪表改造中考虑采用ＡＰＣ将是保证　平稳操作和设备安全。　装置长周期连续安全运行，节省能量、降低消　耗、提高经济效益的一条重要途径。　３可供选择的改造方案　合成氨装置的ＡＰＣ类型有好几种，由于首　为了不断提高合成氨装置过程控制技术，更　批引进的合成氨装置大都是美国ＫＢＲ公司（前　好地为企业节能增产、提高经济效益，除上述改　身是Ｋｅｌｌｏｇｇ公司）的技术，故本文仅简要介绍　造方案外，还有一些改造方案可以考虑，本文提　ＫＢＲ公司的合成氨装置ＡＰＣ技术。　出两个较大方案供仪表技改时选择。　ＫＢＲ公司ＡＰＣ的控制策略是“多变量预测　３．１透平一压缩机的综合控制　控制”，其建立ＡＰＣ控制策略的原则是减小关键　２０世纪７０年代引进的一批以天然气为原料　过程参数的变化；减小外界扰动对过程操作的影　的大型合成氨装置的压缩机控制设施比较落后，　响；执行较好的操作和管理。ＡＰＣ控制项目是：　可靠性低、故障率高。后来，有的装置对控制设　①Ｈ　控制；②一段转化炉上升管温度平衡控　施作了局部技改，有的对单台压缩机安装了调速　制；③一段转化炉过剩　控制；④合成回路控　控制装置，但控制效果大都不理想。　制；⑤转化率控制；⑥合成氨生产控制（原料极　目前，国际上推出了一种透平一压缩机综合　限／生产制约控制）等。　控制系统，它是集蒸汽透平速度控制及抽气控　该公司的ＡＰＣ技术先后在美国、加拿大、　制、压缩机防喘振控制、性能控制、解耦控制、　土耳其、荷兰等国的１０多个合成氨装置中采用，　分离器液位控制等以及自保护联锁逻辑控制为一　投运后使氨产量增加１％～２％，能量有效率提　体的集成综合装置。该系统是三重化容错设计，　高１％－－２％。ｌ在ＡＰＣ投运半年时间内，所产生　具有很长的平均无故障运行时间，可靠性高。此　的经济效益足以收回其投资费用。　外该系统组态灵活，控制程序修改及系统扩展都　在合成氨装置技改中采用ＡＰＣ技术，除引　很方便。为了提高压缩机运转的安全可靠性，保　进技术外，还可以与高等院校、科研部门合作，　证合成氨装置长周期连续运行，技改中选用这种　共同开发ＡＰＣ技术。国内有些院校、科研部门　综合控制系统是一个很好的选择。　在这方面做了大量工作，取得了不少经验，为技　美国ＴＲＩＣＯＮＥＸ公司的ＩＴＣＣ综合控制系　术合作打下了良好基础。　（修改回稿血　鎏叠基盛　（：　：　垃簧　全部程控功能。此程控系统的特点是，在干燥器　泄压、再生气加热、干燥器降温、干燥器充压等　２００２—０６一ｌ９）　蛙矗　：　誊　蕊　监　（上接第２３页）　难以同步开停车，氨水平衡被打破，造成氨耗回　升；新产品中盐类组份调整，交换、洗涤水中铵　离子浓度增大，碱耗随之上升。此外，汽提塔顶　富氨水汽（气）冷凝热有待进一步回收利用。生　产中汽相和液相余热利用是本方案降低费用的关　键，建议废水进汽提塔处理前通过热交换充分预　热，有效利用热能。　参考文献　邵锡宸．化工环保，１９９１（３）　冯生华．给水排水，１９９４（２）　江珍希．上海环境科学，１９９５（４）　３（５）王开文．化工环保。１９　　含高浓度氮的废水处理．９装置，化工环保，１９９３（４）　束世平．化工设计，２００１（６）　（收稿日期２００２—０７一ｌ９）