蒸汽吹脫發(fā)和AO法聯(lián)合處理高氨氮廢水的應(yīng)用

摘 要：通過介紹某煤化工企業(yè)高氨氮煤氣廢水的指標(biāo)及處理工藝流程，并對處理后的出水水質(zhì)進(jìn)行了分析，驗證了蒸汽吹脫法和AO法聯(lián)合處理方法在煤化工高氨氮煤氣廢水處理中的應(yīng)用是可行的，這一聯(lián)合工藝的應(yīng)用是很有前景的。

關(guān)鍵詞：氨氮廢水；蒸汽吹脫法；AO法

前言

國家在十二五規(guī)劃的中對工業(yè)廢水氨氮做了要求。包括石油工業(yè)、氮肥制造、煤化工等行業(yè)中，廢水氨氮污染問題，已成為制約企業(yè)發(fā)展的重要因素之一。常見氨氮廢水處理工藝主要有物理法、化學(xué)法、物理化學(xué)以及生化法等。物理化學(xué)法主要有折點氯化法、吹脫法、化學(xué)沉淀法、液膜法、循環(huán)冷卻水系統(tǒng)脫氨法等；生物脫氮有AO法、SBR法、生物活性炭法等。

研究表明高濃度氨氮對生物活性有抑制作用，對高氨氮廢水來說只利用一種方法很難將其中的氨氮進(jìn)行有效去除。目前化工、化肥等行業(yè)普遍采用物化法、生化法來聯(lián)合處理高濃度氨氮廢水。根據(jù)某煤化工企業(yè)在生產(chǎn)實踐，表明利用蒸汽吹脫法和AO法聯(lián)合處理工藝對處理高濃度氨氮廢水的效果良好，值得推薦和擴(kuò)大。

1 利用蒸汽吹脫法對高濃度氨氮廢水進(jìn)行預(yù)處理

該煤化企業(yè)高濃度氨氮廢水主要產(chǎn)生于造氣爐煤氣化工藝過程中的煤氣洗滌水及煤氣冷卻廢水。

1.1 蒸汽吹脫法工藝原理

蒸汽吹脫法工藝過程中利用中壓蒸汽為熱源，采用氣液交換式汽提塔。高壓蒸汽由塔底進(jìn)入塔內(nèi)，自下而上與塔頂流下來的煤氣水逆流接觸，采用直接加熱方式。水蒸汽以氣泡形式穿過煤氣水時，水和汽泡表面之間形成自由界面，使得溶解性氣體或易揮發(fā)性物質(zhì)不斷向氣泡內(nèi)蒸發(fā)、擴(kuò)散。氣泡上升到液面時，就開始破裂并放出其中心的揮發(fā)性物質(zhì)或溶解的氣體。

1.2 蒸汽吹脫法工藝流程

汽提工藝的目的是脫除廢水中的氨、酚、氰化物等，使得排出的廢水能夠進(jìn)入生化處理裝置進(jìn)一步處理。本裝置工藝由兩個部分組成：氣浮、脫氨。

1.2.1 氣浮

來自煤氣水分離的廢水進(jìn)入氣浮裝置除塵、除油和有機(jī)物，再經(jīng)氣浮泵送往雙介質(zhì)過濾器進(jìn)一步脫除煤氣水中的煤塵，由于煤塵和有機(jī)物等逐漸堵塞過濾介質(zhì)，因此必須定期對雙介質(zhì)過濾器進(jìn)行返洗。利用空氣鼓風(fēng)機(jī)來的空氣使床層松動，再使用來自高溫汽提過的煤氣水進(jìn)行返洗。經(jīng)過濾后的煤氣水進(jìn)入煤氣水槽，準(zhǔn)備進(jìn)入高壓汽提系統(tǒng)進(jìn)一步處理。

1.2.2 脫氨

來自高壓煤氣水泵的煤氣水溫度40℃，進(jìn)入煤汽水換熱器預(yù)熱至216℃后進(jìn)入高壓汽提塔上部。中壓過熱蒸汽溫度435℃，壓力34bar（a）從塔底加入。濃度為40%的濃堿液進(jìn)入配堿槽，配成濃度為5～10%的堿液后進(jìn)入堿液槽，堿液經(jīng)堿液計量泵加壓后，加入汽提塔。通過堿液與固定氨反應(yīng)變成氣態(tài)氨，與汽提蒸汽一并從塔頂逸出。

1.2.3 三廢治理及環(huán)境保護(hù)的措施

本裝置汽提后的煤氣水送生化處理裝置，汽提蒸汽中含有酚、氨、油及其他有機(jī)物吹脫后隨著汽提塔頂飽和蒸汽（壓力36bar（a），溫度240℃），進(jìn)入氣化爐過熱蒸汽總管后，送往每個氣化爐作為汽化劑燒掉。該工藝過程中不向環(huán)境排出任何有害物質(zhì)。

煤氣水汽提生產(chǎn)工藝流程圖

1.2.4 汽提吹脫法進(jìn)出水情況對比

2 生化法處理低氨氮廢水

經(jīng)過汽提吹脫工藝后，煤氣水氨氮含量控制在100mg/l以下，此范圍內(nèi)氨氮對經(jīng)過馴化的微生物及細(xì)菌的毒性影響可以忽略。微生物去除氨氮的過程分為硝化和反硝化兩個階段。通常認(rèn)為：硝化過程是好氧過程，氨態(tài)氮在微生物的作用下與氧氣反應(yīng)生成硝基氮和亞硝基氮；而反硝化的過程為厭氧過程，這一過程中，硝基氮和亞硝基氮轉(zhuǎn)化為氮氣。因此，一般的生物脫氮過程為AO、或OAO。該化工企業(yè)生化系統(tǒng)采用AO法。

2.1 AO法工藝原理

從汽提塔出來的煤氣廢水直接進(jìn)入?yún)捬醭?，厭氧池中溶解氧含量較低，通常保持在0.2-0.5mg/L左右。反應(yīng)池填料上的微生物多為反硝化菌，在這種缺氧的條件下，反硝化菌獲取水中有機(jī)物作為碳源，氧化降解，通過電子傳遞系統(tǒng)，硝酸鹽作為最終電子受體而被逐步的還原，通過這一反應(yīng)硝酸鹽在厭氧階段被還原成氣態(tài)氮而釋放出去。所以在厭氧池主要發(fā)生反硝化作用。

反應(yīng)式為：NH4++NO2-→N2↑+2H2O。

廢水通過厭氧反應(yīng)后進(jìn)入好氧池中，亞硝酸菌將水中的氨氮轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽后，進(jìn)一步由硝酸菌將亞硝酸鹽氧化成硝酸鹽，完成這一步后，使得水中大部分氨氮被轉(zhuǎn)化。反應(yīng)式為 ：

亞硝化：2NH4++3O2→2NO2-+2H2O+4H+

硝化：2NO2-+O2→2NO3-

生化反應(yīng)前后水質(zhì)對比。

2.2 工藝流程圖

煤氣水經(jīng)過汽提塔汽提后冷卻到40℃，經(jīng)過混合調(diào)節(jié)池混合后進(jìn)入生化處理，先通過厭氧池進(jìn)行酸化水解，部分氨氮與微生物進(jìn)行反硝化反應(yīng)然后再進(jìn)入好氧池進(jìn)行硝化及亞硝化反應(yīng)，最后經(jīng)過沉淀池混凝沉淀后進(jìn)入回用水池進(jìn)行回用。

AO法工藝流程圖

2.3 工藝保護(hù)措施

該煤化工企業(yè)的生化系統(tǒng)建設(shè)有緩沖作用的混合調(diào)節(jié)水池，通過混合使得進(jìn)入生化系統(tǒng)的水質(zhì)均勻，并配有回用水稀釋管線，提高了生化系統(tǒng)的抗沖擊負(fù)荷能力，因此當(dāng)煤氣水水質(zhì)變化時通過調(diào)節(jié)池作用，不會造成對生化系統(tǒng)微生物的沖擊，即便偶爾有短時間的波動，出現(xiàn)了微生物數(shù)量種類減少的現(xiàn)象，但在經(jīng)過預(yù)處理的煤氣水在氨氮較低水平的狀況下很快就適應(yīng)了水質(zhì)變化的影響。

3 結(jié)束語

該煤化工企業(yè)對氨氮濃度在300-500mg/l的廢水先經(jīng)蒸汽吹脫法處理后，廢水中的氨氮含量降低到100mg/l以下；再進(jìn)行生物法處理，處理后的廢水氨氮濃度降低到15mg/l以下，去除率達(dá)到96%以上，實踐表明吹脫塔+AO工藝對于煤化工企業(yè)成分復(fù)雜、水質(zhì)變化大的高氨氮煤氣廢水來說，具有良好應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)

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