氨氮超標煤氣化廢水處理

于鑫龍 高真 萬強

摘? ? 要：為解決短期內中高濃度氨氮處理的問題， 結合天津臨港勝科水務有限公司現有的條件，提出了利用折點氯化法對某電廠中高濃度氨氮的廢水進行預處理，通過前期預處理，從而減少進水氨氮的濃度。改造后，使得水廠日處理水量提高了25%，并且系統(tǒng)運行穩(wěn)定，不僅解決了系統(tǒng)超負荷運行的問題，還提高了收益，具有十分顯著的經濟效益和實踐效益。

關鍵詞：折點氯化法;氨氮;廢水處理

1? 引言

整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)（integrated gasification combined cycle ， IGCC）發(fā)電技術是目前國際上被驗證的、能夠工業(yè)化的最潔凈、最具發(fā)展前景的高效燃煤發(fā)電技術。它是將煤氣化技術和高效燃氣一蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)集成的一種潔凈煤發(fā)電技術。煤氣化廢水、含硫廢水是IGCC電廠氣化、凈化和硫回收單元所產生的特有廢水，污染性較強，處理難度較大。

天津某家IGCC電廠配備一套自己廢水處理系統(tǒng)，但由于設計進、出水水質與實際情況偏差較大，工藝路線不合理。導致每日產生約1000m?中高濃度（200mg/L～600mg/L）的氨氮廢水。該廠計劃在2021年建設一套新的污水處理工藝，在新的污水處理系統(tǒng)投入使用之前，或污水處理系統(tǒng)故障期間，工廠產生的高氨氮煤氣化廢水直接排放到污水處理廠。

天津臨港勝科水務有限公司進水氨氮的設計負荷為35mg/L，總氮為70mg/L，日處理量為10000m?/d。但受該廢水的影響，污水處理受到嚴重影響，因此，需要尋求一種簡單方便有效的處理方案，來解決短期內中高濃度氨氮廢水處理問題。

常用的氨氮前處理方法有吹脫法，吸附法，沉淀法以及離子滲析交換法等。然而這些方法往往需要占用較大的場地，添加額外的設備，甚至產生一些沉淀，影響后續(xù)處理。為此，本文提出一套新的氨氮預處理方案，采用折點氯化法去除氨氮，對預處理系統(tǒng)進行技術改造，并對預處理系統(tǒng)改造前后的運行實效進行對比和說明。

2? 預處理系統(tǒng)改造前后工藝流程

改造前，來自電廠的中高濃度氨氮廢水進入儲水池，由儲水池再進入均質池，被其他低濃度氨氮的廢水稀釋后進入水解酸化池。這種情況下，水廠每天只能處理600m?的中高濃度氨氮廢水，由于平均進水氨氮濃度由18mg/L提高到40mg/L，導致系統(tǒng)運行超負荷，整體處理水量由每日10000m?下降到8000m?，并且乙酸鈉的投加量增加。

改造后，將一個800m?的儲水池用作預處理反應池，電廠廢水與次氯酸鈉溶液經過混合裝置，平均以40m?/h的流速進入反應池，經過3.5h的停留反應，廢水氨氮濃度可以降至50mg/L以下。然后進入均質池，與其他工業(yè)廢水進行混合，再進入水解酸化池進行下一步處理。

3? 預處理系統(tǒng)改造后運行實效

本次預處理系統(tǒng)改造投資少，充分利用現有的儲水池、管道、電器等配套工程;工期短，從改造施工到試運行僅僅用了一周。從預處理改造后的運行情況來看，達到了預期效果，主要體現在以下幾個方面。

3.1? 系統(tǒng)運行恢復

從圖1可以看出，系統(tǒng)的污水處理能力與廠進氨氮濃度的高低密切相關。2020年2月之前，未進行預處理改造前，水廠每日處理水量最多只能達到8500m?/d，2020年2月和3月電廠停產，水廠運行系統(tǒng)不受高濃度氨氮的影響，處理能力恢復到10000m?/d。2020年4月到8月，電廠恢復生產，產生的廢水經過預處理后，氨氮濃度和總氮濃度可以去除80%以上，系統(tǒng)運行可以達到最大負荷并且不會出現出水超標的情況。

3.2? 能耗減少

預處理之前，為保證系統(tǒng)可以正常運行，高氨氮廢水只能分批進入均質池，經稀釋后再進入后續(xù)系統(tǒng)。系統(tǒng)在進水平均氨氮濃度35mg/L的情況下滿負荷運行，為去除過量的氨氮，好氧池的耗氧量增加，3臺風機需要全部開到最大以保證充足的氧氣供應。反硝化過程中產生的硝氮也大幅度升高，乙酸鈉投加量隨之增加，乙酸鈉的過量投加導致COD增大，從而臭氧氧化裝置能耗提高。此時系統(tǒng)所能處理的最大水量也僅8000m?/d，并且各個系統(tǒng)都在滿負荷運行，導致出水不穩(wěn)定，經常出現超標情況，給水廠帶來很大的損失。

經次氯酸鈉預處理之后，氨氮轉化為氮氣，進水平均氨氮濃度在20mg/L，系統(tǒng)恢復穩(wěn)定運轉，乙酸鈉用量減少，并且處理水量也提高25%，甚至更高。按照每度電0.6元，液體乙酸鈉1000元/m?，次氯酸鈉500元/m?，1000 m?氨氮濃度為300mg/L的廢水，處理量10000m?/d計算，經預處理之后，每日污水廠可提高6000元的收益，并且系統(tǒng)損耗大幅度降低，可持續(xù)性更好。

4? 結語

折點氯化法通常被用來處理低氨氮濃度的工業(yè)廢水，與其他方法相比較，該方法具有反應速度快，脫氮效果穩(wěn)定，污染小等特點。但很少有人將該方法用于中高濃度氨氮廢水的處理。煤氣化廢水、含硫廢水是IGCC電廠氣化、凈化和硫回收單元所產生的特有廢水，污染性較強，處理難度較大。本文從實際應用出發(fā)，結合該方法，成功解決了短期內中高濃度氨氮煤氣化廢水處理的問題，為水廠降低了污水超標，設備高損耗的風險，并且提高了收益，為折點氯化法的應用提供了實用案例。

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通訊作者：

萬強（1993—）男，漢族，天津人，碩士，主要從事水處理研究。

作者簡介：

于鑫龍（1988—）男，漢族，天津人，本科，主要從事水廠運行工藝。

高真（1987—）女，漢族，河北人，高級分析員，本科，主要從事水質檢測分析。