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新工藝：高效吹脫法，折點(diǎn)氯化法處理高氨氮廢水
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原標(biāo)題：新工藝：高效吹脫法，折點(diǎn)氯化法處理高氨氮廢水
以某化工生產(chǎn)企業(yè)廢水為例，介紹高效吹脫法+折點(diǎn)氯化處理高氨氮廢水的工程實(shí)例。該工程設(shè)計(jì)規(guī)模為3000m3/d，即125m3/h，進(jìn)水NH3-N質(zhì)量濃度高達(dá)1200mg/L。實(shí)踐表明，采用該工藝處理高氨氮廢水效果很好，出水NH3-N質(zhì)量濃度小于15mg/L，可達(dá)污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)(GB8978-1996)一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。
1.廢水水質(zhì)
某顏料有限公司是目前中國(guó)氧化鐵行業(yè)生產(chǎn)量最大、銷售量最高、出口創(chuàng)匯最多的化工企業(yè)，年產(chǎn)氧化鐵顏料92000噸，產(chǎn)品有氧化鐵紅、鐵黃、鐵黑、鐵橙、鐵棕、鐵綠，以及超細(xì)、耐高溫等深加工系列產(chǎn)品50多個(gè)。設(shè)計(jì)處理量為3000m3/d，所排放的廢水主要是生產(chǎn)工藝廢水和地面沖洗廢水，經(jīng)處理后直接排放，要求達(dá)到污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)(GB8978-1996)一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)進(jìn)出水質(zhì)及排放標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表1。
2.工藝流程
工藝選擇
廢水的主要來(lái)源為生產(chǎn)工藝廢水和地面沖洗廢水，由于生產(chǎn)中大量使用鐵屑、硝酸、硫酸而引起的，造成廢水pH很低，廢水中Fe離子、氨氮質(zhì)量濃度很高。對(duì)廢水水量、性質(zhì)進(jìn)行分析，對(duì)于其中Fe離子，主要采用調(diào)節(jié)pH、曝氣氧化使其轉(zhuǎn)化成Fe(OH)3和Fe(OH)2，從廢水中分離出來(lái);對(duì)于高氨氮，由于廢水水量大，而COD較低，如采用A-O生物脫氮工藝，須補(bǔ)充大量有機(jī)碳，必將造成運(yùn)行成本增大。且生化脫氮工藝控制要求高，需建造大規(guī)模構(gòu)筑物，占地面積大。再者，生化系統(tǒng)的運(yùn)行調(diào)試周期達(dá)數(shù)月之久，方能進(jìn)入正常。為此，經(jīng)過(guò)仔細(xì)分析比較，再考慮實(shí)際操作運(yùn)行管理方便，采用了高效吹脫+折點(diǎn)氯化法來(lái)處理高氨氮廢水。
吹脫法用于脫除水中氨氮，即將氣體通入水中，使氣液相相互充分接觸，使水中溶解的游離氨穿過(guò)氣液界面，向氣相轉(zhuǎn)移，從而達(dá)到脫除氨氮的目的。
折點(diǎn)氯化一般應(yīng)用于飲用水消毒，具有不受鹽含量干擾，有機(jī)物含量越少氨氮處理效果越好，不產(chǎn)生污泥，處理效率高等優(yōu)點(diǎn)。污水處理系統(tǒng)處理工藝流程見(jiàn)圖1。
工藝流程
廢水經(jīng)匯聚后進(jìn)入調(diào)節(jié)池，然后經(jīng)過(guò)中和沉淀、氧化沉淀，去除廢水中的Fe離子，去除Fe離子后廢水進(jìn)入CR池，進(jìn)行調(diào)節(jié)pH，然后進(jìn)入高效吹脫塔。高效吹脫塔主要利用吹脫法去除其中的氨氮，此法是利用廢水中所含有的氨氮等揮發(fā)性物質(zhì)的實(shí)際濃度和平衡濃度之間存在的差異，在堿性條件下用空氣吹脫或者用蒸汽汽提，使廢水中的游離氨氮、離子
銨物質(zhì)不斷地以氣相氨的形式揮發(fā)出來(lái)而到達(dá)除氨氮的目的。一般認(rèn)為吹脫效率與溫度、pH、氣液比有關(guān)。吹脫法去除廢水中的氨氮，控制吹脫效率高低的關(guān)鍵因素是溫度、氣液比和pH。在水溫大于25℃，
氣液比控制在5500左右，pH控制在11.5左右，對(duì)于氨氮質(zhì)量濃度高達(dá)12000mg/L的廢水，去除率可達(dá)到90%以上。但吹脫法在低溫時(shí)氨氮去除效率不高，同時(shí)隨著廢水中氨氮濃度的下降，效率明顯降低。
高效吹脫塔出水調(diào)節(jié)pH后，加次氯酸鈉進(jìn)入氯化塔，進(jìn)行折點(diǎn)氯化去除廢水中殘留的氨氮。折點(diǎn)氯化法是投加過(guò)量的氯或次氯酸鈉，使廢水中氨完全氧化為氮?dú)獾姆椒?。?dāng)氯氣通入廢水中達(dá)到某一點(diǎn)，在該點(diǎn)時(shí)水中游離氯含量最低，而氨的濃度降為零。當(dāng)氯氣通入量超過(guò)該點(diǎn)時(shí)，水中的游離氯就會(huì)增多，因此，該點(diǎn)為折點(diǎn)，在此狀態(tài)下的氯化稱為折點(diǎn)氯化。該法工藝成熟，只是常規(guī)的工藝運(yùn)行費(fèi)用很高，特別是氨氮濃度較高時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用一般難以接受。本設(shè)計(jì)通過(guò)前級(jí)高效處理后，出水氨氮質(zhì)量濃度可達(dá)10mg/L以下，采用折點(diǎn)氯化法就顯得較為經(jīng)濟(jì)，且出水穩(wěn)定性又有了更大的提高。
折點(diǎn)氯化法后的廢水經(jīng)過(guò)脫氯、再沉淀、過(guò)濾之后進(jìn)行達(dá)標(biāo)排放。系統(tǒng)產(chǎn)生的污泥經(jīng)板框壓濾機(jī)壓濾成泥餅外運(yùn).處理。
工藝特點(diǎn)
采用先進(jìn)的物化組合工藝，與傳統(tǒng)的A-O生化脫氨工藝相比，運(yùn)行操作易控制。
采用高效吹脫的先進(jìn)工藝，氨氮吹脫效果更好，高效吹脫塔的設(shè)計(jì)作為某公司的專利技術(shù)，具有極高的性價(jià)比，折點(diǎn)氯化法的運(yùn)用保證了吹脫過(guò)程達(dá)到預(yù)期的設(shè)計(jì)效果。
3.主要構(gòu)筑物及設(shè)備參數(shù)
1.調(diào)節(jié)池
污水調(diào)節(jié)池為鋼混結(jié)構(gòu)，有效容積300m3，水力停留時(shí)間2.4h。在調(diào)節(jié)池進(jìn)水口設(shè)有格柵裝置，同時(shí)在池中設(shè)置曝氣攪拌裝置，其作用是一方面起到降低污染物負(fù)荷的作用，另一方面通過(guò)攪拌曝氣起到均和水質(zhì)的作用。調(diào)節(jié)池出水自流至后續(xù)處理單元。
2.中和池
鋼混結(jié)構(gòu)，地下式，有效容積40m3，水力停留時(shí)間0.3h。池中設(shè)置曝氣攪拌裝置，其作用是使廢水與堿充分反應(yīng)，調(diào)節(jié)好廢水的pH，為后續(xù)工序創(chuàng)造條件。
3.初沉池
鋼混結(jié)構(gòu)，半地下式，有效容積450m3，水力停留時(shí)間3.6h，沉淀池的作用是使廢水反應(yīng)后生成物Fe(OH)2大部分得以沉淀，減輕后續(xù)設(shè)備的處理負(fù)荷。
4.氧化池
氧化池為鋼混結(jié)構(gòu)，半地下式，有效容積300m3，水力停留時(shí)間2.4h。選用羅茨風(fēng)機(jī)供氣，微孔曝氣。使廢水中的Fe(OH)2經(jīng)氧化后生成Fe(OH)3沉淀物，再經(jīng)沉淀后去除
5.二沉池
鋼混結(jié)構(gòu)，半地下式，有效容積630m3，水力停留時(shí)間5h。二沉池的作用是使廢水反應(yīng)后生成物Fe(OH)3大部分得以沉淀，減輕后續(xù)設(shè)備的處理負(fù)荷。
6.CR池
CR池采用混凝土結(jié)構(gòu)，半地下式，有效容積480m3，水力停留時(shí)間3.8h。CR曝氣池主要是對(duì)進(jìn)入吹脫塔的廢水進(jìn)行pH調(diào)節(jié)，另外存儲(chǔ)污水，以備后續(xù)工藝的連續(xù)運(yùn)行。
7.吹脫塔(含廢氣凈化)
吹脫塔為主體玻璃鋼制，其外形尺寸為Ф5800mm×12500mm和Ф4200mm×12500mm。由風(fēng)機(jī)往吹脫塔吹入空氣，通過(guò)氣水充分接觸起到降低氨氮污染物負(fù)荷的作用，經(jīng)過(guò)處理后的廢氣采用硫酸噴淋吸收。
8.氯化塔
氯化反應(yīng)器為鋼結(jié)構(gòu)襯膠防腐，外型尺寸為Ф3200mm×6000mm，共1座。通過(guò)折點(diǎn)氯化反應(yīng)去除廢水中剩余的少量氨氮。
9.脫氯池
鋼混結(jié)構(gòu)，半地下式，有效容積450m3，水力停留時(shí)間5h。去除污水中殘余的次氯酸鈉，廢氣由風(fēng)機(jī)抽入凈化塔處理后排放。
10.凈水器系統(tǒng)
凈水系統(tǒng)由沉淀區(qū)與過(guò)濾器組成，沉淀區(qū)為鋼混結(jié)構(gòu)，半地下式，有效容積450m3，水力停留時(shí)間5h，其作用是去除廢水中剩余的顆粒、懸浮物。過(guò)濾器采用鋼結(jié)構(gòu)設(shè)備，采用環(huán)氧煤瀝青防腐。有效尺寸為Φ3m×5.25m，共2只，過(guò)濾采用壓力過(guò)濾，經(jīng)過(guò)沉淀后的水泵入過(guò)濾器，運(yùn)行一段時(shí)間后，懸浮物積累會(huì)影響過(guò)濾水量，需進(jìn)行反沖洗，在強(qiáng)大水流的沖擊下過(guò)濾層表面的懸浮物隨水流沖出，過(guò)濾層恢復(fù)過(guò)濾功能。
11.污泥池
鋼混結(jié)構(gòu)，半地上式，有效容積80m3，設(shè)計(jì)參數(shù)按污泥產(chǎn)量以及脫水機(jī)操作需求，用于污泥暫時(shí)存貯，污泥濃縮消化減容的作用。
4.系統(tǒng)調(diào)試與運(yùn)行
高效吹脫塔調(diào)試
該污水處理系統(tǒng)高效吹脫塔為9級(jí)串聯(lián)，調(diào)試高效吹脫塔時(shí)，主要是控制進(jìn)入吹脫塔廢水的pH，檢測(cè)在一定pH下，吹脫塔出水的氨氮值及各級(jí)吹脫塔出水pH。選擇適當(dāng)?shù)膒H，既可以使出水氨氮濃度較低，又不造成運(yùn)行成本的增加。運(yùn)行時(shí)控制進(jìn)水pH為11.2，出水氨氮質(zhì)量濃度在65mg/L左右。吹脫出來(lái)的NH3采用硫酸吸收，制成(NH3)2SO4。
氯化塔調(diào)試
氯化塔主要是利用折點(diǎn)氯化反應(yīng)，使廢水中的NH3-N轉(zhuǎn)化為N2。氯化塔的調(diào)試，主要是控制次氯酸鈉的加入量，污水的pH。隨著次氯酸鈉加入量的增大，氯化塔出水NH3-N質(zhì)量濃度越來(lái)越低，在氨氮與次氯酸鈉的質(zhì)量比為1：7時(shí)，氯化塔出水NH3-N質(zhì)量濃度基本在15mg/L以下;質(zhì)量比為1：10時(shí)，NH3-N全部轉(zhuǎn)化為N2及其他副產(chǎn)物，運(yùn)行時(shí)控制加入的次氯酸鈉與氨氮質(zhì)量比為1：7?？刂七M(jìn)水pH在6～8時(shí)，NH3-N的去除率較好。運(yùn)行時(shí)控制pH在6.5～8.5之間。
5.運(yùn)行效果
整個(gè)工程調(diào)試比較順利，自從達(dá)到設(shè)計(jì)要求和處理能力，按設(shè)計(jì)流量和設(shè)計(jì)參數(shù)連續(xù)運(yùn)行至今，效果一直很好。各處理單元處理效果見(jiàn)表2。
6.效益分析
本工程總投資425.6萬(wàn)元，其中土建費(fèi)138.3萬(wàn)元，設(shè)備費(fèi)287.3萬(wàn)元。廢水處理運(yùn)行成本為11.30元/m3，其中電費(fèi)1.74元/m3、藥劑費(fèi)9.52元/m3、人工0.04元/m3。
7.結(jié)論
實(shí)際運(yùn)行結(jié)果表明，采用高效吹脫+折點(diǎn)氯化法處理高氨氮廢水是穩(wěn)定可行的，出水水質(zhì)可達(dá)到污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)(GB8978-1996)一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。
運(yùn)行時(shí)，高效吹脫塔主要是控制進(jìn)入其中廢水的pH，一般控制為11.2;氯化塔主要控制次氯酸鈉的加入量和廢水的pH，一般控制為NH3-H與投加的次氯酸鈉的質(zhì)量比為1：7，pH控制在6.5～8.5之間。
吹脫系統(tǒng)產(chǎn)生的廢氣用硫酸吸收，避免造成二次污染。
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