上海純水設備解析：如何處理氮肥工業(yè)廢水
關鍵詞：氮肥 尿素 灰沉降
概況
國年生產合成氨30萬噸，尿素52萬噸的大氮肥裝置按原料性質劃分主要有⑴以天然氣為原料，⑵以石腦油為原料，⑶以渣油為原料的三種類型。由于利用原料不同，發(fā)生的廢水水質不同，廢水處置采取的措施也不一樣。前2種一般采用氨汽提法和酸堿中和法處理廢水。南京純水設備而第3種則采取物理、化學、生化相結合的方法處置廢水，包括灰沉降單元、化學處置單元和生化處置單元�；页两祮卧饕妙w粒重力沉降作用去除灰份；化學處置單元通過投加NaOHFeSO4和陰離子高分子絮凝劑，絮凝作用下除去重金屬VNi生化處置單元采用A/O法去除CODNH3-N
1.工藝流程介紹
灰沉降單元主要處置合成氨氣化局部約40T/h碳黑廢水，碳黑廢水經灰沉降罐，除去局部碳黑后，約30T/h送入渣油汽化工段回用，約10T/h進入污水汽提塔脫除NH3H2S后，經化學處置單元處置，脫除重金屬VNi后，送入均衡池。
生化處置單元主要處置經化學單元處置后的廢水、合成氨裝置的CO2洗滌水、尿素裝置工藝冷凝液、生活污水、經過隔油池處理的罐區(qū)污染雨水，這五股來水首先進入反硝化池，與回流污泥經推流式攪拌機混合均勻，發(fā)生反硝化反應；然后水經底部回流窗進入硝化池發(fā)生硝化反應；硝化后的水在鼓風動力作用下一局部通過上部回流窗回流到反硝化池，一局部經溢流堰通過重力作用流入脫氣池脫氣，使附著在活性污泥上的氣泡被釋放，防止活性污泥在二沉池內漂�。幻摎夂蟮乃罱K在二沉池內進行泥水分離，南京純水設備廓清后的水經溢流堰流入暴雨調節(jié)池外排。污泥一部分回流，一局部與灰沉降器、廓清池底部的污泥一起濃縮脫水外運；整個A/O工藝采取AB兩個系列并列運行，處置水量1200m3/d
流程圖如下：
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2主要工藝設備及構筑物
單元
名稱
規(guī)格
附屬設備
數量
設計運行參數
灰沉降單元
灰沉降罐
立式：φ：8000mm,H3400mm
配刮泥機，刮板式，φ8000mm,n:0.072r/min線速：0.03m/s,電機功率：8.6kw
1座
水力停留時間4小時
回水容器
臥式：V28m3φ：2.8mH1.1m
配6000V高壓泵，Q41m3/hH713.6m
1座
廢水汽提塔
立式：φ120025200mm
1.5″拉西環(huán)填料 13.8m3
1座
化學處置單元
反應器1
立式，V:5.5m3,φ：2.8m,H:1.8m機械反應式
配推進式ST-GPR-1.5型，φ400mm攪拌機
1座
水力停留時間15min
反應器2
立式，V:5.5m3,φ：2.8m,H:1.8m機械反應式
配推進式ST-GPR-1.5型，φ400mm攪拌機
1座
水力停留時間15min
反應器3
立式，V:1.35m3,φ：1.0m,H:1.5m機械反應式
配推進式ST14-GPR-0.2型，φ400mm攪拌機
1座
廓清池
機械攪拌式，V51m3φ：5.0mH4.6m
配刮泥機，刮板式，φ5000mm,n:0.072r/min線速：0.0167m/s,電機功率：0.4kw
1座
水力停留時間3小時
生化處置單元
硝化/反硝化池
硝化區(qū)體積：318m3反硝化區(qū)體積：205m3
配推進式n:90r/min,φ480mm,N:3.7kw液下混合器
2座
水力停留時間21小時
均衡池/事故池
均衡池體積：720m3
事故池體積：300m3
1座
二沉池
V140m3,外表負荷q:1.0m3/m2*h沉淀面積：47m2中心進水，四周出水輻流式。
中心轉動φ：11200mmn:0.09r/min虹吸式 吸泥機
2座
水力停留時間5.6小時
脫氣池
矩形，V16m3
配推進式φ400mm攪拌機
2座
水力停留時間30min
回流污泥池
矩形，V18m3
回流污泥泵Q50m3/h
1座
濃縮池
輻流式，V36m3
2座
隔油池
矩形，V300m3
1座
鼓風機
D45-81型離心鼓風機，Q=45Nm3/min,N=75kw
D20-62型離心鼓風機，Q=20Nm3/min,N=20kw
D45-81三臺，D20-62二臺，
D45-81向硝化/反硝化池鼓風D20-62向均衡池鼓風
3運行效果 分析
3.1灰沉降單元
該單元設計進水SS≤820mg/l,出水SS≤40mg/l從運行的效果來看，能滿足碳黑灰份的去除。但在試車階段呈現了高壓回水泵葉輪結垢現象，結果導致泵軸斷裂。結垢的主要原因是由更換泵的密封水引起的原設計該泵的密封水為透平冷凝水，由于試車階段透平冷凝水壓力不足，為了不影響 試車的進度，采用生產水代替透平冷凝液做密封水后，運行不到半個月就出現泵斷軸現象，拆開泵體，發(fā)現葉輪表面結了一層致密的碳黑晶體，并且該晶體只有采用NaFHNO3六次甲基四銨溶液才干清洗掉。南京純水設備由于生產水中總硬度為109mg/lCaCO3計）密封水經機封流入泵體內與碳黑水循環(huán)使用，并且碳黑水溫度可達到138℃，致使鈣鹽在水中的溶解度下降，達到飽和狀態(tài)結晶析出。這些結晶體粘附在泵的葉輪上，增大了泵軸的扭矩，導致了泵軸的斷裂。
3.2化學處置單元
3.2.1設計水質
設計水質見表（一）
表（一）化學處置單元設計水質表
項目
CODmg/l
Vmg/l
Nimg/l
NH3-Nmg/l
進水
≤300
≤52
≤141
≤265
出水
--
≤1
≤4
--
3.2.2反應機理
已配好的15%FeSO4溶液用計量泵加入到反應器1中，同時用NaOH調節(jié)PH值，PH值控制在9.511加入的二價鐵與易溶的五價釩反應，生成難溶的四價釩。最終Ni以NiOH2V以VOOH2形式沉淀下來，然后在反應器3中投加0.1%陰離子高分子電解質，促進沉淀微晶的長大和凝聚。FeSO4和陰離子高分子電解質的加藥量通過進入反應器1線流量計調節(jié)。
3.2.3運行效果評價
原設計V去除率為98%Ni去除率為97%但實際平均分別只有60%12%左右，主要的原因是進水含量V和Ni低的緣故。因此，原設計15%FeSO4濃度是否應該降低，節(jié)約FeSO4投加量，需要做進一步試驗。
3.3生化單元
3.3.1設計水質
設計水質見表（二）
表（二）生化處置單元設計水質表
項目
PH
SSmg/l
CODmg/l
NH3-Nmg/l
進水
--
--
≤1100
≤80
出水
6９
≤70
≤100
≤15
3.3.2設計特點
硝化池內安裝PHD0線監(jiān)測儀，PH值的信號傳送給酸堿計量泵，自動調節(jié)泵的沖程，自動控制PH7.58.4DO信號傳送給鼓風管上氣動閥上，自動調節(jié)閥門的開度，自動控制DO23mg/l
反硝化池內裝置推進式液下混合器，由德國EMU液下混合器股份公司提供。為了維護電動機，設定兩個跳閘溫度：140℃和125℃，125℃以下，就會自動再啟動，若在140℃被切斷后，南京純水設備必需以手動方式再進行啟動。運行幾年來未出現故障，并且檢修方便。
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3.3.3運行效果評價
生化單元處置水質見表（三）
表（三）生化處置水質表
項目
月份
CODmg/l
NH3-Nmg/l
進水
出水
去除率
合格率
進水
出水
去除率
合格率
97.4
875.1
59.9
93.2%
90%
75.8
11.4
85.0%
79%
97.11
1090
27.4
97.5%
100%
80
14.1
82.4%
87%
98.4
2121
31.8
98.5%
97%
47.4
8.27
82.6%
80%
98.6
773
53.8
93.0%
100%
55.4
10
82.0%
87%
99.4
2050.7
58.6
97.2%
94%
41.2
4.36
89.4%
96%
99.5
1210.9
54.06
95.6%
100%
44.88
3.94
91.2%
100%
從表（二）中可以看出：進水COD平均在7702100mg/lCOD去除率為93%以上，合格率為90%以上。NH3-N4080mg/lNH3-N去除率為82%以上，合格率在87%以上。標明該系統抗COD沖擊能力較強，NH3-N40mg/l左右低負荷的情況下去除率為90%左右，而在4580mg/l去除率為82%合格率也略低。根據現場運行結果標明，COD/NH3-N比值在1016NH3-N去除能力較穩(wěn)定，抗NH3-N沖擊能力也較強。而97年、98年COD/NH3-N比值則在30以上。正是由于NH3-N臨時處于低負荷運行，系統抵御濃度沖擊的能力比較脆弱，從而 影響 出水合格率。
3.3.4運行維護
97年二月份COD合格率僅為26%NH3-N合格率為0主要原因是系統遭受C0D沖擊，進水COD最高值達到25萬mg/l遭受COD沖擊不久，系統又遭受NH3-N沖擊，NH3-N達到3065mg/l因此整個系統C/N比完全失調，硝化細菌基本死亡，整個系統喪失處置NH3-N功能。由于營養(yǎng)過剩，其他類微生物有充足的食料，新陳代謝速度加快，相互間吸附能力減弱，導致污泥松散，沉降性能差，與此同時，硝化細菌和其他類菌種死亡，尸體”隨二沉池排放水流出，影響SS出水水質，97年二月份的合格率為78%處置這種污泥被嚴重受沖擊的方法：利用硝化細菌的自然 世代更替 規(guī)律 一般為1530d引進生活污水作其營養(yǎng)源，停止進工業(yè) 廢水，提高DO至34mg/l優(yōu)先考慮硝化細菌生長條件，南京純水設備抑制其他菌類的生長。
98年9月CODNH3-N合格率也偏低，也是受COD沖擊的緣故，但沖擊水平沒有97年2月份那么嚴重，COD最高達16795mg/l并且沖擊時間相對較短，一般采取的措施是往硝化/反硝化池投加陽離子高分子電解質，投加濃度為10mg/l一邊鼓風曝氣，一邊投加，約1小時后，停止鼓風曝氣，凈置，泥水分離，分離過程中，二沉池中有一些懸浮物隨排水漂走，凈置2小時后，轉入鼓風曝氣。每天投加一次，待硝化功能恢復，污泥沉降性能增強，停止投加陽離子高分子電解質。
98年10月出水NH3-N比進水NH3-N還要高，原因是污泥遭受重金屬中毒，由于該裝置污泥脫水單元處于停工狀態(tài)，廓清池的污泥堆積逐漸加厚，致使泥水一起流入生化處置單元，因污泥底部堆積的VNi等重金屬，從而導致污泥重金屬中毒。系統中微生物失去活性，出水NH3-N比進水NH3-N還要高，二沉池出水顏色呈橙黃色，并發(fā)出惡臭氣味。處置方法是利用陽離子高分子電解質將具有活性微生物吸附在一起，讓死去的微生物通過二沉池排走。操作方法 基本同前，只是發(fā)生中毒時，陽離子高分子電解質投加量大，時間繼續(xù)長。
5結束語
1.該處理裝置在解決廢水污染的同時，考慮到灰水的再利用，可以節(jié)約30T/h脫鹽水。
2.該處理裝置取消初沉池，將硝化、反硝化池建成同心圓式，采用缺氧-好氧的內外循環(huán)流程，流程簡單，省卻了激進工藝必不可少的一局部土建投資。滿足COD/TN≥10要求，不需外加碳源。將生活污水引進系統中，不需投加磷營養(yǎng)源。基本實現了自動化操作，南京純水設備節(jié)省了操作費用。
3.該裝置的生化單元具有較高的有機物去除能力和穩(wěn)定的硝化作用，主要是缺氧池能降解大部分的COD大大緩解了硝化池的COD負荷，并且提供硝化反應的碳源，穩(wěn)定硝化反應的速度。
4.該裝置的生化單元耐COD負荷沖擊能力強，COD/TN比值范圍較寬，并且系統受沖擊后，恢復速度較快。
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