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蒸氨法处理高氨氮废水

发布时间:2019-10-22 15:43:49  中国yb体育平台工程网

 高浓度氨氮废水来源甚广,如合成氨、煤炭焦化、石油化工、制药、食品生产等均产生大量高浓度氨氮废水,这类废水不仅会引起水体富营养化,造成水资源污染,而且给水处理回收利用带来很大的困难,甚至会对人体和各种生物产生毒害作用[1]。
本文主要讨论蒸氨法在处理煤气化工艺产生的工业废水中的应用,煤气化生产工艺在现代工业应用中已经十分成熟,大约有二十多种,其生产过程主要包括以下环节 :原煤准备、气化单元、变换单元、酸性气体脱除单元 [2]。其中,气化单元产生的粗煤气进行急冷和洗涤过程会产生大量的废水,这些废水成分复杂,氨氮含量很高,一经排放会对生态环境产生长期危害 [3]。
1 装置简介

本蒸氨装置建成后为连续运行生产,处理原料为变换系统汽提尾气产生的低温凝液、变换尾气进入酸性火炬系统产生的酸性火炬气凝液和煤气化废水闪蒸后的闪蒸汽体进入高压富氢火炬系统产生的高压富氢凝液。
本装置适用三种操作工况 :
工况一 :仅适用以变化系统产生的汽提尾气凝液作为进水。
工况二 :在工况一基础上,考虑酸性气火炬凝液进入蒸氨系统。
工况三 :在工况一基础上,考虑高压富氢火炬凝液进入系统。采用单塔加压侧线抽出汽提工艺,流程简单,操作方便,能耗低,酸性水经过净化,可达到回用指标,送至下游装置进行处理 ;汽提塔侧线采出富氨气,经三级分凝和氨吸收生成 20%(wt)氨水,送至其他装置回用。

2 工艺原理及流程

2.1 工艺原理
本 装置 处 理的 原 料 废水 主 要是 含 NH4HS、(NH4)2CO3、NH4HCO3 等铵盐水溶液,这些弱酸碱盐在水中产生游离态硫化氢、氨和二氧化碳分子,是化学平衡、电离平衡和相平衡共存的复杂体系,影响体系平衡的主要因素是浓度和分子比。对原料废水进行加热可促进水解作用,使游离的硫化氢、氨和二氧化碳分子增加,在适当条件下游离分子可从液相转入气相,从而达到去除废水中氨氮的目的。汽提过程中存在如下化学平衡 :

 
2.2 工艺流程
来自装置外的变换凝液和酸性气火炬凝液进入原料水槽,高压富氢火炬凝液进入缓冲水槽,两种废水经离心泵升压后送入加压汽提塔,在塔底用蒸汽进行加热汽提,塔顶酸性气送入酸性火炬系统,塔釜净化水送至yb体育平台工段。加压汽提塔侧线采出富氨气经三级分凝处理后送入氨气吸收塔,洗涤水从氨气吸收塔顶部进入与氨气在塔内逆流接触进行氨气吸收,产生的氨水进行回收浓缩,直至氨水合格后送至氨水罐待售。工艺流程如图 1 所示。

 

3 处理效果讨论

本蒸氨装置处理原料为变换低温凝液、高压富氢火炬凝液和酸性火炬凝液,处理量为 30 m3/h,经蒸氨处理后送去yb体育平台工段进行后续处理。本次以蒸氨装置运行中的某一段时间运行情况进行分析讨论,主要分析其高氨氮废水处理后期氨氮含量的变换情况,其氨氮运行分析如图 2 所示。

 
由图 2 可知 :变换 / 酸性火炬凝液原料氨氮含量非常高,在 20 000~40 000mg/L 之间,且数值波动比较大,这与酸性火炬系统介质复杂性和多样性有很大关系,凝液氨氮含量波动原因需进一步做大量原料分析才能确定 ;高压火炬凝液原料氨氮含量比较稳定,一般在 5 000 mg/L 左右,这是因为高压火炬主要为煤气化工段排放,原料成分单一,故氨氮含量波动不大 ;两种废水经蒸氨处理后氨氮含量明显降低。
本次随机选取五天原料废水和处理后净化水氨氮含量作为参考,讨论本装置对废水氨氮去除效果,水中氨氮含量单位为 mg/L。分析数据如表 1 所示。


由表可知 :两种高浓度氨氮废水混合进入蒸氨系统处理后,其净化水氨氮含量< 30 mg/L,氨氮去除率达99% 以上,且氨氮含量水平稳定,由此可知蒸氨法在处理高浓度氨氮废水效果非常明显。
由以上运行数据及结果可知,蒸氨法在处理高浓度氨氮废水效果明显,氨氮去除率高,流程简单,易于操作,为工业应用提供了很好的实践基础。

4 问题及建议
本装置目前运行还存在以下问题 :一是装置处理能力偏小,处理量为 30 m3/h,这是设计瓶颈问题,暂时不能有效改善,建议后续应用根据自身需求合理提高设计处理量 ;二是氨水产品品质不稳定,杂质较多,需继续优化调整工艺操作参数,改善产品质量 ;三是管线易结晶,尤其在冬季结晶风险更大,严重影响蒸氨装置稳定长周期运行,建议根据需求在管线易结晶增处增加电伴热或蒸汽伴热,防止管线结晶堵塞。

作者:薛云峰,张  超,杨 榕

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