氮肥工業(yè)廢水處理設(shè)計(jì)及運(yùn)轉(zhuǎn)　

概況

　　我國年生產(chǎn)合成氨30萬噸，尿素52萬噸的大氮肥裝置按原料性質(zhì)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，產(chǎn)生的廢水水質(zhì)不同，廢水處理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。而第3種則采取物理、化學(xué)、生化相結(jié)合的方法處理廢水，包括灰沉降單元、化學(xué)處理單元和生化處理單元?；页两祮卧饕妙w粒重力沉降作用去除灰份；化學(xué)處理單元通過投加NaOH、FeSO4和陰離子高分子絮凝劑，在絮凝作用下除去重金屬V、Ni；生化處理單元采用A/O法去除COD、NH3-N。

1.工藝流程介紹

　　灰沉降單元主要處理合成氨氣化部分約40T/h的碳黑廢水，碳黑廢水經(jīng)灰沉降罐，除去部分碳黑后，約30T/h送入渣油汽化工段回用，約10T/h進(jìn)入污水汽提塔脫除NH3、H2S后，經(jīng)化學(xué)處理單元處理,脫除重金屬V、Ni后，送入均衡池。

　　生化處理單元主要處理經(jīng)化學(xué)單元處理后的廢水、合成氨裝置的CO2洗滌水、尿素裝置工藝?yán)淠?、生活污水、?jīng)過隔油池處理的罐區(qū)污染雨水，這五股來水首先進(jìn)入反硝化池，與回流污泥經(jīng)推流式攪拌機(jī)混合均勻，發(fā)生反硝化反應(yīng)；然后水經(jīng)底部回流窗進(jìn)入硝化池發(fā)生硝化反應(yīng)；硝化后的水在鼓風(fēng)動(dòng)力作用下一部分通過上部回流窗回流到反硝化池，一部分經(jīng)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，避免活性污泥在二沉池內(nèi)漂??；脫氣后的水*終在二沉池內(nèi)進(jìn)行泥水分離，澄清后的水經(jīng)溢流堰流入暴雨調(diào)節(jié)池外排。污泥一部分回流，一部分與灰沉降器、澄清池底部的污泥一起濃縮脫水外運(yùn)；整個(gè)A/O工藝采取A、B兩個(gè)系列并列運(yùn)行,處理水量1200m3/d。

流程圖如下：

2、主要工藝設(shè)備及構(gòu)筑物

 

單元	名稱	規(guī)格	附屬設(shè)備	數(shù)量	設(shè)計(jì)運(yùn)行參數(shù)
灰沉降單元	灰沉降罐	立式：φ：8000mm,H：3400mm	配刮泥機(jī)，刮板式，φ8000mm,n:0.072r/min線速：0.03m/s,電機(jī)功率：8.6 kw	1座	水力停留時(shí)間4小時(shí)
	回水容器	臥式：V：28m3φ：2.8m，H：1.1m	配6000V高壓泵，Q：41m3/h，H：713.6m	1座
	廢水汽提塔	立式：φ1200×25200 mm	1.5″拉西環(huán)填料  13.8 m3	1座
化學(xué)處理單元	反應(yīng)器1	立式，V:5.5m3,φ:2.8m,H:1.8m，機(jī)械反應(yīng)式	配推進(jìn)式ST-GPR-1.5型，φ400mm攪拌機(jī)	1座	水力停留時(shí)間15min
	反應(yīng)器2	立式，V:5.5m3,φ:2.8m,H:1.8m，機(jī)械反應(yīng)式	配推進(jìn)式ST-GPR-1.5型，φ400mm攪拌機(jī)	1座	水力停留時(shí)間15min
	反應(yīng)器3	立式，V:1.35m3,φ:1.0m,H:1.5m，機(jī)械反應(yīng)式	配推進(jìn)式ST14-GPR-0.2型，φ400mm攪拌機(jī)	1座
	澄清池	機(jī)械攪拌式，V：51m3，φ：5.0m，H：4.6m	配刮泥機(jī)，刮板式，φ5000mm,n:0.072r/min線速：0.0167m/s,電機(jī)功率：0.4 kw	1座	水力停留時(shí)間3小時(shí)
生化處理單元	硝化/反硝化池	硝化區(qū)體積：318m3，反硝化區(qū)體積：205m3	配推進(jìn)式n:90r/min,φ480mm,N:3.7kw液下混合器	2座	水力停留時(shí)間21小時(shí)
	均衡池/事故池	均衡池體積：720m3，  事故池體積：300m3		1座
	二沉池	V：140m3,表面負(fù)荷q:1.0m3/m2*h，沉淀面積：47m2，中心進(jìn)水，四周出水輻流式。	中心轉(zhuǎn)動(dòng)φ：11200mm，n:0.09r/min虹吸式 吸泥機(jī)	2座	水力停留時(shí)間5.6小時(shí)
	脫氣池	矩形，V：16m3	配推進(jìn)式φ400mm攪拌機(jī)	2座	水力停留時(shí)間30min
	回流污泥池	矩形，V：18m3	回流污泥泵Q：50m3/h	1座
	濃縮池	輻流式，V：36m3		2座
	隔油池	矩形，V：300m3		1座
	鼓風(fēng)機(jī)	D45-81型離心鼓風(fēng)機(jī)，Q=45Nm3/min,N=75kw D20-62型離心鼓風(fēng)機(jī)，Q=20Nm3/min,N=20kw		D45-81三臺，D20-62二臺，	D45-81向硝化/反硝化池鼓風(fēng)D20-62向均衡池鼓風(fēng)

3、運(yùn)行效果分析

3.1 灰沉降單元

   該單元設(shè)計(jì)進(jìn)水SS≤820mg/l,出水SS≤40mg/l，從運(yùn)行的效果來看，能滿足碳黑灰份的去除。但在試車階段出現(xiàn)了高壓回水泵葉輪結(jié)垢現(xiàn)象，結(jié)果導(dǎo)致泵軸斷裂。結(jié)垢的主要原因是由更換泵的密封水引起的，原設(shè)計(jì)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(jìn)度，采用生產(chǎn)水代替透平冷凝液做密封水后，運(yùn)行不到半個(gè)月就出現(xiàn)泵斷軸現(xiàn)象，拆開泵體，發(fā)現(xiàn)葉輪表面結(jié)了一層致密的碳黑晶體，并且該晶體只有采用NaF、HNO3、六次甲基四銨溶液才能清洗掉。由于生產(chǎn)水中總硬度為109 mg/l（CaCO3計(jì)），密封水經(jīng)機(jī)封流入泵體內(nèi)與碳黑水循環(huán)使用，并且碳黑水溫度可達(dá)到138℃，致使鈣鹽在水中的溶解度下降，達(dá)到飽和狀態(tài)結(jié)晶析出。這些結(jié)晶體粘附在泵的葉輪上，增大了泵軸的扭矩，導(dǎo)致了泵軸的斷裂。    

3.2 化學(xué)處理單元

3.2.1 設(shè)計(jì)水質(zhì)

設(shè)計(jì)水質(zhì)見表（一）

表（一）化學(xué)處理單元設(shè)計(jì)水質(zhì)表

項(xiàng)目	COD（mg/l）	V（mg/l）	Ni（mg/l）	NH3-N（mg/l）
進(jìn)水	≤300	≤52	≤141	≤265
出水	--	≤1	≤4	--

3.2.2 反應(yīng)機(jī)理

　　已配好的15%的FeSO4溶液用計(jì)量泵加入到反應(yīng)器1中，同時(shí)用NaOH調(diào)節(jié)PH值，PH值控制在9.5～11，加入的二價(jià)鐵與易溶的五價(jià)釩反應(yīng)，生成難溶的四價(jià)釩。*終Ni以Ni（OH）2，V以VO（OH）2的形式沉淀下來，然后在反應(yīng)器3中投加0.1%陰離子高分子電解質(zhì)，促進(jìn)沉淀微晶的長大和凝聚。FeSO4和陰離子高分子電解質(zhì)的加藥量通過進(jìn)入反應(yīng)器1的在線流量計(jì)調(diào)節(jié)。

3.2.3 運(yùn)行效果評價(jià)

　　原設(shè)計(jì)V去除率為98%，Ni去除率為97%，但實(shí)際平均分別只有60%、12%左右，主要的原因是進(jìn)水含量V和Ni低的緣故。因此，原設(shè)計(jì)15%的FeSO4濃度是否應(yīng)該降低，節(jié)約FeSO4的投加量，需要做進(jìn)一步試驗(yàn)。

3.3  生化單元

3.3.1 設(shè)計(jì)水質(zhì)

設(shè)計(jì)水質(zhì)見表（二）

表（二）生化處理單元設(shè)計(jì)水質(zhì)表

項(xiàng)目	PH	SS（mg/l）	COD（mg/l）	NH3-N（mg/l）
進(jìn)水	--	--	≤1100	≤80
出水	6～９	≤70	≤100	≤15

3.3.2設(shè)計(jì)特點(diǎn)

    硝化池內(nèi)安裝PH、D0在線監(jiān)測儀，PH值的信號傳遞給酸堿計(jì)量泵，自動(dòng)調(diào)節(jié)泵的沖程，自動(dòng)控制PH在7.5～8.4，DO的信號傳遞給鼓風(fēng)管上氣動(dòng)閥上，自動(dòng)調(diào)節(jié)閥門的開度，自動(dòng)控制DO在2～3 mg/l。

　　在反硝化池內(nèi)安裝推進(jìn)式液下混合器，由德國EMU液下混合器股份公司提供。為了保護(hù)電動(dòng)機(jī)，設(shè)定兩個(gè)跳閘溫度：140℃和125℃，在125℃以下，就會自動(dòng)再啟動(dòng)，若在140℃被切斷后，必須以手動(dòng)方式再進(jìn)行啟動(dòng)。運(yùn)行幾年來未出現(xiàn)故障，并且檢修方便。

3.3.3運(yùn)行效果評價(jià)

生化單元處理水質(zhì)見表（三）

表（三）生化處理水質(zhì)表

項(xiàng)目 月份	COD（mg/l）				NH3-N（mg/l）
	進(jìn)水	出水	去除率	合格率	進(jìn)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(jìn)水COD平均在770～2100mg/l，COD去除率為93%以上，合格率為90%以上。NH3-N在40～80 mg/l，NH3-N去除率為82%以上，合格率在87%以上。表明該系統(tǒng)抗COD沖擊能力較強(qiáng)，NH3-N在40 mg/l左右低負(fù)荷的情況下去除率為90%左右，而在45～80 mg/l，去除率為82%，合格率也略低。根據(jù)現(xiàn)場運(yùn)行結(jié)果表明，COD/NH3-N的比值在10～16，NH3-N去除能力較穩(wěn)定，抗NH3-N的沖擊能力也較強(qiáng)。而97年、98年COD/NH3-N的比值則在30以上。正是由于NH3-N長期處于低負(fù)荷運(yùn)行，系統(tǒng)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(yùn)行維護(hù)

　　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(tǒng)遭受C0D沖擊，進(jìn)水COD*高值達(dá)到25萬mg/l，遭受COD沖擊不久，系統(tǒng)又遭受NH3-N沖擊，NH3-N達(dá)到3065 mg/l ，因此整個(gè)系統(tǒng)C/N比完全失調(diào)，硝化**基本死亡，整個(gè)系統(tǒng)喪失處理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(dǎo)致污泥松散，沉降性能差，與此同時(shí)，硝化**和其他類菌種死亡，“尸體”隨二沉池排放水流出，影響SS的出水水質(zhì)，97年二月份的合格率為78%。處理這種污泥被嚴(yán)重受沖擊的辦法：利用硝化**的自然世代更替規(guī)律（一般為15～30d），引進(jìn)生活污水作其營養(yǎng)源，停止進(jìn)工業(yè)廢水，提高DO至3～4 mg/l，優(yōu)先考慮硝化**生長條件，抑制其他菌類的生長。

　　98年9月COD、NH3-N合格率也偏低，也是受COD沖擊的緣故，但沖擊程度沒有97年2月份那么嚴(yán)重，COD*高達(dá)16795 mg/l，并且沖擊時(shí)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(zhì)，投加濃度為10 mg/l，一邊鼓風(fēng)曝氣，一邊投加，約1小時(shí)后，停止鼓風(fēng)曝氣，凈置，泥水分離，在分離過程中，二沉池中有一些懸浮物隨排水漂走，凈置2小時(shí)后，轉(zhuǎn)入鼓風(fēng)曝氣。每天投加一次，待硝化功能恢復(fù)，污泥沉降性能增強(qiáng)，停止投加陽離子高分子電解質(zhì)。

　　98年10月出水NH3-N比進(jìn)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)，澄清池的污泥堆積逐漸加厚，致使泥水一起流入生化處理單元，因污泥底部沉積的V、Ni等重金屬，從而導(dǎo)致污泥重金屬中毒。系統(tǒng)中微生物失去活性，出水NH3-N比進(jìn)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。處理辦法是：利用陽離子高分子電解質(zhì)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(shí)，陽離子高分子電解質(zhì)投加量大，時(shí)間持續(xù)長。

5、結(jié)束語

 1.該處理裝置在解決廢水污染的同時(shí)，考慮到灰水的再利用，可以節(jié)約30T/h的脫鹽水。

 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(nèi)外循環(huán)流程，流程簡單，省卻了傳統(tǒng)工藝必不可少的一部分土建投資。滿足COD/TN≥10的要求，不需外加碳源。將生活污水引進(jìn)系統(tǒng)中，不需投加磷營養(yǎng)源。基本實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化操作，節(jié)省了操作費(fèi)用。

 3.該裝置的生化單元具有較高的有機(jī)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(fù)荷，并且提供硝化反應(yīng)的碳源，穩(wěn)定硝化反應(yīng)的速度。

 4.該裝置的生化單元耐COD負(fù)荷沖擊能力強(qiáng)，COD/TN的比值范圍較寬，并且系統(tǒng)受沖擊后，恢復(fù)速度較快。