【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 環(huán)境，降低了成本。另外，蒸氨法工藝流程較復(fù)雜，設(shè)備較大。而煤氣吹脫解吸法工藝流程簡(jiǎn)單，與整個(gè)水處理工藝能聯(lián)運(yùn)循環(huán)?？傊簹獯得摲ū日舭狈ǔ杀久黠@要低，工藝要更為合理優(yōu)化?！　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　? 主要技術(shù)方案綜述 主要技術(shù)的敘述 [8]當(dāng)廢水中含有可揮發(fā)性物質(zhì)(如硫化氫、氨氣等)時(shí)，可以用向廢水中通入蒸汽的方法將之提取出來，這就是“吹脫”，帶出來的揮發(fā)性物質(zhì)可以通過適當(dāng)?shù)姆椒右曰厥绽?。氨氮的去除率是指通過處理，從廢水中除掉的氨氮的量占原廢水中氨氮總量的百4 / 51分比。廢水中的氨氮多數(shù)是以銨離子(NH 4+) 和游離氨(NH 3) 的狀態(tài)存在，并且它們之間存在如下的平衡關(guān)系： 32324NHONHOH?? ??? ????? ? ? ?顯然，游離氨的濃度與廢水的 pH 值有關(guān)系,pH 值越高，游離氨的濃度越高。常溫時(shí)，當(dāng) PH 值為 7 左右時(shí)氨氮大多數(shù)以銨離子狀態(tài)存在，而 PH 為 11 左右時(shí)，游離氨大致占 90％。當(dāng)水的 PH 值升高，呈游離狀態(tài)的氨易于逸出。若加以攪拌，曝氣等物理作用更可促使氨從水中溢出。在實(shí)際工程中，大多采用吹脫塔。吹脫塔的構(gòu)造一般采用氣液接觸裝置，通常以石灰作為堿劑處理，經(jīng)石灰調(diào)節(jié) PH 值后的水從塔的上部淋撒到填料上而形成水滴，而下部的煤氣鼓泡而出與水逆流接觸，完成傳質(zhì)過程，使氨由液相轉(zhuǎn)變?yōu)闅庀?，隨煤氣而出，完成吹脫過程。吹脫是一種對(duì)流傳質(zhì)過程，根據(jù)有效膜理論，其推動(dòng)力是溶質(zhì)組分的液相濃度與氣相濃度差，根據(jù)資料，常溫下氨水系統(tǒng)的平衡方程式為： Y＝ （）式中：Y――氨在空氣中的摩爾分率； X――氨在水中的摩爾分率由上式可以計(jì)算出，當(dāng)氨氮去除率達(dá)到 95％時(shí)的最小氣液比為 ，即氣液比為980：1，由于氨吹脫屬氣相阻力控制，因此通常情況其實(shí)際生產(chǎn)過程的氣液比可能還要大。 吹脫工藝流程，設(shè)備及其特點(diǎn)本工藝流程大致為：于剩余氨水中投入碳酸鈉，調(diào)節(jié)耗 PH 值后流經(jīng)漩流式反應(yīng)器，經(jīng)反應(yīng)后進(jìn)入吹脫塔與煤氣進(jìn)行逆流接觸，脫氨后用鼓風(fēng)機(jī)抽至硫氨工段。本工藝流程中煤氣的走向大體上可以說是一個(gè)循環(huán)的過程，即利用硫氨工段后的貧氨煤氣對(duì)剩余氨水進(jìn)行吹脫，吹脫后的富氨煤氣再送到硫氨工段脫氨，從而達(dá)到對(duì)剩余氨水的處理效果。采用的都是一些較新型的設(shè)備，如陶瓷膜過濾器，漩流式反應(yīng)器，吹脫塔等。而且與傳統(tǒng)直接蒸汽蒸氨法相比．具有運(yùn)行成本低、工藝簡(jiǎn)單、便于操作等優(yōu)點(diǎn)。吹脫塔的形式有填料塔，篩板塔等。廢水自塔頂噴下，煤氣自塔底通入，在塔內(nèi)廢水與煤氣進(jìn)行逆流接觸，廢水吹脫后從塔底經(jīng)水封管排出，自塔頂排出的氣體進(jìn)入到下一工段。單位時(shí)間吹脫的氣體量，正比于氣液兩相的濃度差（或分壓差）和兩相的接觸面積。即 G＝KA △C （）式中：G――為單位時(shí)間內(nèi)由水中吹脫的氣體量；5 / 51 A―― 為氣液兩相的接觸面積； K―― 為吹脫系數(shù) 設(shè)計(jì)的依據(jù) 數(shù)據(jù)依據(jù) [1]本設(shè)計(jì)題目為煤氣吹脫法處理 100 萬噸焦化廠剩余氨水的工藝設(shè)計(jì)。由文獻(xiàn)[1]可知，標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下煤氣處理量 Q 如下。 Q＝W g （）式中 ：W――裝爐干煤量，噸/時(shí)；――焦?fàn)t緊張操作系數(shù)；Mg――煤氣發(fā)生量，標(biāo)米 3/噸干煤煤氣發(fā)生量系指 1 噸干裝爐煤產(chǎn)生的標(biāo)準(zhǔn)狀況下的干煤氣體積。通常在洗苯塔后測(cè)出，故實(shí)際上不包括焦?fàn)t損失的煤氣量。煤氣發(fā)生量波動(dòng)于 285～420 標(biāo)米 3/噸干煤，約相當(dāng)于裝爐干煤重量的 15～19％。它隨煤料的揮發(fā)分而變。本設(shè)計(jì)中 Mg 取 340 標(biāo)米 3/噸干煤。則可得 W＝100247。=133 萬噸/年＝ 萬噸/天＝151 噸/ 時(shí). Q＝15134010 4＝10 8 標(biāo)米 3/時(shí)而剩余氨水量 W 為 10～ 11％的干煤量。 W＝133 ＝ 萬噸/年 試驗(yàn)依據(jù)設(shè)計(jì)之前我們?cè)谖滗撊細(xì)鈴S氣柜車間進(jìn)行了煤氣吹脫解析法處理剩余氨水的中試試驗(yàn)，由正交試驗(yàn)取得的最佳試驗(yàn)數(shù)據(jù)，以及出于對(duì)工業(yè)環(huán)保，經(jīng)濟(jì)等諸多因數(shù)的考慮選取設(shè)計(jì)依據(jù)為下表 。表 試驗(yàn)所得最佳數(shù)據(jù) 設(shè)計(jì)存在的主要問題（或遺留問題）及處理由于設(shè)計(jì)者能力和設(shè)計(jì)時(shí)間的有限，至使設(shè)計(jì)過程中出現(xiàn)的一些問題，具體如下：氣液比 吹脫時(shí)間 PH 值 溫度600：1 120min 80℃6 / 51由于設(shè)計(jì)的主要依據(jù)為“煤氣吹托解析法”的中試試驗(yàn)。中試所用的煤氣吹托盤設(shè)計(jì)比較粗糙，所用的孔徑，開孔大小等，可能還沒有達(dá)到最佳設(shè)計(jì)，應(yīng)此試驗(yàn)所得的最佳氣液比可能還會(huì)減小。也就是說，凡是和煤氣有關(guān)的設(shè)計(jì)部分，設(shè)計(jì)的大小可能都有偏大。反應(yīng)器的保溫采用的是夾套加熱，應(yīng)此，由設(shè)計(jì)參考資料塔徑不能過大，導(dǎo)致吹托塔體過高，從而吹托煤氣的動(dòng)力要求也較大。以后的研究可以嘗試選用其他的保溫方法，增大塔徑，降低塔高，減小煤氣動(dòng)力要求。經(jīng)過吹脫的煤氣，本來溫度可以不用要求到 45℃，因?yàn)槿绻苯铀屯蜾@飽和器的話，溫度降到 60℃就足夠了，但是如果這樣的話，對(duì)于整個(gè)硫胺工段又涉及到了一個(gè)水平衡的問題，而使整個(gè)硫銨車間的反應(yīng)條件都要依其作出一定的調(diào)整。整個(gè)工程調(diào)節(jié)過大，所以把吹脫后的煤氣送往鼓風(fēng)機(jī)前。以后的設(shè)計(jì)可以考慮在本設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上向這個(gè)方向設(shè)計(jì)。煤氣吹脫解析法處理剩余氨水的中試試驗(yàn)中，為了和后面的 A2/O 相匹配，我們選用的助脫除劑為碳酸鈉，但是試驗(yàn)中我們發(fā)現(xiàn)如果選用碳酸鈉，投堿量會(huì)比較大，于經(jīng)濟(jì)和簡(jiǎn)便方面都不是很合適，因此，本設(shè)計(jì)中選用氫氧化鈉。中試裝置的冷凝部分，我們?cè)O(shè)計(jì)的是蛇管形式，但是實(shí)際的試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)蛇管固然可以達(dá)到一定的冷凝效果，但是應(yīng)此所需要的塔體部分高度過高，因此在本設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)的是列管式，許多部分都可以按照標(biāo)準(zhǔn)件來設(shè)計(jì)，冷凝塔體部分高度減少了不少。中試試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)煤氣帶霧現(xiàn)象比較嚴(yán)重，因此在設(shè)計(jì)中，加入了抽霧層，確保吹脫效果。本設(shè)計(jì)開始時(shí)冷凝部分使用的冷凝水是 16℃的冷卻水，換熱后溫度達(dá)到 35℃。后來注意到采用 16℃的冷卻水，消耗比較大，因此設(shè)計(jì)過程中又改為 32℃的冷卻水。但是經(jīng)計(jì)算當(dāng)采用 32℃冷卻水時(shí)所需要的還熱面積又會(huì)增大，而且煤氣吹托的動(dòng)力要求也會(huì)增大，所以最終確定冷凝水為 16℃的冷卻水?？紤]到處理后的剩余氨水到生化前也需要冷卻，但要求并不高，因此設(shè)計(jì)用這里的 35℃的出水來冷卻處理后的剩余氨水。 7 / 512 吹脫法處理剩余氨水工藝論述 目前國(guó)內(nèi)外吹脫法的現(xiàn)狀 [8] 吹脫技術(shù)凈化石油污染地下水在石油污染水中，大多數(shù)污染水為石油裂解產(chǎn)物或帶有各種官能團(tuán)的烴類衍生物，和 NH4+－N 等污染物質(zhì)，采用吹脫技術(shù)，可以較容易實(shí)現(xiàn)以下效果： (1)有效降低出水中油含量，隨著氣水比的增加，吹脫出水中油含量逐漸降低，可去除石油類有機(jī)物中絕大部分揮發(fā)性組分。(2) 吹脫時(shí)，非離子氨(NH 3 )從液相進(jìn)入氣相，從而使水中NH4+－ N 濃度降低。 (3)吹脫對(duì)高錳酸鉀指數(shù)的去除率較低，說明在吹脫掉的石油類污染物中，絕大部分是不可被高錳酸鉀氧化的有機(jī)物質(zhì)。吹脫還能增加水中的溶解氧，為后續(xù)的生物處理提供充足的溶解氧。 吹脫法處理中低濃度氨氮廢水廢水中的氨氮大多以氨離子(NH 4+) 和游離氨(NH 3)的形式存在。當(dāng)水的 pH 值升高時(shí)，游離態(tài)氨易于逸出。采用攪拌、曝氣等方法可加快氨的逸出。采用吹脫塔和氣液接觸裝置，經(jīng)石灰調(diào)節(jié) pH 值后的水從塔的上部淋灑到填料上而形成水滴，順著填料的間隙次第落下，與由風(fēng)機(jī)從塔底向上或水平方向吹送的空氣逆流接觸，完成傳質(zhì)過程； 氨由液相轉(zhuǎn)為氣相，隨空氣排放，完成吹脫過程。 氧化吹脫－離子交換處理 2－萘酚生產(chǎn)廢水2－萘酚生產(chǎn)廢水是高鹽、高 COD、高色的化工廢水，傳統(tǒng)物化與生化法無法處理， 可采用氧化吹脫－離子交換組合工藝方法，首先氧化吹脫廢水中的亞硫酸鹽，然后分離富集廢水中萘磺酸鹽并加以回收利用，處理后的廢水可回用為洗滌液和回收硫酸鈉。顯著降低處理費(fèi)用，力求做到廢水資源化，是治理此類廢水的關(guān)鍵。工藝流程如圖 。廢水氧化吹脫結(jié)果表明，在弱酸性條件下，亞硫酸以氧化為主，當(dāng) PH 小于 3 時(shí)，SO32 一轉(zhuǎn)化成 SO2 而被吹脫去除，此時(shí) COD 氧化去除速率明顯高于弱酸 PH 條件下的氧化速率。但在經(jīng)過 5h 氧化吹脫反應(yīng)后，弱酸與酸性 PH 條件下的氧化吹脫速率基本重合，廢水 COD 去除率達(dá)到最大值。因此該處理 212 藝方案適宜對(duì)高含鹽量，尤其對(duì)采用磺化反應(yīng)而產(chǎn)生的高色度、高含鹽量、高 COD 值的染料中間體化工廢水的治理。8 / 51吹脫氧化 精密過濾 離子交換回收硫酸鈉沉淀過濾 用洗滌液加 NAOH洗滌液回用圖 氧化吹脫－離子交換處理 2－萘酚生產(chǎn)廢水工藝流程 超聲波吹脫技術(shù)處理高濃度氨氮廢水超聲波吹脫技術(shù)可以克服一般方法中吹脫效果低，NH 4+－N 的去除率只有40％～50％，不能達(dá)標(biāo)排放的缺點(diǎn)。其原理是利用超聲波輻射被處理廢水，使水分子承受交替壓縮和擴(kuò)張，產(chǎn)生空化氣泡，加強(qiáng) NH3 的揮發(fā)和傳質(zhì)效果，使其更容易由液相轉(zhuǎn)為氣相。因產(chǎn)生超聲波的動(dòng)力是壓縮空氣，空氣進(jìn)入廢水中能及時(shí)將 NH3 帶出水面，以保持氣液二相中 NH3 的分壓差，從而獲得吹脫 NH3 的高效率。工藝流程如圖。圖 超聲波吹脫法處理高濃度氨氮廢水工藝流程本方法大大提高吹脫效率，降低供氣量，節(jié)省動(dòng)力消耗，縮短了吹脫時(shí)間，從而縮小了吹脫塔的體積，降低投資；吹脫效率比傳統(tǒng)吹脫技術(shù)的脫氮率高 17％～164％；其對(duì)廢水中的 COD 也有明顯的去除效果；吹脫后的尾氣可以通過鹽酸溶液吸收，制成高濃度的 NH4Cl 溶液，作為原料返回生產(chǎn)系統(tǒng)。 超重力法吹脫氨氮廢水技術(shù)利用旋轉(zhuǎn)填料床產(chǎn)生強(qiáng)大離心力場(chǎng)一超重力場(chǎng)，可使氣液流速與填料的比表面積提高而不產(chǎn)生液泛，氨氮廢水在高分散、高湍動(dòng)、強(qiáng)混合以及界面急速更新的情況下與氣體以極大的相對(duì)速度在彎曲孔道中逆向接觸，強(qiáng)化了傳質(zhì)過程。這種特殊強(qiáng)化傳9 / 51質(zhì)作用，大幅度提高吹脫能力和吹脫效率，有效地實(shí)現(xiàn)氨氮廢水的吹脫，在 PH 值為，氣液比 1200m3/m3 的操作條件下，氨的單程吹脫率達(dá)到 95％。該技術(shù)特點(diǎn)：(a) 傳質(zhì)系數(shù)大幅度提高，在氣液比為傳統(tǒng)吹脫法 l/4 左右時(shí)即可達(dá)到同樣的吹脫效果，降低了運(yùn)行費(fèi)用，吹脫后空氣中氨的濃度高，易于回收利用。(b) 氣液在床層中的流速加快，湍流加劇，污垢及好氧生物和藻類不易沉積在填料層中，保證設(shè)備的長(zhǎng)期正常運(yùn)行。(c) 由于傳質(zhì)過程的強(qiáng)化，使得設(shè)備體積縮小，重量減輕，設(shè)備及基建費(fèi)用減少。(d) 過程放大容易，開車、停車時(shí)間短，在數(shù)分鐘內(nèi)就能達(dá)到穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)，更適合間斷氨氮廢水排放的處理。 吹脫法脫除煉油廠含硫化氫廢水煉油廠從冷凝器排出的廢水中，含有大量石油及硫化氫，具有很強(qiáng)的腐蝕性，其中硫化氫的存在形式因 pH 值不同而異，處理時(shí)一般先酸化至 DH 5 以后，再用吹脫法除去。工藝流程圖如圖 。貯油池除油池渣 池?zé)崴A池泵吹脫塔加酸設(shè)備廢水硫酸車間熱水池凈化后廢水中間水槽冷卻塔 排污水補(bǔ)充新鮮水廢水圖 吹脫法脫除煉油廠含硫化氫廢水工藝流程吹脫技術(shù)還可脫除其它一些氣體和物質(zhì)。1）由于二氧化碳不會(huì)引起大氣污染，故可在吹脫池內(nèi)進(jìn)行。2）在選礦廢水中，氰化物主要以氰化鈉形式存在，它是一種強(qiáng)堿弱酸鹽，在水溶液中易水解為氰化氫，加酸可促進(jìn)水解反應(yīng)的進(jìn)行。生成的氰化鈉用吹脫法脫除后，再用 NaOH 堿液吸收，可回收氰化鈉，重新用于生產(chǎn)。如采用真空閉路循環(huán)系統(tǒng)，可使輸送氰化氫氣體的管路處于負(fù)壓下，可防止漏氣中毒，還可避免新鮮空氣中所含CO2，對(duì)堿液的消耗。3）利用空氣吹脫的方法對(duì)水中的三氯乙烯、氯苯、l，3 一二氯苯都有好的去除效果，去除率為 30％～85％，去除效果隨溫度的升高而增加。10 / 51 目前國(guó)內(nèi)外剩余氨水的生化處理方法 [9] 傳統(tǒng)工藝脫氮法該工藝以氨化、硝化、反硝化三項(xiàng)反應(yīng)為基礎(chǔ)，流程如圖 。 圖 　傳統(tǒng)工藝脫氮流程從圖上可看出，I、Ⅱ、Ⅲ分別完成氨化、硝化和反硝化作用，加堿是為了保持硝化所需的偏堿環(huán)境，加甲醉是為了提供反硝化所需的碳源。此系統(tǒng)有下列優(yōu)點(diǎn)：氨化、硝化、反硝化分開進(jìn)行，氧化速度高，污泥負(fù)荷率可達(dá) h；不同性質(zhì)污泥在不同沉淀他分離和回流，運(yùn)行方便，靈活性大，效果較好。缺點(diǎn)：處理設(shè)備多，造價(jià)高；由于投加甲酵而帶來的 BOD5(生化需氧量)需在系統(tǒng)后設(shè)曝氣池和沉淀池除去。在實(shí)踐中，也常采用單級(jí)脫氯系統(tǒng)，此系統(tǒng)僅有一個(gè)沉淀池，流程簡(jiǎn)單，設(shè)備少，穩(wěn)定性和效果可能有不足之處，但由于該系統(tǒng)可達(dá)到脫氯處理要求，且經(jīng)濟(jì)實(shí)用，管理方便，故常采用。流程如圖 。圖 　單級(jí)脫氮流程11