氮肥工业废水处理设计及运转_生态_资讯

摘要：我国年生产合成氨30万吨，尿素52万吨的大氮肥装置按原料性质划分主要有⑴以天然气为原料，⑵以石脑油为原料，⑶以渣油为原料的三种类型。由于利用原料不同，产生的废水水质不同，废水处理采取的措施也不一样。前2种一般采用氨汽提法和酸碱中和法处理废水。而第3种则采取物理、化学、生化相结合的方法处理废水，包括灰沉降单元、化学处理单元和生化处理单元。灰沉降单元主要利用颗粒重力沉降作用去除灰份；化学处理单元通过投加NaOH、FeSO₄和阴离子高分子絮凝剂，在絮凝作用下除去重金属V、Ni；生化处理单元采用A/O法去除COD、NH₃-N。

关键词：氮肥尿素灰沉降

概况

　　我国年生产合成氨30万吨，尿素52万吨的大氮肥装置按原料性质划分主要有⑴以天然气为原料，⑵以石脑油为原料，⑶以渣油为原料的三种类型。由于利用原料不同，产生的废水水质不同，废水处理采取的措施也不一样。前2种一般采用氨汽提法和酸碱中和法处理废水。而第3种则采取物理、化学、生化相结合的方法处理废水，包括灰沉降单元、化学处理单元和生化处理单元。灰沉降单元主要利用颗粒重力沉降作用去除灰份；化学处理单元通过投加NaOH、FeSO₄和阴离子高分子絮凝剂，在絮凝作用下除去重金属V、Ni；生化处理单元采用A/O法去除COD、NH₃-N。

1.工艺流程介绍

　　灰沉降单元主要处理合成氨气化部分约40T/h的碳黑废水，碳黑废水经灰沉降罐，除去部分碳黑后，约30T/h送入渣油汽化工段回用，约10T/h进入污水汽提塔脱除NH₃、H₂S后，经化学处理单元处理,脱除重金属V、Ni后，送入均衡池。

　　生化处理单元主要处理经化学单元处理后的废水、合成氨装置的CO₂洗涤水、尿素装置工艺冷凝液、生活污水、经过隔油池处理的罐区污染雨水，这五股来水首先进入反硝化池，与回流污泥经推流式搅拌机混合均匀，发生反硝化反应；然后水经底部回流窗进入硝化池发生硝化反应；硝化后的水在鼓风动力作用下一部分通过上部回流窗回流到反硝化池，一部分经溢流堰通过重力作用流入脱气池脱气，使附着在活性污泥上的气泡被释放，避免活性污泥在二沉池内漂浮；脱气后的水最终在二沉池内进行泥水分离，澄清后的水经溢流堰流入暴雨调节池外排。污泥一部分回流，一部分与灰沉降器、澄清池底部的污泥一起浓缩脱水外运；整个A/O工艺采取A、B两个系列并列运行,处理水量1200m³/d。

流程图如下：

2、主要工艺设备及构筑物

单元	名称	规格	附属设备	数量	设计运行参数
灰沉降单元	灰沉降罐	立式：φ：8000mm,H：3400mm	配刮泥机，刮板式，φ8000mm,n:0.072r/min线速：0.03m/s,电机功率：8.6 kw	1座	水力停留时间4小时
	回水容器	卧式：V：28m³φ：2.8m，H：1.1m	配6000V高压泵，Q：41m³/h，H：713.6m	1座
	废水汽提塔	立式：φ1200×25200 mm	1.5″拉西环填料 13.8 m³	1座
化学处理单元	反应器1	立式，V:5.5m³,φ:2.8m,H:1.8m，机械反应式	配推进式ST-GPR-1.5型，φ400mm搅拌机	1座	水力停留时间15min
	反应器2	立式，V:5.5m³,φ:2.8m,H:1.8m，机械反应式	配推进式ST-GPR-1.5型，φ400mm搅拌机	1座	水力停留时间15min
	反应器3	立式，V:1.35m³,φ:1.0m,H:1.5m，机械反应式	配推进式ST14-GPR-0.2型，φ400mm搅拌机	1座
	澄清池	机械搅拌式，V：51m³，φ：5.0m，H：4.6m	配刮泥机，刮板式，φ5000mm,n:0.072r/min线速：0.0167m/s,电机功率：0.4 kw	1座	水力停留时间3小时
生化处理单元	硝化/反硝化池	硝化区体积：318m³，反硝化区体积：205m³	配推进式n:90r/min,φ480mm,N:3.7kw液下混合器	2座	水力停留时间21小时
	均衡池/事故池	均衡池体积：720m³，事故池体积：300m³		1座
	二沉池	V：140m³,表面负荷q:1.0m³/m²*h，沉淀面积：47m²，中心进水，四周出水辐流式。	中心转动φ：11200mm，n:0.09r/min虹吸式吸泥机	2座	水力停留时间5.6小时
	脱气池	矩形，V：16m³	配推进式φ400mm搅拌机	2座	水力停留时间30min
	回流污泥池	矩形，V：18m³	回流污泥泵Q：50m³/h	1座
	浓缩池	辐流式，V：36m³		2座
	隔油池	矩形，V：300m³		1座
	鼓风机	D45-81型离心鼓风机，Q=45Nm³/min,N=75kw D20-62型离心鼓风机，Q=20Nm³/min,N=20kw		D45-81三台，D20-62二台，	D45-81向硝化/反硝化池鼓风D20-62向均衡池鼓风

3、运行效果分析

3.1 灰沉降单元

该单元设计进水SS≤820mg/l,出水SS≤40mg/l，从运行的效果来看，能满足碳黑灰份的去除。但在试车阶段出现了高压回水泵叶轮结垢现象，结果导致泵轴断裂。结垢的主要原因是由更换泵的密封水引起的，原设计该泵的密封水为透平冷凝水，由于试车阶段透平冷凝水压力不足，为了不影响试车的进度，采用生产水代替透平冷凝液做密封水后，运行不到半个月就出现泵断轴现象，拆开泵体，发现叶轮表面结了一层致密的碳黑晶体，并且该晶体只有采用NaF、HNO₃、六次甲基四铵溶液才能清洗掉。由于生产水中总硬度为109 mg/l（CaCO₃计），密封水经机封流入泵体内与碳黑水循环使用，并且碳黑水温度可达到138℃，致使钙盐在水中的溶解度下降，达到饱和状态结晶析出。这些结晶体粘附在泵的叶轮上，增大了泵轴的扭矩，导致了泵轴的断裂。

3.2 化学处理单元

3.2.1 设计水质

设计水质见表（一）

表（一）化学处理单元设计水质表

项目	COD（mg/l）	V（mg/l）	Ni（mg/l）	NH₃-N（mg/l）
进水	≤300	≤52	≤141	≤265
出水	--	≤1	≤4	--

3.2.2 反应机理

　　已配好的15%的FeSO₄溶液用计量泵加入到反应器1中，同时用NaOH调节PH值，PH值控制在9.5～11，加入的二价铁与易溶的五价钒反应，生成难溶的四价钒。最终Ni以Ni（OH）₂，V以VO（OH）₂的形式沉淀下来，然后在反应器3中投加0.1%阴离子高分子电解质，促进沉淀微晶的长大和凝聚。FeSO₄和阴离子高分子电解质的加药量通过进入反应器1的在线流量计调节。

3.2.3 运行效果评价

　　原设计V去除率为98%，Ni去除率为97%，但实际平均分别只有60%、12%左右，主要的原因是进水含量V和Ni低的缘故。因此，原设计15%的FeSO₄浓度是否应该降低，节约FeSO₄的投加量，需要做进一步试验。

3.3 生化单元

3.3.1 设计水质

设计水质见表（二）

表（二）生化处理单元设计水质表