一體化凈水器在合成氨造氣廢水處理回用中的應(yīng)
瀏覽： 發(fā)布日期：2017-04-17
摘 要： 合成氨造氣廢水懸浮物高，含有氰化物、硫化物、揮發(fā)酚和氨氮等。其處理方法多采用沉淀、冷卻、 生化工藝。選用一體化凈水器和雙層曝氣生物濾池處理造氣廢水，不但可提高回用水質(zhì)，達(dá)到了《污水綜合排放 標(biāo)準(zhǔn)》（GB 8978-1996）的一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)；還能減少處理運(yùn)行能耗和工程占地。為老企業(yè)合成氨造氣廢水的處理改造提 供了新途徑。
關(guān)鍵詞：合成氨造氣廢水；一體化凈水器；雙層曝氣生物濾池
合成氨造氣是用水大戶之一。以無(wú)煙煤或焦炭 為原料生產(chǎn)合成氨時(shí)，每生產(chǎn)1 t合成氨可排出造 氣廢水50～80 t。其廢水來(lái)源于洗氣箱和洗滌塔對(duì) 造氣氣爐產(chǎn)生的半水煤氣的噴淋、洗滌與冷卻水。 造氣廢水中所含主要污染物有煤粒類懸浮物、氰化 物、硫化物、揮發(fā)性酚和氨氮等。半水煤氣的噴 淋、洗滌與冷卻對(duì)水質(zhì)的要求不高，處理方法多采 用沉淀、冷卻閉路循環(huán)和沉淀、冷卻、生化閉路循環(huán)二大類?？紤]到造氣廢水中含有較多的氰化物和 硫化物等有毒有害成分經(jīng)冷卻塔揮發(fā)到大氣中可能二次污染，研究者對(duì)吹脫等方法進(jìn)行了研究。上述各工藝在不同的時(shí)期對(duì)造氣廢水的回用處理中都起到了一定的作用。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，一些新設(shè)備在造氣廢水處理中得到了應(yīng)用，如一體化凈水器和雙層曝氣生物濾池的應(yīng)用，大大提高了處理效率 和水質(zhì)，同時(shí)減少了過(guò)程單元和工程占地面積，節(jié)省了運(yùn)行能耗。本文介紹一種以預(yù)沉調(diào)節(jié)池為先、 一體化凈水器為主，雙層曝氣生物濾池為輔的典型工藝，及其工作原理、作用、特點(diǎn)，以供參考。
1.造氣廢水處理回用工藝
沉淀、冷卻、生化閉路循環(huán)的造氣廢水處理,該工藝的沉淀和生化單元分別采用一體化凈水器和雙層曝氣生物濾池，其特點(diǎn)有：
（1）與常規(guī)處理工藝相比，一體化凈水器和管 道混合器，替代了平流沉淀池和斜管沉淀池，提高 了處理效率和水質(zhì)，節(jié)省了占地面積。由于一體化凈水器較高，出水可以直接流入后續(xù)處理單元，省 去了二、三級(jí)泵，節(jié)省了運(yùn)行能耗。
（2）采用了兩級(jí)疊加的旁流曝氣生物濾池，可 根據(jù)水質(zhì)平衡決定處理水量，脫氮效果好，不用后 續(xù)過(guò)濾或沉淀設(shè)備，管理方便。生物濾池反洗水與 污泥干化排水都流回集水井，并參與再處理，基 本實(shí)現(xiàn)了廢水零排放。
2 一體化凈水器
所謂一體化凈水器是利用與分列式凈水設(shè)施相 同的設(shè)計(jì)參數(shù)，將幾個(gè)水處理單元有機(jī)地組合在一臺(tái)凈水設(shè)備中，以達(dá)到節(jié)省占地面積，減少中間水 泵與水池、降低運(yùn)行能耗、節(jié)省運(yùn)行成本和投資的目的。目前國(guó)內(nèi)一體化凈水器發(fā)展很快，各種鋼結(jié)構(gòu)和鋼筋砼結(jié)構(gòu)的都有。在造氣水處理中主要是用 YZJ型一體化高濁度凈水器來(lái)實(shí)現(xiàn)除濁目標(biāo)。
2．1 YZJ高濁度一體化凈水器原理
YZJ高濁度一體化凈水器是將旋流反應(yīng)室、澄清室、斜管沉淀室、潷渣裝置、沉泥與排泥系統(tǒng)等6項(xiàng)水處理單元豎向排列組合成的一體化除濁設(shè)備。根據(jù)不同水質(zhì)，采用不同的設(shè)計(jì)參數(shù)，可將原水濁度的質(zhì)量濃度從大于10 000 mg／L一次降到小 于20 mg／L。在處理沖灰沖渣水和黃河水中都獲得成功運(yùn)用。YZJ高濁度一體化凈水器結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖2。
（1）反應(yīng)。投加了混凝劑或助凝劑經(jīng)管道混合 器混合的混合水從進(jìn)水管進(jìn)入旋流反應(yīng)室旋流上升 反應(yīng)。由于反應(yīng)室的截面由小到大的變化，隨著水 流上升，絮凝體不斷長(zhǎng)大，水流流速不斷減小，減 弱了水流對(duì)絮凝體的剪力，使之不被破壞，有利于 絮凝體迅速長(zhǎng)大到可沉降的程度。
（2）懸浮澄清。在反應(yīng)室頂部設(shè)中央輸泥斗， 由于它的阻隔，將剩余污泥送入泥斗與反應(yīng)室內(nèi)的 絮凝體分開。由于反應(yīng)室內(nèi)水流呈升流狀態(tài)，使絮 凝體形成懸浮狀的懸浮層。懸浮層對(duì)新來(lái)水中的懸 浮物進(jìn)行吸附、過(guò)濾、沉淀作用，使絮凝體不斷長(zhǎng) 大到可沉淀的尺度，并且可以吸附一定數(shù)量的油類 和有機(jī)物，起到一般反應(yīng)室所起不到的作用。反應(yīng) 水繼續(xù)上升進(jìn)入設(shè)在反應(yīng)室上面的澄清室進(jìn)行第一 次澄清，并為在更上部的斜管沉淀室配水。
（3）斜管沉淀。澄清水從澄清室上升進(jìn)入斜管 沉淀室，由于斜管濕周大，水力半徑小，每根斜管 就是一個(gè)小沉淀室，沉淀效率高于澄清室，將澄清 室沉不下來(lái)的更細(xì)的絮凝體沉淀下來(lái)，進(jìn)入澄清 室，進(jìn)一步反應(yīng)成大絮凝體沉淀下來(lái)。沉淀水經(jīng)清 水區(qū)流入集水系統(tǒng)，出水管排出。
（4）排泥。泥斗設(shè)在反應(yīng)室外圍，通過(guò)中央輸 泥斗與反應(yīng)室內(nèi)的懸浮層相通。斗頂設(shè)澄清水管， 當(dāng)開啟澄清水管閥門適量排水時(shí)，懸浮層中的剩余 活性污泥便不斷地經(jīng)過(guò)中央輸泥斗進(jìn)入泥斗沉淀下 來(lái)，再經(jīng)過(guò)集泥管與自動(dòng)排泥閥排出。排泥閥的排泥周期和排泥歷時(shí)可調(diào)。由于泥斗容量大，泥在泥 斗中的停留時(shí)間長(zhǎng)，澄清水管排出的澄清水可流入 清水池回用。
（5）排渣。集水管為淹沒(méi)式出水，使水中沉不 下去的輕質(zhì)顆粒浮在水面上，通過(guò)排渣系統(tǒng)排出。
2．2 YZJ高濁度一體化凈水器的特點(diǎn)
YZJ高濁度一體化凈水器，工藝流程合理，結(jié) 構(gòu)簡(jiǎn)單，占地面積小，設(shè)備容量大，二級(jí)沉淀，能 適應(yīng)高濁度和較惡劣的污水水質(zhì)，出水水質(zhì)好，排 泥周期長(zhǎng)。設(shè)備高，出水可以直接進(jìn)入后續(xù)設(shè)備， 省去了中間提升設(shè)備與調(diào)節(jié)構(gòu)筑物。排泥閥用時(shí)間 繼電器來(lái)控制排泥周期與排泥歷時(shí)，實(shí)現(xiàn)了簡(jiǎn)單的 自動(dòng)運(yùn)行。
3 雙層曝氣生物濾池
3．1雙層曝氣生物濾池結(jié)構(gòu)
在循環(huán)水量較大，前級(jí)YZJ高度高于10 m的 條件下，為了節(jié)省占地，可將2個(gè)生物濾池疊加設(shè)計(jì)，串聯(lián)運(yùn)行。進(jìn)水管在上層濾池的下方進(jìn)水，反向過(guò)濾。濾 后水從中間出水管Ⅰ引入下層濾池下向過(guò)濾，從出 水管Ⅱ流入清水池。鼓風(fēng)機(jī)供風(fēng)，由供風(fēng)管分別從 兩池下方配風(fēng)。清水池反沖洗水泵供應(yīng)反洗水，從 反沖洗進(jìn)水管分別進(jìn)入濾池，反應(yīng)水從反沖洗排水 管Ⅰ、Ⅱ排出。
3．2雙層曝氣生物濾池特點(diǎn)
（1）有機(jī)負(fù)荷高，處理能力大，省去了二沉池。池內(nèi)采用高比表面積、易掛膜的細(xì)顆粒陶粒濾料，單位體積內(nèi)的生物量高達(dá)10～15 g／L，容積負(fù)荷遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)工藝。同時(shí)由于濾料對(duì)懸浮物的高效吸咐與截留作用，無(wú)需二沉池，減少了占地面積，降低了造價(jià)。
（2）除污功能強(qiáng)，出水質(zhì)量高。由于二級(jí)曝氣生物濾池的特殊結(jié)構(gòu)和運(yùn)行方式，其生物膜呈現(xiàn)了 優(yōu)勢(shì)菌種在不同空間位置上的“生態(tài)分布”特征，使 其同時(shí)具有去除有機(jī)物，硝化和反硝化等多種功 能，出水水質(zhì)好。如曝氣生物濾池出水中ρ（NH 3 － N）＜1 mg／L，這是其它工藝較難達(dá)到的指標(biāo)。 （3）工藝流程短，氧利用率高，維護(hù)管理方 便，處理成本低。曝氣生物濾池的曝氣量遠(yuǎn)低于生 物接觸氧化法，一般比活性污泥降低30％~40％。
（4）串聯(lián)運(yùn)行，兩段疊加結(jié)構(gòu)，占地面積小。
4 結(jié)語(yǔ)
一體化凈水器開發(fā)于上世紀(jì)70年代，90年代 得到發(fā)展。特別是在一些環(huán)保公司中為了適應(yīng)鋼結(jié)構(gòu)與玻璃鋼結(jié)構(gòu)的需要，大力發(fā)展一體化凈水設(shè)備。它可將多道水處理單元有機(jī)地組合在一臺(tái)設(shè)備 中，最常見(jiàn)的有除濁設(shè)備，除鐵、錳設(shè)備，廢水處 理設(shè)備和膜技術(shù)與常規(guī)凈水設(shè)備的組合體等。一體 化凈水設(shè)備可使工程項(xiàng)目上馬快、占地少、能耗 低、容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化運(yùn)行和管理方便。目前，單臺(tái)制水量為800 m3／h的YZJ型高濁度一體化鋼結(jié)構(gòu) 凈水器已經(jīng)在水城鋼鐵公司運(yùn)行；在內(nèi)蒙巴顏淖爾 已經(jīng)成功地將含砂的質(zhì)量濃度從7．8 kg／m3的黃河 水一次降到小于5 NTU；在內(nèi)蒙東能化工廠的合成 氨造氣廢水處理中一次將濁度的質(zhì)量濃度從3 000 mg／L降到46 mg／L；在四川鴻鶴化工廠的沖灰沖 渣水處理中一次將濁度的質(zhì)量濃度從20 kg／m3降 到小于40 mg／L。
合成氨造氣廢水的閉路循環(huán)處理中采用水處理組合工藝和一體化凈水設(shè)備及雙層曝氣生物濾池，確保了循環(huán)水水質(zhì)，從曝氣生物濾池排放的水可符合《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB8978－1996）的一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。特別是一體化凈水器的使用，在當(dāng)今土地十分寶貴的條件下給老企業(yè)改造提供了方便條件。