化學(xué)工業(yè)廢水處理和利用

本文節(jié)選自 《廢水污染控制技術(shù)手冊(cè)第三章》

廢水處理和利用

    （一）處理方法

　　1.造氣污水治理方法

　　主要可分為：沉淀-冷卻法、沉淀-冷卻-生化法、空氣催化氧化法以及回收法等。

　?。?）沉淀-冷卻法

　　該法處理造氣污水具有流程簡(jiǎn)單、操作方便、易管理、投資省、運(yùn)行費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)。但當(dāng)氰化物、酚等含量超過(guò)一定數(shù)值時(shí)會(huì)造成二次污染。

　　其污水處理工藝流程為：造氣污水流經(jīng)截留池，將懸浮物中的大量粗顆粒去除，然后流入平流式初沉池，進(jìn)行初次沉淀處理。沉淀后的水經(jīng)集水槽流入吸水池，由半地下式泵房的污水泵抽送到澄清池（或斜板沉淀池），同時(shí)加入混凝劑，去除大量的懸浮物和其它雜質(zhì)。出水流入熱水池，用熱水泵送入冷卻塔（逆流式或橫流式），冷卻后的清水用泵送回崗位循環(huán)使用。當(dāng)污水中的氰化物含量≥25mg/L時(shí)，冷卻塔尾氣需要進(jìn)行處理。可采用帶生物吸收降解段的橫流式冷卻塔，對(duì)逆流式尾氣進(jìn)行吸收。含氰化物的吸脫廢氣經(jīng)過(guò)噴淋洗滌及生物降解，減少氰化物的二次污染（也可將吹脫出的氣體經(jīng)氣水分離器去除水分后，送至吹風(fēng)氣燃燒爐焚燒）。初沉池和澄清池或斜板沉淀池的污泥送入污泥濃縮池進(jìn)行濃縮處理，經(jīng)濃縮后的污泥可運(yùn)出燒磚。其工藝流程見(jiàn)圖1-3-10[4]。

圖1-3-10  沉淀-冷卻法處理工藝流程圖

　?。?）沉淀-冷卻-生化法

　　我國(guó)對(duì)于造氣含氰廢水生物法處理，主要采用塔式生物濾池。這種方法占地面積小，冷卻和脫氰效果好，但只能有效地去除游離氰和簡(jiǎn)單的氰化物，對(duì)絡(luò)合氰化物的去除率低，并存在二次污染。沉淀-冷卻-生化法處理造氣污水，其工藝流程為：造氣污水經(jīng)截留池將懸浮物中的大量粗顆粒去除，然后流入平流式初沉池，進(jìn)行初次沉淀處理，沉淀后的水經(jīng)集水槽流入吸水池。由污水泵抽送到冷卻型塔式生物濾池的支管，同時(shí)通過(guò)噴頭均勻地分布在蜂窩填料上。污水與蜂窩填料中的生物膜進(jìn)行充分的接觸，由于微生物的作用，使有機(jī)物和有害物質(zhì)得到降解。同時(shí)由于軸流風(fēng)機(jī)的作用，使其水溫下降，經(jīng)過(guò)生物處理的污水流入集水池，由鐘罩式脈沖發(fā)生器流入脈沖澄清池，同時(shí)加入混凝劑。此時(shí)蜂窩填料內(nèi)老化的生物膜脫落后，隨污水流入脈沖澄清池，由脈沖澄清池底部的懸浮污泥截留脫落的生物膜和懸浮物，使水得到澄清，清水流入清水池后由清水泵送崗位閉路循環(huán)使用。初沉池和脈沖澄清池排出的污泥送入污泥濃縮池進(jìn)行濃縮處理。其工藝流程見(jiàn)圖1-3-11[4]。

圖1-3-11  沉淀-冷卻-生物法處理工藝流程圖

　　（3）空氣催化氧化法

　　其原理是在催化劑和藥劑的作用下，利用空氣中的氧，把造氣廢水的氰化物氧化成CO2和N2。流程為：造氣污水進(jìn)入截留池去除大的懸浮顆粒后，流入氧化池，在氧化池中加入催化劑與藥劑，利用空氣中的氧把氰化物氧化為CO2和N2，最后污水經(jīng)沉淀后回用或外排。其工藝流程見(jiàn)圖1-3-12[4]。

圖1-3-12  空氣催化氧化處理工藝流程圖

　　（4）回收法

　　主要是將造氣污水沉淀去除懸浮物后，往污水中加入少量的輔助劑，然后在一定的溫度壓力下（脫除設(shè)備），將氰自污水中提出，然后用相應(yīng)的化學(xué)物質(zhì)固定，生產(chǎn)成副產(chǎn)品回收，水經(jīng)過(guò)冷卻后回用。

　　2.廢水中石油類(lèi)的處理

　　氮肥廢水中石油類(lèi)污染物，主要來(lái)自用油工藝排油、動(dòng)機(jī)械部分漏油、清洗機(jī)械的廢油、固體燃料熱加工過(guò)程產(chǎn)生的煤焦油。這些混溶在廢水中的油類(lèi)污染物質(zhì)，一般有浮油、分散油、乳化油和溶解油。其中浮油占廢水中總含油量的75%左右，其次是分散油和乳化油，而浮油和分散油的分離是氮肥含油廢水處理的關(guān)鍵。對(duì)其處理可利用油水相對(duì)密度差，由隔油井或建除油池進(jìn)行處理。

　　對(duì)于動(dòng)機(jī)械部分漏油和清洗機(jī)械進(jìn)入水中的廢油，可用隔油井除油。對(duì)于用油工藝排油和固體燃料熱加工過(guò)程中產(chǎn)生的煤焦油，用除油池進(jìn)行處理。除油池可建成平流式或斜板式，并可在池的出水一側(cè)的水面上安裝撇油機(jī)進(jìn)行機(jī)械撇油。

　　3.稀氨水的回收處理

　　氮肥企業(yè)稀氨水如沒(méi)有很好的回收利用，必將對(duì)水體造成污染，既浪費(fèi)資源，又污染環(huán)境。采用稀氨水處理回用技術(shù)，將有回收價(jià)值的稀氨水（固定氨的需加藥, 使之成游離氨）從頂部進(jìn)入解吸塔，噴淋而下，經(jīng)填料與上升的蒸汽逆流相遇，此時(shí)稀氨水中的游離氨進(jìn)入蒸汽，飽含氣氨的蒸汽從解吸塔頂部逸出后，進(jìn)入吸收塔，經(jīng)吸收后制成產(chǎn)品氨水或氣氨回綜合回收塔。其工藝流程見(jiàn)圖1-3-13[4]。

圖1-3-13  稀氨水處理回用系統(tǒng)流程圖

　　4.NH4+-N廢水處理方法

　　對(duì)于NH4+-N廢水，國(guó)內(nèi)目前主要采用生化法（A/O工藝）、汽提（吹脫）+生化法、離子交換法、化學(xué)沉淀+生化法、折點(diǎn)加氯法、液膜分離法等進(jìn)行處理。氮肥企業(yè)選擇處理方法時(shí)，主要考慮處理工藝線(xiàn)路、運(yùn)行費(fèi)用、工程投資、運(yùn)行的可靠性、操作管理方便、易維修等因素。

　　（1）生化法（A/O工藝）

　　生物硝化-反硝化處理NH4+-N廢水，是現(xiàn)階段較為經(jīng)濟(jì)有效的方法。其工藝技術(shù)較為成熟，目前主要應(yīng)用于城市污水處理。對(duì)于氮肥企業(yè)生化法應(yīng)考慮碳源問(wèn)題。其工藝流程見(jiàn)圖1-3-14[4]。

圖1-3-14  A/O工藝流程圖

　?。?）汽提（吹脫) +生化法

　　該處理工藝采用物理化學(xué)法去除高濃度NH4+-N，然后用生化法處理。對(duì)于高濃度NH4+-N廢水采用汽提是一種比較經(jīng)濟(jì)的有效方法，可回收氨。

　　汽提（吹脫)法是將廢水的pH值調(diào)至11-13，然后通過(guò)氣液接觸將廢水中的游離氨吹脫至大氣中。吹脫有二次污染問(wèn)題，對(duì)排出的污染物的最大地面濃度及最大濃度點(diǎn)距排氣筒的距離應(yīng)按相應(yīng)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中指定的公式進(jìn)行計(jì)算。當(dāng)計(jì)算的結(jié)果確定氨的排放濃度超標(biāo)時(shí)，需對(duì)吹脫尾氣進(jìn)行處理，通常是采用酸噴淋吸收，經(jīng)吹脫后的污水進(jìn)入生化池。目前國(guó)內(nèi)應(yīng)用美國(guó)某公司生產(chǎn)的專(zhuān)用于治理NH4+-N廢水的菌種，它在好氧條件下，快速、有效地將NH4+-N硝化，從而使廢水中的NH4+-N濃度達(dá)到排放要求。其工藝流程見(jiàn)圖1-3-15[4]。

圖1-3-15  汽提（吹脫）+生化法工藝流程圖

　?。?）離子交換法

　　該法適用于低濃度的NH4+-N廢水，脫除效率可達(dá)90%-96%。采用特殊離子交換劑過(guò)濾層吸附，吸附后污水排出，離子交換劑飽和后，用鈉鹽解脫，其工藝流程見(jiàn)圖1-3-16[4]。

圖1-3-16  離子交換法工藝流程圖

　?。?）化學(xué)沉淀+生物法

　　該法可以處理各種濃度的NH4+-N廢水，尤其適用于處理高濃度氨氮廢水。在廢水中投加MgO和H3PO4，使之和氨氮生成難溶復(fù)鹽MgNH4PO4·6H2O(MAP)結(jié)晶沉淀，使MAP從廢水中分離，其產(chǎn)物可用于復(fù)合肥料(最好用廢H3PO4，減少處理成本)。廢水經(jīng)化學(xué)沉淀法大幅度去除氨氮后，再經(jīng)生物法處理，其工藝流程見(jiàn)圖1-3-17[4]。

圖1-3-17  化學(xué)沉淀+生物法處理工藝流程圖

　?。?）折點(diǎn)加氯法

　　該法可通過(guò)正確控制加氯量和對(duì)流量的均化作用，使廢水中NH4+-N得到去除，并具有消毒作用，該法由于加氯量大，一般將其作為深度處理采用。

　?。?）液膜處理法

　　該法采用高效選擇性透過(guò)膜，廢水中的NH4+-N選擇性透過(guò)膜，與膜外側(cè)的強(qiáng)酸反應(yīng)，生成銨鹽（可作化肥）。

　　膜式氨氮脫除設(shè)備由中空纖維萃取柱和萃取劑循環(huán)裝置組成，萃取柱中中空纖維膜內(nèi)走待處理液，膜外走萃取液，待處理液體經(jīng)過(guò)循環(huán)，其中的氨氮進(jìn)入萃取液中。液膜處理NH4+-N廢水的工藝流程見(jiàn)圖1-3-18[4]。

圖1-3-18  液膜處理法的工藝流程圖

　　（二）廢水處理實(shí)例

　　1.重油直接洗滌炭黑循環(huán)氣化法處理炭黑廢水

　　某化肥廠(chǎng)采用重油直接洗滌炭黑循環(huán)氣化法技術(shù)處理炭黑廢水。

　　在氣化爐高溫下，重油、氧、蒸汽氧化燃燒并裂化生成合成氨原料氣（水煤氣）。其中碳轉(zhuǎn)化率95%～97%，未轉(zhuǎn)化的即生成炭黑。炭黑的親油性?xún)?yōu)于親水性。利用原料重油直接洗滌高溫裂化氣，把大部分炭黑洗除，其余少量炭黑再利用親水性進(jìn)行水洗，使夾帶在水中的油霧滴和炭黑形成的油炭團(tuán)經(jīng)水洗去除。原料油捕集炭黑后經(jīng)加壓回氣化爐制氣，油炭團(tuán)作燃料返回鍋爐。處理工藝流程如圖1-3-19[1]所示。

圖1-3-19  直接洗滌炭黑循環(huán)氣化法流程

　　主要技術(shù)指標(biāo)：

　　處理量                     360t/d炭黑廢水；

　　處理后原料氣中炭黑含量與用水洗滌相同，炭黑含量均＜10×10-6；

　　處理后原料氣中烴含量       ＜5×10-6；

　　碳總利用率                 ＞99%；

　　電耗                       0.8kW•h/m3。

　　環(huán)境效益：使用重油直接洗滌炭黑，既保證原料氣凈化又消除了炭黑廢水排放。一次重油氣化的碳轉(zhuǎn)化率是95%，循環(huán)氣化則達(dá)到98%，若包括作燃料的油炭團(tuán)，則碳總利用率達(dá)99%以上。

　　該技術(shù)適用于以重油為原料的合成氨廠(chǎng)。

　　2.中壓汽提-離子交換法處理合成氨工藝?yán)淠?o:p>

　　某化工廠(chǎng)在合成氨生產(chǎn)中，低變和甲烷化冷凝液含有氨800～1000mg/L，甲醇1000～2000mg/L，CO2和其他有機(jī)物1500～2000mg/L。把這種工藝?yán)淠簻p壓后引入汽提塔塔頂，向下噴淋，與塔底引入的過(guò)熱蒸汽在塔內(nèi)進(jìn)行汽提，冷凝液中的易揮發(fā)介質(zhì)從塔頂隨蒸汽一道排入大氣，汽提后的冷凝液經(jīng)降溫、除雜質(zhì)，再進(jìn)入裝有陰陽(yáng)離子交換樹(shù)脂的混床進(jìn)行交換，除去陰陽(yáng)離子，凈化后的水作鍋爐給水。由于常壓汽提法存在大氣污染，改用中壓汽提，汽提塔頂出口的氣體全部進(jìn)一段爐，這樣就避免了大氣的污染，又可節(jié)約大量的熱能。處理流程如圖1-3-20[1]所示。

圖1-3-20  中壓汽提-離子交換處理工藝?yán)淠毫鞒?/STRONG>