氮肥工业废水处理设计及运转

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。rYV1
关键词：氮肥尿素灰沉降rYV1
概况rYV1
　　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。rYV1
1.工艺流程介绍rYV1
　　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NHrYV1
3、H2S后，经化学处理单元处理,脱除重金属V、Ni后，送入均衡池。rYV1
　　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。rYV1
流程图如下：rYV1
2、主要工艺设备及构筑物rYV1
单元rYV1
名称rYV1
规格rYV1
附属设备rYV1
数量rYV1
设计运行参数rYV1
灰沉降单元rYV1
灰沉降罐rYV1
立式：φ：8000mm,H：3400mmrYV1
配刮泥机，刮板式，φ8000mm,n:0.072r/min线速：0.03m/s,电机功率：8.6kwrYV1
1座rYV1
水力停留时间4小时rYV1
回水容器rYV1
卧式：V：28m3φ：2.8m，H：1.1mrYV1
配6000V高压泵，Q：41m3/h，H：713.6mrYV1
废水汽提塔rYV1
立式：φ1200×25200mmrYV1
1.5″拉西环填料13.8m3rYV1
化学处理单元rYV1
反应器1rYV1
立式，V:5.5m3,φ:2.8m,H:1.8m，机械反应式rYV1
配推进式ST-GPR-1.5型，φ400mm搅拌机rYV1
水力停留时间15minrYV1
反应器2rYV1
反应器3rYV1
立式，V:1.35m3,φ:1.0m,H:1.5m，机械反应式rYV1
配推进式ST14-GPR-0.2型，φ400mm搅拌机rYV1
澄清池rYV1
机械搅拌式，V：51m3，φ：5.0m，H：4.6mrYV1
配刮泥机，刮板式，φ5000mm,n:0.072r/min线速：0.0167m/s,电机功率：0.4kwrYV1
水力停留时间3小时rYV1
生化处理单元rYV1
硝化/反硝化池rYV1
硝化区体积：318m3，反硝化区体积：205m3rYV1
配推进式n:90r/min,φ480mm,N:3.7kw液下混合器rYV1
2座rYV1
水力停留时间21小时rYV1
均衡池/事故池rYV1
均衡池体积：720m3，rYV1
事故池体积：300m3rYV1
二沉池rYV1
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。rYV1
中心转动φ：11200mm，n:0.09r/min虹吸式吸泥机rYV1
水力停留时间5.6小时rYV1
脱气池rYV1
矩形，V：16m3rYV1
配推进式φ400mm搅拌机rYV1
水力停留时间30minrYV1
回流污泥池rYV1
矩形，V：18m3rYV1
回流污泥泵Q：50m3/hrYV1
浓缩池rYV1
辐流式，V：36m3rYV1
隔油池rYV1
矩形，V：300m3rYV1
鼓风机rYV1
D45-81型离心鼓风机，Q=45Nm3/min,N=75kwrYV1
D20-62型离心鼓风机，Q=20Nm3/min,N=20kwrYV1
D45-81三台，D20-62二台，rYV1
D45-81向硝化/反硝化池鼓风D20-62向均衡池鼓风rYV1
3、运行效果分析rYV1
3.1灰沉降单元rYV1
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、HNOrYV1
3、六次甲基四铵溶液才能清洗掉。由于生产水中总硬度为109mg/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。rYV1
3.2化学处理单元rYV1
3.2.1设计水质rYV1
设计水质见表（一）rYV1
表（一）化学处理单元设计水质表rYV1
项目rYV1
COD（mg/l）rYV1
V（mg/l）rYV1
Ni（mg/l）rYV1
NH3-N（mg/l）rYV1
进水rYV1
≤300rYV1
≤52rYV1
≤141rYV1
≤265rYV1
出水rYV1
--rYV1
≤1rYV1
≤4rYV1
3.2.2反应机理rYV1
　　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。rYV1
3.2.3运行效果评价rYV1
　　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。rYV1
3.3生化单元rYV1
3.3.1设计水质rYV1
设计水质见表（二）rYV1
表（二）生化处理单元设计水质表rYV1
PHrYV1
SS（mg/l）rYV1
≤1100rYV1
≤80rYV1
6～９rYV1
≤70rYV1
≤100rYV1
≤15rYV1
3.3.2设计特点rYV1
硝化池内安装PH、D0在线监测仪，PH值的信号传递给酸碱计量泵，自动调节泵的冲程，自动控制PH在7.5～8.4，DO的信号传递给鼓风管上气动阀上，自动调节阀门的开度，自动控制DO在2～3mg/l。rYV1
　　在反硝化池内安装推进式液下混合器，由德国EMU液下混合器股份公司提供。为了保护电动机，设定两个跳闸温度：140℃和125℃，在125℃以下，就会自动再启动，若在140℃被切断后，必须以手动方式再进行启动。运行几年来未出现故障，并且检修方便。rYV1
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