造气污水处理技术改造

34小氮肥设计技术2004年第25卷第4期造气污水处理技术改造陈金思张道马(安徽省化工设计院230001 东华工程公司 合肥230024 )摘要通过实验分析并结合工程实例,列举了传统造气污水治理措施之不足，提出了二次除灰、混流生化等综合治理工艺,提高了除灰效率并减少造气循环水中氯化物硫化物在运行过程对周围环境的污染。关键词二次除灰 混流生化氰化物硫化物氮肥生产中的造气工段产生的水煤气或半年全国合成氨产量将达(3 600~ 3 700)x 104。以水煤气温度很高,并含有粉尘,需经洗涤塔除尘、煤或焦为原料的造气工艺约占64%~67%。每生降温。洗涤塔排出的水即称为造气污水。目前,大产1t合成氨排出造气污水50~-80m'。 因此,研究多数造气污水实现了“闭路循环”。但“闭路循环”造气污水的综合治理十分迫切。处理工艺在众多厂家多年的实际运行过程中,暴1造气污水特征露了一些问题。其中突出的问题，表现在两个方1.1 造气污水水质面: -是大量的致臭物质从水中挥发到大气中,以不同组分的煤或焦为原料生产的水煤气降低环境空气质量;二是造气污水在循环过程或半水煤气,其杂质成分相应不同。- -般造气污中，不断累积的胶体粒子沉降性能越来越差,影水水质与工艺对造气污水的要求可参见表1。响造气质量。根据国家“十五”工业规划,到2005表1 一般造气污水水质及工艺术要求水温悬浮物氰化物硫化物挥发酚氨氮CODer水质类别pHmg/Lmg/造气污水45~-55 50~50010~300.01-300.01~340-1 00023~2007~-8造气洗涤水质要求< :32<50<5<1.0<0.15~1016-8由上表可以看出,造气污水属于物理性污染。容易从水中转移到大气,严重影响动植物生长。造气污水从洗涤塔排出时,温度高,成分较复杂,除1.2 造气污水悬浮物粒径分布含有大量煤屑外,还含有氰化物、硫化物等有害物造气污水中悬浮物主要为细小粉煤屑,其粒质。夹杂着CN-、酚、HS、氨等有害物质的水蒸汽极径分布通过实验测定如表2。表2造气污水中煤屑粒径分布静沉时间/min项目15300120240480沉淀距离/10-m615.41:14.714.4 14.213.913.613.3v值/10-m2/s0.0080.008 0.008 0.008 0.008 0.0080.008 0.008平均沉速/10*mn/s0.2670.1280.050 0.016 0.008 0.004 0.0020.001 0.000 5所取水样最大粒长/μm58.540.525.314.510.17.15.03.52.4所取水样浊度10296.294.390.684.580.372.359.343.733.2小于最大粒径颗粒百分数1%092.588.882.878.770.958.142.832.5注:以上数据来自某大型合成氨造气污水粒径分布测定实验。中国煤化工造气污水中含有悬浮物,经沉淀后部分悬浮1.3物能沉降分离,但不能除去的细小粒子在循环系CNMHG际生产中必须统中将改性,使沉淀性能越来越差。解决好以下三个较突出的问题。第4期陈金思等:造气污水处理技术改造35(1 )造气污水无论是循环回用还是直排水逆流塔优于横流塔。但结合氰化物、硫化物生物体,温度均超标，必须采取措施降低水温;吸收降解工艺,建议采用横流塔。(2)污水中悬浮物含量高，且难以沉降分3悬浮物的去除离,应选择合理的固液分离措施;3.1悬浮 物沉降性能(3)氰化物、硫化物浓度较高,此二种物质为掌握造气污水悬浮物的沉降性能,笔者分在温度较高时极易挥发，因此采取科学的手段将别从两个不同的中型合成氨生产企业采集造气其截留、吸收并消化,显得尤为重要。污水,通过沉降柱实验,测定其浊度-自然沉降2造气污水冷却时间变化情况,分别如图1、图2。2.1造气污水冷 却方式100 n造气污水水温达55~60C,其回用水温约969432C ,对应冷却幅度为23~28C。目前实际应用中被采用冷却方式有菊86F(1)逆流式机力通风塔;(2)横流式机力通风塔;) 131015306090120160210 24((3)自然冷却。时间u( min)造气污水冷却方式应根据因地制宜的原则来图1浊度随时间变化曲线(一 )确定,但由于自然冷却方式占地大、冷却效果不稳定、环境卫生条件差,- -般不采用。2.2逆 流式冷却塔与横流式冷却塔比较i 110逆流式冷却塔与横流式冷却塔各有利弊,具第0108体比较见表3。0200表3逆流式和横流式冷却塔的比较0131015306090120160210 240时间t(min)项逆流式冷却塔橫流式冷却塔图2浊度随时间变化曲线(二 )效率换热效率高热力与同比水量下，填料比逆由上图可以看出,依靠自然沉降难以去除造水力条件互补性优流塔增加 15%-20%气污水中悬浮物,即使是沉淀4h,悬浮物的去除配水设备增加气流阻力对气流阻力几乎无影响率仅4%。风阻风阻较大进风风速低,阻力小3.2 温度对混凝沉淀实验的影响塔高度总体较高总体较低为提高造气污水中悬浮物去除效率，我们采占地面积较小较大取混凝沉淀法，选择絮凝剂投加量-搅拌动力参空气回流影响较小回流影响较大数-温度三个因素,分别选择四个水平，做L,2.3推荐的冷却塔类型(43 )正交实验。实验结果表明温度对悬浮物去除(1)从冷却塔动力消耗比较:逆流塔阻力较效果影响十分明显,温度越高时,悬浮物沉降效果大,但横流塔体积增大引起的能耗增加足以抵消越差,污水中剩余浊度随温度变化曲线如图3。逆流塔阻力较大而增加的能耗。经验表明同等水14量的情况下,逆流塔与横流塔能耗相当。; 120(2)从占地与造价方面比较:横流塔比逆流塔体形大,占地大,相应土建投资较高。100(3)从空气回流影响方面:逆流塔风筒排出0七口较高,利于恶臭气体高空稀释,有利于落地点202903:455中国煤化工浓度的降低,但恶臭气体的高空排放方式是- -种二响曲线消极的处理方式,一般不提倡。YHCNMHG投加量1omg,快因此，如果单纯考虑降低造气污水的水温，速搅拌 30s,慢速搅拌15min, 静沉30min。6小氨肥设计技术2004年第25卷3.3二次除灰工艺.混流塔功能分区:进风段、冷却段、生物降解在工程实践中采取二次除灰工艺可有效提吸收段、水汽过渡区和排风段。冷却段降低水温，高去除悬浮物的效率:从造气车间回流的造气吹脱污水中含氰化物硫化物等致臭物质,为生物污水首先以切线方向进人旋流除灰池，利用电降解 段创造条件。水汽过渡区位于冷却段与生物动机及传动装置带动转盘和斜坡式叶片旋转,降解段之间，拉长污水吹脱出的气体与喷淋水滴在离心力的作用下，污水中密度较大的颗粒被有效接触时间与面积，提高了对有害气体的吸收甩向池壁,掉入灰斗。旋流除灰池出水流人热水率。池，经热水泵提升至混流生化塔冷却段配水管,生物降解吸收段，为微生物提供生命活动场污水冷却后自流至辐流式沉淀池，沉淀池出水所,该段温度、湿度几乎恒定不变,且内部气流条由冷水泵加压后,返回造气车间循环使用。污水件好,氧气的传质动力较大,供氧充足。在冷却前后分别采取旋流除灰池和辐流式沉淀混流生化冷却塔已有实际应用，并积累了一池去除不同粒径的悬浮物，我们因此称之为二些经验,但尚有需改进之处。次除灰工艺。4.3 混流塔改进措施通过实验验证,造气污水中悬浮物分两次去冷却段:在保证冷幅的前提下,应开发应用高除，既有效防止冷却填料的堵塞,又提高悬浮物效填料,提高气体吹脱效率。由于造气污水首先进的去除效果。现行的造气污水处理工艺，普遍将人旋流除灰池,停留时间30s,原水中较大尺寸的沉淀池设置于冷却塔前端，沉淀池水温很高,是悬浮物,80%被分离出去,大大降低填料堵塞的几造气污水中悬浮物去除不彻底的重要原因。率。我们采用M型冷却塔填料,其填料表面水流4氰化物和硫化物的去除条件好,利于汽水分离,阻力小,吹脱效率高,工程4.1混流生化冷却塔效果明显。氰化物、硫化物的去除可采用化学氧化法、对生物降解吸收段:采用的填料应是比表面生物降解法。但目前应用较为普遍的是生物降解积大,有一-定刚度,活性较高,不易堵塞。为增大微法。氰化物、硫化物的降解通常与污水的冷却在生物与喷淋水的接触传质效果，采取点滴喷水方同一塔体内完成。对冷却与高效生物段合建的冷式,同时为减少风机的抽引而水汽损失过多,设置却塔,尽量采用横流塔,以利于气流与水流的空两层收水器。间分离。混流生化冷却塔集冷却与生物降解于一高效沉淀:高效沉淀的目的是去除沉淀后仍体,冷却塔填料分成两段,造气污水在下层填料残余在系统中悬浮 物颗粒，这些颗粒如果不及时顶部配水，自上喷淋而下,在下段填料内复杂的去除,其变性能力极强,增加悬浮物的粘性,降低水汽条件下,污水中氰化物、氨、硫化物和酚等吹整个系统中悬浮物沉降性能。脱逸出;从上层填料的顶部喷淋事先驯化好的喷5原则性流程(见图4)淋液(含大量微生物和养分),在上层填料进行挂摸。喷淋系统高效沉淀装置在风机的抽引下，冷空气从横流塔侧向进人,水气以横流方式使造气污水得以冷却;湿热污术展溪除灰池一热水相一-[热水泵了一匪流冷却图，阿速式沉这施空气进人过渡区,在该区完成对氰化物氨硫化污水管一原水机一欧管承一些缩他一国一{集泥池-物和酚等有害物质的捕集、吸收,在风机进风口外运一絮凝剂管网一冷水系][冷水池]下设置高效生物段,夹带大量有害物质湿热空气图4造气污水综合治理原则性流程自下而上通过生物段,同时在生物段的上部喷淋6结论菌液水,菌液水自上而下落人喷水池,具备逆流特征,因此我们称之为混流生化冷却塔。该塔型通过对已有工艺流程改进，有效提高了造气大大改善了气流条件,提高了生物降解效率,有污水中国煤化工r有毒有害物质的排空YHCNMHG境效益。害物质除去率达30%，高于国内先进水平15%。(修改稿收到日期:2004-06- -08)4.2混流生化冷却塔功能分区