摘要:合成氨造气废水悬浮物高,含有氰化物、硫化物、挥发酚和氨氮等。其处理方法多采用沉淀、冷却、生化工艺。选用一体化净水器和双层曝气生物滤池处理造气废水,不但可提高回用水质,达到了《污水综合排放标准》(GB8978-1996)的一级标准;还能减少处理运行能耗和工程占地。为老企业合成氨造气废水的处理改造提供了新途径。

  合成氨造气是用水大户之一。以无烟煤或焦炭为原料生产合成氨时,每生产1t合成氨可排出造气废水50~80t。其废水来源于洗气箱和洗涤塔对造气气炉产生的半水煤气的喷淋、洗涤与冷却水。造气废水中所含主要污染物有煤粒类悬浮物、氰化物、硫化物、挥发性酚和氨氮等。半水煤气的喷淋、洗涤与冷却对水质的要求不高,处理方法多采用沉淀、冷却闭路循环和沉淀、冷却、生化闭路循环二大类。考虑到造气废水中含有较多的氰化物和硫化物等有毒有害成分经冷却塔挥发到大气中可能二次污染,研究者对吹脱等方法进行了研究。上述各工艺在不同的时期对造气废水的回用处理中都起到了一定的作用。随着技术的不断发展,一些新设备在造气废水处理中得到了应用,如一体化净水器和双层曝气生物滤池的应用,大大提高了处理效率和水质,同时减少了过程单元和工程占地面积,节省了运行能耗。本文介绍一种以预沉调节池为先、一体化净水器为主,双层曝气生物滤池为辅的典型工艺,及其工作原理、作用、特点,以供参考。

  该工艺的沉淀和生化单元分别采用一体化净水器和双层曝气生物滤池,其特点有:

  (1)与常规处理工艺相比,一体化净水器和管道混合器,替代了平流沉淀池和斜管沉淀池,提高了处理效率和水质,节省了占地面积。由于一体化净水器较高,出水可以直接流入后续处理单元,省去了二、三级泵,节省了运行能耗。

  (2)采用了两级叠加的旁流曝气生物滤池,可根据水质平衡决定处理水量,脱氮效果好,不用后续过滤或沉淀设备,管理方便。生物滤池反洗水与污泥干化排水都流回集水井,并参与再处理,基本实现了废水零排放。

  所谓一体化净水器是利用与分列式净水设施相同的设计参数,将几个水处理单元有机地组合在一台净水设备中,以达到节省占地面积,减少中间水泵与水池、降低运行能耗、节省运行成本和投资的目的。目前国内一体化净水器发展很快,各种钢结构和钢筋砼结构的都有。在造气水处理中主要是用YZJ型一体化高浊度净水器来实现除浊目标。

  YZJ高浊度一体化净水器是将旋流反应室、澄清室、斜管沉淀室、滗渣装置、沉泥与排泥系统等6项水处理单元竖向排列组合成的一体化除浊设备。根据不同水质,采用不同的设计参数,可将原水浊度的质量浓度从大于10000mg/L一次降到小于20mg/L。在处理冲灰冲渣水和黄河水中都获得成功运用。YZJ高浊度一体化净水器结构见图2。

  (1)反应。投加了混凝剂或助凝剂经管道混合器混合的混合水从进水管进入旋流反应室旋流上升反应。由于反应室的截面由小到大的变化,随着水流上升,絮凝体不断长大,水流流速不断减小,减弱了水流对絮凝体的剪力,使之不被破坏,有利于絮凝体迅速长大到可沉降的程度。

  (2)悬浮澄清。在反应室顶部设中央输泥斗,由于它的阻隔,将剩余污泥送入泥斗与反应室内的絮凝体分开。由于反应室内水流呈升流状态,使絮凝体形成悬浮状的悬浮层。悬浮层对新来水中的悬浮物进行吸附、过滤、沉淀作用,使絮凝体不断长大到可沉淀的尺度,并且可以吸附一定数量的油类和有机物,起到一般反应室所起不到的作用。反应水继续上升进入设在反应室上面的澄清室进行第一次澄清,并为在更上部的斜管沉淀室配水。

  (3)斜管沉淀。澄清水从澄清室上升进入斜管沉淀室,由于斜管湿周大,水力半径小,每根斜管就是一个小沉淀室,沉淀效率高于澄清室,将澄清室沉不下来的更细的絮凝体沉淀下来,进入澄清室,进一步反应成大絮凝体沉淀下来。沉淀水经清水区流入集水系统,出水管排出。

  (4)排泥。泥斗设在反应室外围,通过中央输泥斗与反应室内的悬浮层相通。斗顶设澄清水管,当开启澄清水管阀门适量排水时,悬浮层中的剩余活性污泥便不断地经过中央输泥斗进入泥斗沉淀下来,再经过集泥管与自动排泥阀排出。排泥阀的排泥周期和排泥历时可调。由于泥斗容量大,泥在泥斗中的停留时间长,澄清水管排出的澄清水可流入清水池回用。

  (5)排渣。集水管为淹没式出水,使水中沉不下去的轻质颗粒浮在水面上,通过排渣系统排出。

  YZJ高浊度一体化净水器,工艺流程合理,结构简单,占地面积小,设备容量大,二级沉淀,能适应高浊度和较恶劣的污水水质,出水水质好,排泥周期长。设备高,出水可以直接进入后续设备,省去了中间提升设备与调节构筑物。排泥阀用时间继电器来控制排泥周期与排泥历时,实现了简单的自动运行。

  在循环水量较大,前级YZJ高度高于10m的条件下,为了节省占地,可将2个生物滤池叠加设计,串联运行。双层曝气生物滤池结构见图3。

  进水管在上层滤池的下方进水,反向过滤。滤后水从中间出水管Ⅰ引入下层滤池下向过滤,从出水管Ⅱ流入清水池。鼓风机供风,由供风管分别从两池下方配风。清水池反冲洗水泵供应反洗水,从反冲洗进水管分别进入滤池,反应水从反冲洗排水管Ⅰ、Ⅱ排出。

  (1)有机负荷高,处理能力大,省去了二沉池。池内采用高比表面积、易挂膜的细颗粒陶粒滤料,单位体积内的生物量高达10~15g/L,容积负荷远高于传统工艺。同时由于滤料对悬浮物的高效吸咐与截留作用,ManBetX平台无需二沉池,减少了占地面积,降低了造价。

  (2)除污功能强,出水质量高。由于二级曝气生物滤池的特殊结构和运行方式,其生物膜呈现了优势菌种在不同空间位置上的“生态分布”特征,使其同时具有去除有机物,硝化和反硝化等多种功能,出水水质好。如曝气生物滤池出水中ρ(NH3-N)<1mg/L,这是其它工艺较难达到的指标。(3)工艺流程短,氧利用率高,维护管理方便,处理成本低。曝气生物滤池的曝气量远低于生物接触氧化法,一般比活性污泥降低30%~40%。

  一体化净水器开发于上世纪70年代,90年代得到发展。特别是在一些环保公司中为了适应钢结构与玻璃钢结构的需要,大力发展一体化净水设备。它可将多道水处理单元有机地组合在一台设备中,最常见的有除浊设备,除铁、锰设备,废水处理设备和膜技术与常规净水设备的组合体等。一体化净水设备可使工程项目上马快、占地少、能耗低、容易实现自动化运行和管理方便。目前,单台制水量为800m3/h的YZJ型高浊度一体化钢结构净水器已经在水城钢铁公司运行;在内蒙巴颜淖尔已经成功地将含砂的质量浓度从7.8kg/m3的黄河水一次降到小于5NTU;在内蒙东能化工厂的合成氨造气废水处理中一次将浊度的质量浓度从3000mg/L降到46mg/L;在四川鸿鹤化工厂的冲灰冲渣水处理中一次将浊度的质量浓度从20kg/m3降到小于40mg/L。

  合成氨造气废水的闭路循环处理中采用水处理组合工艺和一体化净水设备及双层曝气生物滤池,确保了循环水水质,从曝气生物滤池排放的水可符合《污水综合排放标准》(GB8978-1996)的一级排放标准。特别是一体化净水器的使用,在当今土地十分宝贵的条件下给老企业改造提供了方便条件。

  作者简介:施俊鹏(1973-),男,山西代县人,工程师,1998年从北京化工大学毕业后,在山西省化工设计院从事化工设计工作至今,(电话)

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