高氨氮废水处理工艺 7页

高氨氮废水处理工艺　　随着国民经济及科技的进展，我国化学制造业、石油加工业以及半导体等行业规模得到快速进展，与此同时，氨氮废水的排放量也日益增加。氨氮为影响地表水环境质量的首要指标之一，大量氨氮废水排入水体，能够引起水体富养分化、导致水生动物死亡，不仅污染环境还会对人体产生毒害作用。因此，氨氮废水处理，尤其是高氨氮废水的处理在国内外都受到极大的关注。目前，对于氨氮废水处理主要有化学沉淀法、吹脱法、折点氯化法、离子交换法、生物处理法等技术。其中，吹脱法多用于处理中高浓度的氨氮废水，吹脱出的氨可有效回收利用，并且设备操作简洁、处理效果稳定、运行费用低，在国内外得到广泛应用。　　一、废水来源与水质水量　　上海某集成电路研发中心，聚焦集成电路主流技术路线，致力于解决重大共性技术的研发及服务支撑问题，并为自主可控产业链建设供应公共的装备和材料验证平台。在企业研发试验过成中，产生一股高氨氮废水，废水量为6m3/d，具有高氨氮、高F-及高H2O2浓度等特点。设计进水水质及排放要求见表1。7n　　二、工艺流程设计　　2.1工艺选择项目为该废水的预处理，主要去除废水内含有的氨氮，经取样分析，废水内氨氮主要以铵离子(NH+4)的形态存在，对于该类废水，常采纳氨氮吹脱的处理工艺。然而，传统吹脱法具有能耗较高、简单造成二次污染、氨去除率低等缺点。为了解决以上问题，依据废水水质及相关工程阅历，采纳“二级吹脱+硫酸吸附冶处理工艺，工艺流程见图1。　　2.2工艺原理7n　　吹脱法的基本原理是气液相平衡和传质速度理论，是以废水中氨气浓度与空气中物质的浓度差为推动力的一个传质过程。当pH为中性时，NH3-N主要以铵离子(NH+4)形式存在，并在水中保持平衡，当pH值为碱性，NH3-N主要以游离氨(NH3)状态存在。吹脱法即是将气体通入含氨氮的碱性废水中，在气液相互接触过程中，使水中溶解的游离氨从液相扩散转移至气相并随着气体流淌被带走，从而达到去除氨氮的目的。　　相关讨论表明，吹脱塔的吹脱效率与废水温度、pH、气液比有亲密关系。随着pH、温度及气液比的增大，对氨氮的吹脱效率和汲取效率呈增长趋势，一般来说pH值要提高到10.8~11.5，水温不低50℃，水力负荷为2.5~5m3/m2—8226;h，气水比为2500~5000范围，吹脱除氨效率可达90%以上。　　2.3工艺流程说明　　鉴于企业生产废水属于间歇性排放且水量较小，因此采纳先收集再集中处理的方式，系统设计规模1m3/h，每天运行6h。　　废水由车间输送管道排入原水箱，由提升泵将废水打入pH调整槽，向其中投加NaOH，调整废水pH在10.5~11.5范围，之后进入中间水箱，再由提升泵将废水打入换热器，通过同热水热量交换，将废水温度提升至55℃后进入吹脱塔。　　为了提高氨氮的去除效率，采纳二级吸附塔串联的设计，同时在塔内设置填料，以促进空气和水的充分接触。依据传质种类及性质的不同，分为废水路、气路及汲取液回路，其各运行模式如下：7n　　(1)水路：废水首先进入一级吹脱塔，再由提升泵将废水打入二级吹脱塔。在吹脱塔内，废水从塔的上部淋洒到填料上形成水滴并流向塔底，同时用风机从塔底吹入空气，使气水充分接触，游离氨从水中逸出被空气带走。进过处理的废水集中在二级吹脱塔底部，由排放水泵排入含氟废水处理系统。　　(2)气路：通过废水风机从二级吹脱塔底部向塔内送气，形成与废水的一次脱氨处理，含有氨的废气从二级吹脱塔顶部排出，从一级吹脱塔底部进入二级吹脱塔，再从顶部排出进入吸附塔，采纳汲取液对废气内氨进行汲取，经过净化的气体由风机吸出，形成一个密闭循环系统，从而防止了NH3的外溢造成的二次污染。　　(3)汲取液采纳pH在1~2的硫酸溶液，通过吸附塔循环将汲取液从吸附塔顶部输送至吸附塔，同从底部进入的含氨废气充分接触，从而吸附废气中的氨形成硫酸铵溶液。汲取液的循环过程是硫酸铵溶液的浓缩过程，当汲取液中的硫酸铵达到肯定浓度后，将汲取液排入硫酸铵收集箱委外处理。　　三、主要设备参数　　(1)原水箱：1座，FRP材质，φ1600×1800(mm)，有效池容：3m3，HRT：12h。配套提升泵2台，1用1备，Q=1.5m3/h、H=35m、N=0.46kW;超声波液位计1台;DN25电磁流量计1台。7n　　(2)pH调整槽及中间水槽：1座，FRP材质，φ1500×2300(mm)，其中淤pH调整槽：有效池容1m3，HRT：1h，配套NaOH加药泵2台，1用1备，Q=0.5L/min，P=1MPa，N=0.37kW;搅拌机1台，R=150rpm、N=0.75kW;pH计一套。于中间水槽：有效池容2m3，HRT：2h，配套提升泵2台，1用1备，Q=1.5m3/h、H=35m、N=0.46kW;差压液位计1台;转子流量计1个。　　(3)板式换热器：1台，板片SUS316材质，换热面积0.98m2，加热范围15~55℃，配套压力变送器1套;比例调整阀1个。　　(4)一级吹脱塔：1座，FRP材质，φ800×H7300(mm)，内装填鲍尔环填料3m3，配套提升泵2台，1用1备，Q=1.5m3/h、H=35m、N=0.46kW;压差液位计1台。　　(5)二级吹脱塔：1座，FRP材质，φ800×H7300(mm)，内装填鲍尔环填料3m3，配套提升泵2台，1用1备，Q=1.5m3/h、H=35m、N=0.46kW;压差液位计1台;DN25电磁流量计1台;废气风机，1台，FRP材质，风量4000m3/hr，风压2500Pa，功率5.5kW;出水氨氮检测仪1套。　　(6)吸附塔：1座，FRP材质，φ800×H7300(mm)，内装填鲍尔环填料1.5m3，配套提升泵2台，1用1备，Q=3m3/h、H=25m、N=1.5kW;pH计一套;压差液位计1台;硫酸加药泵，2台，1用1备，Q=0.85L/min，P=1MPa，N=0.37kW。　　(7)硫酸铵收集箱：1座，FRP材质，φ2100×H2900(mm)，有效池容：10m3。配套提升泵2台，1用1备，Q=10m3/h、H=25m、N=2.2kW;超声波液位计1台。　　四、运行要点及效果7n　　该污水处理系统吹脱塔为2级串联，调试时，主要调整废水的pH、进水温度、气水比及硫酸铵浓度等指标，整个系统采纳PLC掌握，全自动运行，主要掌握点如下：　　(1)在pH调整槽，通过pH计同NaOH加药泵联动，掌握NaOH加药量，掌握废水pH在11.5~11.8范围;　　(2)废水经过板式换热器，同热水源进行换热，通过温度变送器同比例调整阀联动，调整热水水量，从而掌握废水温度在55℃;　　(3)吹脱塔内，掌握气水比在1500~3000范围内;　　(4)在吸附塔，通过液位掌握硫酸铵溶液的排放。运行时，先在吸附塔内补充自来水至中液位，同时投加H2SO4，使汲取液pH维持在1.5~2范围，随着汲取液汲取氨的量的增多，汲取液pH会上升，需连续补充H2SO4，当吸附塔底部汲取液达到高液位，开启自动排放阀，将汲取液排入硫酸铵收集箱。　　在管路设计时，为了保证出水效果，在氨氮检测仪前段及后端各增加自动阀，掌握废水的排放与循环：当排放废水氨氮达标时排入含氟废水处理系统;当排放废水不达标时，将废水排入中间水池，循环处理。　　系统自2019年6月调试运行以来，运转稳定。运行时，实际废水氨氮浓度在450~600mg/L，经过吹脱处理，最终排放废水氨氮浓度在10以下，去除率达到97%以上，完全达到设计要求，同时产生15%硫酸铵废液约65L/d。　　五、效益分析7n　　该工程占地55.5m2，总投资199.7万元(不含土建费用)，系统运行总费用280.8元/d(不含人工费及硫酸铵废液处理费用)，其中药剂费173元/d，电费77.8元/d，折合吨水成本为46.8元/m3。　　六、结论　　实际运行结果表明，采纳“二级吹脱+硫酸吸附冶工艺处理高氨氮废水是稳定可行的，运行中，原废水氨氮浓度450~600mg/L，经过吹脱处理，排放废水氨氮浓度在10mg/L以下，去除率达到97%以上。　　系统运行时，掌握进入吹脱塔废水pH在11.5~11.8范围、进水温度55℃、气水比1500~3000范围，吹脱产生的氨用硫酸汲取，避免造成二次污染。　　采纳PLC掌握，整个系统全自动运行，无人值守，运行稳定高效，操作维护简洁。（7