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氮肥行业废水的来源及控制

更新时间:2011-05-06 09:23 来源: 作者: 阅读:80178 网友评论0

我国氮肥工业始于20世纪30年代。由于受能源构成的限制,我国天然气资源不足,氮肥工业基本上只能以煤焦为主要原料,煤头企业约占62%;以天然气为原料的氮肥企业占21%;以轻油和重油为原料的氮肥企业占17%。但是从总体看,我国氮肥生产已能够满足国内农业生产的需要。我国已由世界最大的氮肥进口国转变为氮肥出口国。氮肥交易稳步增长。从1980年的999万t增长到2001年的2532万t,年均增长率为7.3%。氮肥出口逐年增加,进口逐年下降。我国氮肥技术装备有了很大的提高,能耗大大降低,竞争力提高。然而,氮肥行业在生产过程中,排放大量工业废水,排放的废水中,含有氰化物、硫化物、酚类等污染物质。虽然企业都采取了相应的控制和治理措施,但是仍然存在废水排放量大、处理成本高、设施陈旧、处理效果差等问题。这不仅给周围地区的水环境带来不利影响,而且关系到氮肥行业的持续发展。研究氮肥行业废水控制的现状,找出存在的关键问题及解决方法,对氮肥行业的废水控制具有指导意义。

1 氮肥行业废水来源

氮肥行业的废水种类很多,如以原料划分有以煤、油、气为原料的合成氨生产废水;如以工艺划分有造气、脱硫、变换、合成、精排、氨加工产品等废水;如以废水的性质划分有煤造气含氰废水、油造气炭黑废水、含硫废水和含氨废水,其中以造气含氰废水和含氨废水对水环境影响最大。

1.1  合成氨废水来源

以煤、焦造气为原料的3个部位:气化工艺生产产生的造气废水;脱硫工序产生的废水;铜洗工序产生的含氨废水。以油为原料的炭黑废水及含氰废水,脱硫工序产生的脱硫废水;脱除有机硫过程中产生的低压变换冷凝液及甲烷化冷凝液即含氨废水;以气制合成氨工艺废水主要是脱硫工序产生的脱硫废水及铜洗工序产生的含氨废水,脱除有机硫过程中产生的冷凝液即含氨废水。

1.2  氮肥(氨加工)废水来源

碳酸铵生产废水主要是尾气洗涤塔产生的含氨废水;尿素生产废水主要是蒸馏和蒸发工序的解吸液和冷凝液即含氨废水;硝酸铵生产废水主要是真空蒸发工序生产的含氨废水。

2 废水控制对策

2.1  实施清洁生产

2.1.1  对于以天然气为原料,尿素为主要产品的生产厂,可以借鉴沧州某股份有限公司的经验。

2.1.2  对于以煤为原料,尿素、甲醇为主要产品的生产厂,可以借鉴石家庄某民营化肥有限公司的经验。但对于雨季污水排放超标问题要妥善处理。

2.1.3  双甲工艺的实施以及高效填料的使用

所谓“双甲”工艺,指的是合成氨厂将联醇、甲烷化技术引入系统,从而省去铜洗再生工艺,这样,就不存在稀氨水的产生。

用高效填料代替碳化综合塔洗涤段的泡罩吸收,能最大限度地增加气液接触,增加传质效率。高效填料中以近几年普遍采用的垂直筛板塔较为经济、实用。完成了以上两种改造,就等于彻底杜绝了稀氨水的产生。对于尿素系统而言,只要实“双甲”工艺一种改造,就可实现稀氨水“零”排放。

2.1.4  废氨水回收碳酸氢铵

在合成氨过程中,铜洗工序排出稀氨水,经提浓后含氨氮浓度18%~20%,送入碳化副塔吸收碳化尾气中的CO2,再由副塔泵送入清洗塔,用以溶解清洗塔的结疤,清洗塔出来的清洗液送入碳化塔,吸收由压缩机送来的加压CO2气(来自合成氨生产过程的脱碳二段的废气CO2),生成碳酸氢铵结晶,经离心分离制得产品,母液循环使用。

2.1.5  稀氨水变废为宝

在净化工段的中温变换炉后增加了一个低温变换炉,改革后变换气中CO2含量由原来的3.5%下降到1.5%,精炼工段所产生的铜洗再生气由1000m3/h降至400~500 m3/h,从而相应减少了铜洗稀氨水量。为了进一步减少铜洗稀氨水污染,可建立以稀氨水和稀H2SO4为原料生产硫酸铵的生产装置,稀氨水变废为宝。

2.2  可行的控制措施

2.2.1  冷却型塔式生物滤池法

造气废水经沉淀池沉淀后,在塔的上部喷淋、降温,然后进入塔中部的生化段,进行生化处理,以轴流风机通气,吹脱的含氰化氢气体,再经塔顶的生物段降解,以减少二次污染。

该法脱氰效率高,设备简单,无二次污染,成本低,但基建投资大,运行费用稍高,操作管理要求高。适用于排水量大、氰化物浓度高的中型厂。

2.2.2  凉水塔循环回用法

造气废水经沉淀后用泵送至凉水塔顶部,使水向下喷淋,为了布水均匀和增大与空气的接触面积,塔内安装木栅或波纹板,废水中的有毒物质HCN经空气吹脱,逸入大气中,喷淋水进入塔下集水池,用泵送至车间造气回用,凉水塔通风可自然通风或机械通风。

该法选价低,操作方便,容易掌握,脱氰效率高,处理费用低。适用于地处农村或城市近邻,废水中含氰量低,水量少的小型厂。

造气废水与锅炉除尘废水混合经沉淀、冷却、炉渣过滤后外排或回用。炉渣过滤既有生化处理的特点,又有筛滤的作用,若进水CN浓度较大时,出水CN难达标,因此在设置常规的预处理设施的同时投加适量铁酸盐以氧化部分有机物和CN,使进入滤池的CN浓度降低以确保出水水质。

该流程投资小,运行成本低,且除氰效率可达90%以上。适用于处理中小规模污水的小型氮肥厂。

2.2.4  化学沉淀法

化学沉淀法是向含氨氮废水中投加Mg2+和PO43-,使三者反应生成MgNH4PO4·6H2O沉淀,当n(Mg)∶n(N)∶n(P)=1.3∶1∶1.0 、pH值为9时,氨氮的去除率最高(可达到98%)。沉淀物六水磷酸铵镁具有比较高的肥效性,可用于苗圃施肥。

该方法的优点:工艺较简单,氨氮去除率在95%以上。缺点:此法投加药剂量大,成本较高。适用于处理各种浓度的氨氮废水,尤其适合于高浓度氨氮废水处理。

2.2.5  离子交换法

合成氨厂工艺冷凝液从汽提塔上部加入,在填料塔中用蒸气汽提,废气从塔顶放空,塔底的水经冷却后进入阳离子交换器,除去NH4等阳离子,再由脱碳塔脱去其中的CO2,在阴离子交换器中除去CO32-、SO4 2-等阴离子,然后经阴阳离子混床进一步净化,回收的脱盐水,可用于锅炉补充水或压缩机、高压泵等大型机泵的密封水。而汽提用的蒸气可用来自回收的污蒸气或锅炉排污蒸气,
以节省气耗。

该方法NH4离子去除效率高,设备简单,操作易于控制,对含NH4为10~50 mg/L的NH3-N废水去除率可达93%~97%。适用于中小型企业处理中等以下浓度NH3-N废水。

2.2.6  CASS法处理化肥厂含NH3-N废水

CASS法核心构筑物为反应池,没有二沉池及污泥回流设备,一般情况不设调节池及初沉池,设施布置紧凑,占地省,投资低,运行稳定,基质去除率较高,剩余污泥量少。由于曝气为间断的,可根据水质水量变化,灵活调整曝气时间,从而减低成本。此外可以在单池内实现A/O法和A2/O法以确保废水达标排放。此方法适用于大、中、小型污水处理工程。

以固定化微生物为主体构成的曝气生物滤池工艺,其特点是设备投资小,运行费用低,运行管理简单,本处理工艺产生的污泥量极少,无需增加高额的污泥处置投资和费用。已经运用在陕西兴化集团、兰州石化及垃圾填埋厂等产生高浓度氨氮废水的企业。

3 结  论

通过调研及资料查阅,为解决氮肥行业废水超标排放问题,提出了清洁生产对策5项,可行的控制措施7项。这将为氮肥行业的可持续发展起到积极的推动作用。

 

 

 

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