34小氮肥設(shè)計(jì)技術(shù)2004年第25卷第4期造氣污水處理技術(shù)改造陳金思張道馬(安徽省化工設(shè)計(jì)院230001 東華工程公司 合肥230024 )摘要通過實(shí)驗(yàn)分析并結(jié)合工程實(shí)例,列舉了傳統(tǒng)造氣污水治理措施之不足，提出了二次除灰、混流生化等綜合治理工藝,提高了除灰效率并減少造氣循環(huán)水中氯化物硫化物在運(yùn)行過程對周圍環(huán)境的污染。關(guān)鍵詞二次除灰 混流生化氰化物硫化物氮肥生產(chǎn)中的造氣工段產(chǎn)生的水煤氣或半年全國合成氨產(chǎn)量將達(dá)(3 600~ 3 700)x 104。以水煤氣溫度很高,并含有粉塵,需經(jīng)洗滌塔除塵、煤或焦為原料的造氣工藝約占64%~67%。每生降溫。洗滌塔排出的水即稱為造氣污水。目前,大產(chǎn)1t合成氨排出造氣污水50~-80m'。 因此,研究多數(shù)造氣污水實(shí)現(xiàn)了“閉路循環(huán)”。但“閉路循環(huán)”造氣污水的綜合治理十分迫切。處理工藝在眾多廠家多年的實(shí)際運(yùn)行過程中,暴1造氣污水特征露了一些問題。其中突出的問題，表現(xiàn)在兩個(gè)方1.1 造氣污水水質(zhì)面: -是大量的致臭物質(zhì)從水中揮發(fā)到大氣中,以不同組分的煤或焦為原料生產(chǎn)的水煤氣降低環(huán)境空氣質(zhì)量;二是造氣污水在循環(huán)過程或半水煤氣,其雜質(zhì)成分相應(yīng)不同。- -般造氣污中，不斷累積的膠體粒子沉降性能越來越差,影水水質(zhì)與工藝對造氣污水的要求可參見表1。響造氣質(zhì)量。根據(jù)國家“十五”工業(yè)規(guī)劃,到2005表1 一般造氣污水水質(zhì)及工藝術(shù)要求水溫懸浮物氰化物硫化物揮發(fā)酚氨氮CODer水質(zhì)類別pHmg/Lmg/造氣污水45~-55 50~50010~300.01-300.01~340-1 00023~2007~-8造氣洗滌水質(zhì)要求< :32<50<5<1.0<0.15~1016-8由上表可以看出,造氣污水屬于物理性污染。容易從水中轉(zhuǎn)移到大氣,嚴(yán)重影響動(dòng)植物生長。造氣污水從洗滌塔排出時(shí),溫度高,成分較復(fù)雜,除1.2 造氣污水懸浮物粒徑分布含有大量煤屑外,還含有氰化物、硫化物等有害物造氣污水中懸浮物主要為細(xì)小粉煤屑,其粒質(zhì)。夾雜著CN-、酚、HS、氨等有害物質(zhì)的水蒸汽極徑分布通過實(shí)驗(yàn)測定如表2。表2造氣污水中煤屑粒徑分布靜沉?xí)r間/min項(xiàng)目15300120240480沉淀距離/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所取水樣最大粒長/μm58.540.525.314.510.17.15.03.52.4所取水樣濁度10296.294.390.684.580.372.359.343.733.2小于最大粒徑顆粒百分?jǐn)?shù)1%092.588.882.878.770.958.142.832.5注:以上數(shù)據(jù)來自某大型合成氨造氣污水粒徑分布測定實(shí)驗(yàn)。中國煤化工造氣污水中含有懸浮物,經(jīng)沉淀后部分懸浮1.3物能沉降分離,但不能除去的細(xì)小粒子在循環(huán)系CNMHG際生產(chǎn)中必須統(tǒng)中將改性,使沉淀性能越來越差。解決好以下三個(gè)較突出的問題。第4期陳金思等:造氣污水處理技術(shù)改造35(1 )造氣污水無論是循環(huán)回用還是直排水逆流塔優(yōu)于橫流塔。但結(jié)合氰化物、硫化物生物體,溫度均超標(biāo)，必須采取措施降低水溫;吸收降解工藝,建議采用橫流塔。(2)污水中懸浮物含量高，且難以沉降分3懸浮物的去除離,應(yīng)選擇合理的固液分離措施;3.1懸浮 物沉降性能(3)氰化物、硫化物濃度較高,此二種物質(zhì)為掌握造氣污水懸浮物的沉降性能,筆者分在溫度較高時(shí)極易揮發(fā)，因此采取科學(xué)的手段將別從兩個(gè)不同的中型合成氨生產(chǎn)企業(yè)采集造氣其截留、吸收并消化,顯得尤為重要。污水,通過沉降柱實(shí)驗(yàn),測定其濁度-自然沉降2造氣污水冷卻時(shí)間變化情況,分別如圖1、圖2。2.1造氣污水冷 卻方式100 n造氣污水水溫達(dá)55~60C,其回用水溫約969432C ,對應(yīng)冷卻幅度為23~28C。目前實(shí)際應(yīng)用中被采用冷卻方式有菊86F(1)逆流式機(jī)力通風(fēng)塔;(2)橫流式機(jī)力通風(fēng)塔;) 131015306090120160210 24((3)自然冷卻。時(shí)間u( min)造氣污水冷卻方式應(yīng)根據(jù)因地制宜的原則來圖1濁度隨時(shí)間變化曲線(一 )確定,但由于自然冷卻方式占地大、冷卻效果不穩(wěn)定、環(huán)境衛(wèi)生條件差,- -般不采用。2.2逆 流式冷卻塔與橫流式冷卻塔比較i 110逆流式冷卻塔與橫流式冷卻塔各有利弊,具第0108體比較見表3。0200表3逆流式和橫流式冷卻塔的比較0131015306090120160210 240時(shí)間t(min)項(xiàng)逆流式冷卻塔橫流式冷卻塔圖2濁度隨時(shí)間變化曲線(二 )效率換熱效率高熱力與同比水量下，填料比逆由上圖可以看出,依靠自然沉降難以去除造水力條件互補(bǔ)性優(yōu)流塔增加 15%-20%氣污水中懸浮物,即使是沉淀4h,懸浮物的去除配水設(shè)備增加氣流阻力對氣流阻力幾乎無影響率僅4%。風(fēng)阻風(fēng)阻較大進(jìn)風(fēng)風(fēng)速低,阻力小3.2 溫度對混凝沉淀實(shí)驗(yàn)的影響塔高度總體較高總體較低為提高造氣污水中懸浮物去除效率，我們采占地面積較小較大取混凝沉淀法，選擇絮凝劑投加量-攪拌動(dòng)力參空氣回流影響較小回流影響較大數(shù)-溫度三個(gè)因素,分別選擇四個(gè)水平，做L,2.3推薦的冷卻塔類型(43 )正交實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明溫度對懸浮物去除(1)從冷卻塔動(dòng)力消耗比較:逆流塔阻力較效果影響十分明顯,溫度越高時(shí),懸浮物沉降效果大,但橫流塔體積增大引起的能耗增加足以抵消越差,污水中剩余濁度隨溫度變化曲線如圖3。逆流塔阻力較大而增加的能耗。經(jīng)驗(yàn)表明同等水14量的情況下,逆流塔與橫流塔能耗相當(dāng)。; 120(2)從占地與造價(jià)方面比較:橫流塔比逆流塔體形大,占地大,相應(yīng)土建投資較高。100(3)從空氣回流影響方面:逆流塔風(fēng)筒排出0七口較高,利于惡臭氣體高空稀釋,有利于落地點(diǎn)202903:455中國煤化工濃度的降低,但惡臭氣體的高空排放方式是- -種二響曲線消極的處理方式,一般不提倡。YHCNMHG投加量1omg,快因此，如果單純考慮降低造氣污水的水溫，速攪拌 30s,慢速攪拌15min, 靜沉30min。6小氨肥設(shè)計(jì)技術(shù)2004年第25卷3.3二次除灰工藝.混流塔功能分區(qū):進(jìn)風(fēng)段、冷卻段、生物降解在工程實(shí)踐中采取二次除灰工藝可有效提吸收段、水汽過渡區(qū)和排風(fēng)段。冷卻段降低水溫，高去除懸浮物的效率:從造氣車間回流的造氣吹脫污水中含氰化物硫化物等致臭物質(zhì),為生物污水首先以切線方向進(jìn)人旋流除灰池，利用電降解 段創(chuàng)造條件。水汽過渡區(qū)位于冷卻段與生物動(dòng)機(jī)及傳動(dòng)裝置帶動(dòng)轉(zhuǎn)盤和斜坡式葉片旋轉(zhuǎn),降解段之間，拉長污水吹脫出的氣體與噴淋水滴在離心力的作用下，污水中密度較大的顆粒被有效接觸時(shí)間與面積，提高了對有害氣體的吸收甩向池壁,掉入灰斗。旋流除灰池出水流人熱水率。池，經(jīng)熱水泵提升至混流生化塔冷卻段配水管,生物降解吸收段，為微生物提供生命活動(dòng)場污水冷卻后自流至輻流式沉淀池，沉淀池出水所,該段溫度、濕度幾乎恒定不變,且內(nèi)部氣流條由冷水泵加壓后,返回造氣車間循環(huán)使用。污水件好,氧氣的傳質(zhì)動(dòng)力較大,供氧充足。在冷卻前后分別采取旋流除灰池和輻流式沉淀混流生化冷卻塔已有實(shí)際應(yīng)用，并積累了一池去除不同粒徑的懸浮物，我們因此稱之為二些經(jīng)驗(yàn),但尚有需改進(jìn)之處。次除灰工藝。4.3 混流塔改進(jìn)措施通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,造氣污水中懸浮物分兩次去冷卻段:在保證冷幅的前提下,應(yīng)開發(fā)應(yīng)用高除，既有效防止冷卻填料的堵塞,又提高懸浮物效填料,提高氣體吹脫效率。由于造氣污水首先進(jìn)的去除效果。現(xiàn)行的造氣污水處理工藝，普遍將人旋流除灰池,停留時(shí)間30s,原水中較大尺寸的沉淀池設(shè)置于冷卻塔前端，沉淀池水溫很高,是懸浮物,80%被分離出去,大大降低填料堵塞的幾造氣污水中懸浮物去除不徹底的重要原因。率。我們采用M型冷卻塔填料,其填料表面水流4氰化物和硫化物的去除條件好,利于汽水分離,阻力小,吹脫效率高,工程4.1混流生化冷卻塔效果明顯。氰化物、硫化物的去除可采用化學(xué)氧化法、對生物降解吸收段:采用的填料應(yīng)是比表面生物降解法。但目前應(yīng)用較為普遍的是生物降解積大,有一-定剛度,活性較高,不易堵塞。為增大微法。氰化物、硫化物的降解通常與污水的冷卻在生物與噴淋水的接觸傳質(zhì)效果，采取點(diǎn)滴噴水方同一塔體內(nèi)完成。對冷卻與高效生物段合建的冷式,同時(shí)為減少風(fēng)機(jī)的抽引而水汽損失過多,設(shè)置卻塔,盡量采用橫流塔,以利于氣流與水流的空兩層收水器。間分離。混流生化冷卻塔集冷卻與生物降解于一高效沉淀:高效沉淀的目的是去除沉淀后仍體,冷卻塔填料分成兩段,造氣污水在下層填料殘余在系統(tǒng)中懸浮 物顆粒，這些顆粒如果不及時(shí)頂部配水，自上噴淋而下,在下段填料內(nèi)復(fù)雜的去除,其變性能力極強(qiáng),增加懸浮物的粘性,降低水汽條件下,污水中氰化物、氨、硫化物和酚等吹整個(gè)系統(tǒng)中懸浮物沉降性能。脫逸出;從上層填料的頂部噴淋事先馴化好的噴5原則性流程(見圖4)淋液(含大量微生物和養(yǎng)分),在上層填料進(jìn)行掛摸。噴淋系統(tǒng)高效沉淀裝置在風(fēng)機(jī)的抽引下，冷空氣從橫流塔側(cè)向進(jìn)人,水氣以橫流方式使造氣污水得以冷卻;濕熱污術(shù)展溪除灰池一熱水相一-[熱水泵了一匪流冷卻圖，阿速式沉這施空氣進(jìn)人過渡區(qū),在該區(qū)完成對氰化物氨硫化污水管一原水機(jī)一歐管承一些縮他一國一{集泥池-物和酚等有害物質(zhì)的捕集、吸收,在風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)口外運(yùn)一絮凝劑管網(wǎng)一冷水系][冷水池]下設(shè)置高效生物段,夾帶大量有害物質(zhì)濕熱空氣圖4造氣污水綜合治理原則性流程自下而上通過生物段,同時(shí)在生物段的上部噴淋6結(jié)論菌液水,菌液水自上而下落人噴水池,具備逆流特征,因此我們稱之為混流生化冷卻塔。該塔型通過對已有工藝流程改進(jìn)，有效提高了造氣大大改善了氣流條件,提高了生物降解效率,有污水中國煤化工r有毒有害物質(zhì)的排空YHCNMHG境效益。害物質(zhì)除去率達(dá)30%，高于國內(nèi)先進(jìn)水平15%。(修改稿收到日期:2004-06- -08)4.2混流生化冷卻塔功能分區(qū)