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新工藝：高效吹脫法，折點氯化法處理高氨氮廢水
原標題：新工藝：高效吹脫法，折點氯化法處理高氨氮廢水
以某化工生產企業廢水為例，介紹高效吹脫法+折點氯化處理高氨氮廢水的工程實例。該工程設計規模為3000m3/d，即125m3/h，進水NH3-N質量濃度高達1200mg/L。實踐表明，采用該工藝處理高氨氮廢水效果很好，出水NH3-N質量濃度小於15mg/L，可達汙水綜合排放標準(GB8978-1996)一級排放標準。
1.廢水水質
某顏料有限公司是目前中國氧化鐵行業生產量最大、銷售量最高、出口創匯最多的化工企業，年產氧化鐵顏料92000噸，產品有氧化鐵紅、鐵黃、鐵黑、鐵橙、鐵棕、鐵綠，以及超細、耐高溫等深加工係列產品50多個。設計處理量為3000m3/d，所排放的廢水主要是生產工藝廢水和地麵衝洗廢水，經處理後直接排放，要求達到汙水綜合排放標準(GB8978-1996)一級排放標準，設計進出水質及排放標準見表1。
2.工藝流程
工藝選擇
廢水的主要來源為生產工藝廢水和地麵衝洗廢水，由於生產中大量使用鐵屑、硝酸、硫酸而引起的，造成廢水pH很低，廢水中Fe離子、氨氮質量濃度很高。對廢水水量、性質進行分析，對於其中Fe離子，主要采用調節pH、曝氣氧化使其轉化成Fe(OH)3和Fe(OH)2，從廢水中分離出來;對於高氨氮，由於廢水水量大，而COD較低，如采用A-O生物脫氮工藝，須補充大量有機碳，必將造成運行成本增大。且生化脫氮工藝控製要求高，需建造大規模構築物，占地麵積大。再者，生化係統的運行調試周期達數月之久，方能進入正常。為此，經過仔細分析比較，再考慮實際操作運行管理方便，采用了高效吹脫+折點氯化法來處理高氨氮廢水。
吹脫法用於脫除水中氨氮，即將氣體通入水中，使氣液相相互充分接觸，使水中溶解的遊離氨穿過氣液界麵，向氣相轉移，從而達到脫除氨氮的目的。
折點氯化一般應用於飲用水消毒，具有不受鹽含量幹擾，有機物含量越少氨氮處理效果越好，不產生汙泥，處理效率高等優點。汙水處理係統處理工藝流程見圖1。
工藝流程
廢水經匯聚後進入調節池，然後經過中和沉澱、氧化沉澱，去除廢水中的Fe離子，去除Fe離子後廢水進入CR池，進行調節pH，然後進入高效吹脫塔。高效吹脫塔主要利用吹脫法去除其中的氨氮，此法是利用廢水中所含有的氨氮等揮發性物質的實際濃度和平衡濃度之間存在的差異，在堿性條件下用空氣吹脫或者用蒸汽汽提，使廢水中的遊離氨氮、離子
銨物質不斷地以氣相氨的形式揮發出來而到達除氨氮的目的。一般認為吹脫效率與溫度、pH、氣液比有關。吹脫法去除廢水中的氨氮，控製吹脫效率高低的關鍵因素是溫度、氣液比和pH。在水溫大於25℃，
氣液比控製在5500左右，pH控製在11.5左右，對於氨氮質量濃度高達12000mg/L的廢水，去除率可達到90%以上。但吹脫法在低溫時氨氮去除效率不高，同時隨著廢水中氨氮濃度的下降，效率明顯降低。
高效吹脫塔出水調節pH後，加次氯酸鈉進入氯化塔，進行折點氯化去除廢水中殘留的氨氮。折點氯化法是投加過量的氯或次氯酸鈉，使廢水中氨完全氧化為氮氣的方法。當氯氣通入廢水中達到某一點，在該點時水中遊離氯含量最低，而氨的濃度降為零。當氯氣通入量超過該點時，水中的遊離氯就會增多，因此，該點為折點，在此狀態下的氯化稱為折點氯化。該法工藝成熟，隻是常規的工藝運行費用很高，特別是氨氮濃度較高時運轉費用一般難以接受。本設計通過前級高效處理後，出水氨氮質量濃度可達10mg/L以下，采用折點氯化法就顯得較為經濟，且出水穩定性又有了更大的提高。
折點氯化法後的廢水經過脫氯、再沉澱、過濾之後進行達標排放。係統產生的汙泥經板框壓濾機壓濾成泥餅外運.處理。
工藝特點
采用先進的物化組合工藝，與傳統的A-O生化脫氨工藝相比，運行操作易控製。
采用高效吹脫的先進工藝，氨氮吹脫效果更好，高效吹脫塔的設計作為某公司的專利技術，具有極高的性價比，折點氯化法的運用保證了吹脫過程達到預期的設計效果。
3.主要構築物及設備參數
1.調節池
汙水調節池為鋼混結構，有效容積300m3，水力停留時間2.4h。在調節池進水口設有格柵裝置，同時在池中設置曝氣攪拌裝置，其作用是一方麵起到降低汙染物負荷的作用，另一方麵通過攪拌曝氣起到均和水質的作用。調節池出水自流至後續處理單元。
2.中和池
鋼混結構，地下式，有效容積40m3，水力停留時間0.3h。池中設置曝氣攪拌裝置，其作用是使廢水與堿充分反應，調節好廢水的pH，為後續工序創造條件。
3.初沉池
鋼混結構，半地下式，有效容積450m3，水力停留時間3.6h，沉澱池的作用是使廢水反應後生成物Fe(OH)2大部分得以沉澱，減輕後續設備的處理負荷。
4.氧化池
氧化池為鋼混結構，半地下式，有效容積300m3，水力停留時間2.4h。選用羅茨風機供氣，微孔曝氣。使廢水中的Fe(OH)2經氧化後生成Fe(OH)3沉澱物，再經沉澱後去除
5.二沉池
鋼混結構，半地下式，有效容積630m3，水力停留時間5h。二沉池的作用是使廢水反應後生成物Fe(OH)3大部分得以沉澱，減輕後續設備的處理負荷。
6.CR池
CR池采用混凝土結構，半地下式，有效容積480m3，水力停留時間3.8h。CR曝氣池主要是對進入吹脫塔的廢水進行pH調節，另外存儲汙水，以備後續工藝的連續運行。
7.吹脫塔(含廢氣淨化)
吹脫塔為主體玻璃鋼製，其外形尺寸為Ф5800mm×12500mm和Ф4200mm×12500mm。由風機往吹脫塔吹入空氣，通過氣水充分接觸起到降低氨氮汙染物負荷的作用，經過處理後的廢氣采用硫酸噴淋吸收。
8.氯化塔
氯化反應器為鋼結構襯膠防腐，外型尺寸為Ф3200mm×6000mm，共1座。通過折點氯化反應去除廢水中剩餘的少量氨氮。
9.脫氯池
鋼混結構，半地下式，有效容積450m3，水力停留時間5h。去除汙水中殘餘的次氯酸鈉，廢氣由風機抽入淨化塔處理後排放。
10.淨水器係統
淨水係統由沉澱區與過濾器組成，沉澱區為鋼混結構，半地下式，有效容積450m3，水力停留時間5h，其作用是去除廢水中剩餘的顆粒、懸浮物。過濾器采用鋼結構設備，采用環氧煤瀝青防腐。有效尺寸為Φ3m×5.25m，共2隻，過濾采用壓力過濾，經過沉澱後的水泵入過濾器，運行一段時間後，懸浮物積累會影響過濾水量，需進行反衝洗，在強大水流的衝擊下過濾層表麵的懸浮物隨水流衝出，過濾層恢複過濾功能。
11.汙泥池
鋼混結構，半地上式，有效容積80m3，設計參數按汙泥產量以及脫水機操作需求，用於汙泥暫時存貯，汙泥濃縮消化減容的作用。
4.係統調試與運行
高效吹脫塔調試
該汙水處理係統高效吹脫塔為9級串聯，調試高效吹脫塔時，主要是控製進入吹脫塔廢水的pH，檢測在一定pH下，吹脫塔出水的氨氮值及各級吹脫塔出水pH。選擇適當的pH，既可以使出水氨氮濃度較低，又不造成運行成本的增加。運行時控製進水pH為11.2，出水氨氮質量濃度在65mg/L左右。吹脫出來的NH3采用硫酸吸收，製成(NH3)2SO4。
氯化塔調試
氯化塔主要是利用折點氯化反應，使廢水中的NH3-N轉化為N2。氯化塔的調試，主要是控製次氯酸鈉的加入量，汙水的pH。隨著次氯酸鈉加入量的增大，氯化塔出水NH3-N質量濃度越來越低，在氨氮與次氯酸鈉的質量比為1：7時，氯化塔出水NH3-N質量濃度基本在15mg/L以下;質量比為1：10時，NH3-N全部轉化為N2及其他副產物，運行時控製加入的次氯酸鈉與氨氮質量比為1：7。控製進水pH在6～8時，NH3-N的去除率較好。運行時控製pH在6.5～8.5之間。
5.運行效果
整個工程調試比較順利，自從達到設計要求和處理能力，按設計流量和設計參數連續運行至今，效果一直很好。各處理單元處理效果見表2。
6.效益分析
本工程總投資425.6萬元，其中土建費138.3萬元，設備費287.3萬元。廢水處理運行成本為11.30元/m3，其中電費1.74元/m3、藥劑費9.52元/m3、人工0.04元/m3。
7.結論
實際運行結果表明，采用高效吹脫+折點氯化法處理高氨氮廢水是穩定可行的，出水水質可達到汙水綜合排放標準(GB8978-1996)一級標準。
運行時，高效吹脫塔主要是控製進入其中廢水的pH，一般控製為11.2;氯化塔主要控製次氯酸鈉的加入量和廢水的pH，一般控製為NH3-H與投加的次氯酸鈉的質量比為1：7，pH控製在6.5～8.5之間。
吹脫係統產生的廢氣用硫酸吸收，避免造成二次汙染。
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