造气洗涤水处理回用技术

小氮肥第36卷第9期2008年9月造气洗涤水处理回用技术蒲钟声(福建福州耀隆化工集团350014)0前言造气洗涤水是氮肥行业以煤为原料制成半水煤气生产过程中的废水,其污染物取决于制气原料煤的成分、造气工艺、添加的辅助材料等因素。主要污染物有悬浮物、氰化物及硫化物、NH3-N、煤焦油等。由于造气洗涤水水量大、污染物种类多,必须经过有效处理方可回收利用,否则将在循环水回用过程中产生诸如填料堵塞、泵管道结垢、冷却塔风机腐蚀等问题,影响正常生产。目前国内氮肥行业大多采用水质净化处理技术来达到循环使用的目的,并在这方面积累了许多经验。由于造气洗涤水处理回用技术关系到节能减排,它是合成氨企业稳定、安全、持续正常生产的重要环节。针对福建福州耀隆化工集团生产运行中存在的问题,笔者对造气洗涤水处理回用技术进行了进一步探讨。1水质处理及药剂筛选半水煤气经洗涤塔洗涤后排出的废水,含有大量的悬浮物、硫化物、煤焦油等杂质,其温度在45℃以上。水中的悬浮物质量浓度达到310～520mg/L,总硬度为1170mg/L,福州耀隆化工集团造气洗涤水水质情况见表1。从表1可看出,要使造气洗涤水回用,必须解决废水中的悬浮物、CaCO3和水温等问题。水中悬浮物未能很好地解决,将使后续构筑物堵塞,CaCO3将使泵的叶轮、管道结垢,水温高将使系统产气量减少。因此,回用水的水质净化处理、水质化学处理、污泥处理及水的降温处理是关注的重点。表1造气洗涤水水质情况质量浓度/(mg·L-1)悬浮物煤焦油总硬度碱硬度(以CaCO3计)Ca2+HCO3-CODCr水温/℃pH5207.511701030251634.4263457.81.1水质净化技术1.1.1混凝反应原理混凝由凝聚和絮凝两个过程组成,即混合和反应。凝聚是指胶体的脱稳过程,絮凝是指胶体结成絮体的絮凝过程,两者统称为混凝反应。水质净化过程是向水体投加药剂,除去水中悬浮物和胶体,使水质得到净化。一般有以下5种反应机理:吸附、中和、表面接触、架桥、聚沉作用。1.1.2药剂的筛选试验根据水质净化处理的机理,选择合适经济的水处理药剂至关重要。目前国内氮肥行业造气洗涤水一般采用单一的无机类混凝剂,如聚合氯化铝(PAC)、聚合硫酸铁(PFS)、硫酸铝(AS)等。笔者根据多年的水处理实践,设想在造气洗涤水中投加无机类混凝剂的同时投加有机类絮凝剂聚丙烯酰胺(PAM),用于提高水质净化的效果,并对其进行了实验室和现场试验。各种不同药剂配方对造气洗涤水净化处理的试验结果对比见表2,从表2可看出采用聚合氯化铝和聚丙烯酰胺配方,对造气洗涤水的水质净化处理效果最好。1.1.3PAC和PAM投药量的确定选定净水药剂的配方后,必须确定投药量(PAC的投药量为Xi,PAM投药量为Xi′,其组合投药量为XiXi′),使净水效果最好又经济适用。用4个烧杯装造气洗涤水做试验,测pH=7.8,浊度为260NTU,温度45℃,分别确定投药量为X1X1′,X2X2′,X3X3′,X4X4′,根据“优选法”其最隹投药量可按0.618来选择。其X3,X2的计算公式如下:X3=X1+0.618(X4-X1)(1)1小氮肥第36卷第9期2008年9月表2造气洗涤水投加不同配方药剂效果对比药剂名称投药量/(mg·L-1)矾花出现时间/min矾花描述沉淀情况效果聚合氯化铝(PAC)50.01.5中等粒度8min基本澄清良聚合硫酸铁(PFS)50.02.0中、细粒度10min基本澄清良硫酸铝(AS)50.03.5细粒度15min基本澄清差聚合氯化铝+聚丙烯酰胺(法国SNF)AH912SH50.0+0.61.5大粒度、密实4min基本澄清最优聚合氯化铝+聚丙烯酰胺(日本三井)A95H50.0+0.61.5中、大粒度松散6min基本澄清优X2=X1+X4-X3(2)模拟处理时的混合过程,用130r/min速度搅拌2min,然后把搅拌速度改为40r/min,时间为10min,这是模拟处理时的反应过程,静置沉淀采用15min,取上清液测浊度。经过多次试验,试验结果如图1所示。由图1可知,当配方为E时,即分别投加聚合氯化铝(PAC)为58mg/L、聚丙烯酰胺(PAM)为0.63mg/L时,其处理后的浊度达到40NTU以下,满足净化要求且经济适用。在试验过程中,发现水中pH值、水温、碱度及水力条件,对水的混凝和投药量有影响。图1不同配方投药量与浊度的关系1.2回用水的化学处理1.2.1沉积物原因分折及判断造气洗涤水中的污泥,主要是冷却水系统中的微生物类群,如细菌、真菌和藻类等形成,它们在生长繁殖过程中,常常会分泌出一种带粘性的分泌物,把原来悬浮于废水中的煤灰细颗粒、尘埃、煤焦油或垢物粘结起来,在造气洗涤水处理系统中形成污泥。废水中的垢层是由煤气中的CaO和部分CO2在洗涤的过程中与水相溶