水煤浆气化装置含氨废水的治理及改进措施探讨.pdf

148能源环保与安全引言进入工业社会后，随着经济快速发展，污水治理也随之产生。特别是近几年，我国城市生活污水呈现出高浓度、高氨氮、难降解等特征，水体富营养化等问题日趋严重。虽然国家出台了相关的法规来提高公众的环境保护意识，并对企业进行了规范，我国工业污水污染问题已经得到了一定的缓解。然而，工业废水造成的环境问题依然严重，尤其是水煤浆气化装置氨废水治理更是亟待解决的问题，下文对这一问题作了初步探讨，仅供参考。一、水煤浆气化装置氨废水治理分析除氧器主要是对水中的氨氮、氧气和其他不凝气进行去除，可以有效地确保给水的质量。在化工企业的灰水系统流程中，除氧器汽提段的下部会进入到低压闪蒸器顶部的闪蒸气，并可以与除氧器上部进入的灰水进行逆流换热，通过这一过程产生的汽提作用，可以成功地完成对灰水水质的净化。如此一来，即可发现水煤浆气化装置结构、压力、温度等因素都会对除氧器的运行影响产生影响，而在笔者所参加的现场检查过程中，在化工企业的灰水系统中，除氧器汽提段顶部的灰水进入量很小，而且旁路阀有发热的现象，灰水进入除氧器水箱，所以可以初步判断出，旁路阀存在着内漏故障，这一故障将导致大量灰水没有通过除氧器进行处理，直接流入到水箱中，致使除氧器并没有在灰水系统中起到净化水质的作用，从而造成除氧器处灰水氨氮含量偏高的问题。二、水煤浆气化装置含氨废水的治理及改进措施1.传统生物脱氨措施传统硝化技术主要是通过好氧硝化菌与污水中的氨氮发生氧化作用，将其转化为硝酸盐，从而达到对污水中氨氮的有效控制。此种方法对氧气的需求很大，一般情况下溶解氧的含量必须在1.22.0mg/L之间，并且不能小于0.5mg/L，否则就会导致氧化反应终止。在硝化反应中，会产生大量的硝酸，即反应环境中的酸浓度增加，此时，就需要一定的碱进行酸碱中和，以平衡反应环境。有关研究结果显示，硝化反应的最适 pH为7.58.5。反硝化反应与上述反应相反，在没有氧气的情况下，将硝酸盐氮重新还原成氮气。反硝化菌作为一种异养兼性厌氧微生物，在有氧状态下通过好氧呼吸完成脱氮，在缺氧状态下通过有机碳源实现脱氮。一般情况下，在脱氮工艺中，C/N应为2.86，只有在污水中C/N超过2.86，才能完全满足脱氮所需的碳源。污水中N/C越小，脱氮效率就越低，在实际的运行过程中，N/C必须超过3.0。此外，生化法降解氨氮更彻底，运行成本更低。所以，生物脱氨的使用也很普遍。从20世纪80年代起，人们就渐渐发现反硝化处理技术的操作流程并不是特别复杂，而且对于碳源和碱度的需求也比较低。因此，其以其独特的优势，很快被人们所接受，并成为一种重要的脱氮处理技术。近几年，伴随着技术的日益成熟与发展，各种新的水煤浆气化装置含氨废水处理方法层出不穷，如生物接触氧化脱氮工艺、氧化沟脱氮工艺 SBR脱氮工艺及MBR脱氮工艺等新的生物处理技术。2.磷酸铵镁沉淀技术磷酸铵镁沉淀是一种利用镁盐与磷酸之间的化学反应，使镁盐与磷酸发生化学反应，形成磷酸铵镁沉淀物，实现水煤浆气化装置含氨废水的深度处理。此种工艺相对精细一些，可以高效地去除90%以上的氨氮。然而，要注意在进行该工艺操作时，尽可能地减少沉淀时间，并且适当降低pH值，这是因为pH值过高，会产生氨气。如此，采用化学沉降法对高浓度的氨氮废水进行处理，具有工艺简单，效果好等特点。然而，该技术存在化学投入成本高、氨氮残留量偏高等缺点，很难满足我国现行的有关排放标准。同时，该技术在污水处理过程中，生成的沉淀物处置问题较为突出，且任意处置会导水煤浆气化装置含氨废水的治理及改进措施探讨陈星国能榆林化工有限公司【摘要】水煤浆气化装置氨废水含量过高，通常会对污水处理站的运行产生直接的影响，系统减量运行也很容易出现这种情况，这就导致如今围绕水煤浆气化装置灰水中氨氮含量过高而展开的研究层出不穷。基于此，在此基础上对水煤浆气化装置灰水中氨氮含量高的原因进行简要分析，并对相应对策做出详细讨论，期望可以给相关业内人士带来一些启示。【关键词】水煤浆气化装置；措施；治理；方法【DOI】10.12316/j.issn.1674-0831.2023.15.050149能源环保与安全致二次污染。3.短程硝化反硝技术随着科技不断发展与进步，打造对水煤浆气化装置含氨废水技术的研究需求也在不断地增加。当前，主要是研究开发一些低能耗、高效率、低投资的工艺和工艺，采用特定化学试剂，通过对亚硝酸盐的控制，实现对亚硝酸盐的富集，进而实现短程硝化反硝化。在一定条件下，如pH值、温度等，使亚硝化菌占主导地位，并与废水中的氨氮发生反应，产生亚硝酸盐。然而，由于亚硝化菌的生长条件极为苛刻，在工业生产中，要满足亚硝化菌生长所需的条件，开展亚硝化菌的筛选与培养研究也非常必要。4.运用折点加氯法折点加氯工艺采用一定量氯化物，经氧化作用，将高浓度的氨氮转变成氮气，达到去除高浓度氨氮的目的，但如今尚无有效方法。在操作过程中，实际需要的氯气的数量取决于pH值、温度和氨氮浓度。一般情况下，该工艺对设备的要求较低，见效也较快，但该工艺所需的液氯费用却很高。一些研究表明，可用其他材料替代液氯，并可降低操作费用。然而，在国内此种技术还不是很成熟，发电设备很少，而且造价也很高。因此，我国折点加氯技术在处理高氨氮污水方面的应用并不多，多用于深度脱硝。5.采取吹脱技术吹脱法是一种将污水pH调整为碱性，将离子平衡转化为分子氨，并通过鼓入大量空气将氨气带走的方法，可有效地去除氨氮。与酸碱度、水温、配水量、气液比和充分的气液分离间隙等有关的因素有关，这一技术经常用于有机化学工业，比如，钢铁工业废水中含有极高的氨氮。目前，吹脱工艺多采用填充器，其特点是在塔中设置一定的填充器，通过填充器具有较大的比表面积，使气水充分接触，促进气水之间传质。常见的填充材料是拉西环、鲍尔环、多面空心球等，在pH值1013、3050的条件下，对氨氮吹脱率可达70.3%99.3%。此外，有关研究结果显示，此种工艺多用于对高浓度氨氮废水进行预处理。同时，该工艺具有操作简便、易于控制、处理结果相对稳定等优点。吹气法最大的缺点就是二次污染，而且在运行时极易结垢，后期处理十分烦琐。6.运用离子置换方法目前，一般以分子筛为离子交换剂，对氨氮进行脱除。其中，最有名的就是采用安徽宣城的一种天然沸石作为吸附物质，通过静态与动态两种方法来考察氨氮浓度、pH值、水质状况、过滤条件、过滤速率及过滤时间等因素对处理结果的影响。在本研究中，静态试验结果显示，当氨氮初始浓度为10mg/L，pH值为79，沸石粒径为2040目时，沸石静态吸附容量为1.6mmolNH4+/g。在动态实验中，当过滤速度为2m/h，停留时间为30分钟时，得到的氨氮2mg沸石的产水量为0.62L/g。水煤浆气化装置含氨废水治理工作的成功实施将为实现天然分子筛在高氨氮污水处理中的应用奠定理论基础，并为未来高氨氮污水处理技术的发展提供新的思路。7.深度处理技术煤气化污水特别是固定床煤气化污水，含有大量的难降解有机物，且具有较高的毒性和可生物降解性，其出水需进行深度处理，以确保水质稳定达标。最近几年，被研究得比较多的深度处理技术主要有混凝沉淀技术、吸附技术、高级氧化技术及生物技术。但在实际工业应用中，基本都将上述技术融合应用。例如，吸附技术是一种利用吸附剂对污水中的污染物进行富集的技术。目前，在工业上广泛应用的吸附材料有活性碳、活性焦及树脂等。通过对不同原料活性炭吸附煤化学生化废水的情况进行研究，并将混凝沉淀法、活性炭吸附法和混凝沉淀法+活性炭吸附法三种方法进行对比。比如，将FeCl3负载的改性活性炭用于处理含有苯酚和氰化物的废水，利用活性焦对煤气化废水进行深度治理，并对其进行吸附饱和后的活性焦进行焚烧。在煤化工废水中使用的树脂有两种，一种是离子交换树脂，另一种是大孔树脂，前者一般用于深度处理，而后者主要用于COD的去除。吸附法处理煤化学废水，不需要对其进行去除。又如，高级氧化法是一种能将有机质氧化为CO2、H2O及无机盐的工艺，其在煤气化污水处理中已被广泛研究，其中以臭氧化法最为常用，已被新疆、宁夏及鄂尔多斯等地采用。在此基础上，发展了一种新型的催化臭氧化法，以提高臭氧化法的处理效果。可将剩余污泥制备成活性炭（SBAC），并负载金属氧化物，研制成催化剂，并对臭氧催化氧化技术对碎煤加压气化废水的二沉池出水的处理效果进行研究，催化剂能明显地提高臭氧对有机污染物的氧化去除效果。当然，可以氧化铝粉为主要原料，研制出MgO-Al2O3催化剂，并应用于催化臭氧法处理高含盐量的煤化工废水，试单纯臭氧法对 COD的脱除率较高，将该系统应用于煤化工污水的深度处理。150能源环保与安全8.中水回用与零排放我国与生态环保有关的法律在不断地完善，有关标准也在不断地提升。当前，在对煤化工废水的污染物排放浓度进行规定时，还需对其排放水量或者回用水量进行规范。对于新建的煤化工项目，更是要求废水实现近零排放。水煤浆气化装置氨废水治理时，对水煤浆气化装置氨废水预处理、生化处理及深度处理后，需对其进行脱盐处理，以防止管道及设备的腐蚀及结垢。目前，我国水煤浆气化装置氨废水处理主要是以超滤反渗为核心的双膜法，其出水回用后，浓水中TDS可达1560000mg/L。为降低蒸发结晶单元的处理量，双膜工艺出水进入浓盐水处理单元，对其进行进一步浓缩。浓盐水处理工艺的选择比较丰富，具体有高效反渗透工艺、振动膜反渗透工艺、超级膜浓缩工艺、机械蒸汽再压缩工艺、电渗析工艺、碟管式反渗透工艺。9.生化处理方法水煤浆气化装置氨废水经过预处理后流入生物化学处理装置，一般有好氧生物法、厌氧生物法和厌氧、好氧复合法。由于煤气化废水水量大，水质复杂，目前我国主要采用厌氧-好氧联合工艺进行污水处理。在我国，在煤气化废水的生化处理中，使用最多的是厌氧/好氧工艺，而在此工艺基础上，又衍生出诸多新型工艺。例如，采用了A/A/O法和MBR法联用技术来处理水煤浆气化装置氨废水。又如，可采用生物强化改进的A/O法对水煤浆气化装置氨废水进行深度处理。在工业方面，有外循环厌氧改良AO-MBR工艺、EC厌氧-生物增浓池改良A/O工艺、水解酸化A/O工艺。另外，除了 A/O过程之外，A/O生物膜法还受到大众重视，在O池中加入氨基甲酸乙酯，可提高生物化学装置的耐冲击性能，将粉状活性炭添加到O槽中，构成一种生物膜悬浮泥复合体系，再将残渣回流到体系前端，对原水进行预处理，从而提高O槽中的活性污泥浓度，并对原水进行预处理。再如，SBR技术是目前最常用的一种技术。同时，还将水解酸化-SBR-O等联产技术用于勒吉碎煤加压气化废水的处理。将厌氧SBR好氧SBR应用于煤气化废水中，发现总氮的去除率较高。越来越多的国内外学者已分别利用移动床和生物接触氧化法对煤气化废水进行了处理，并获得了较好的结果。比如，采用MBBR脱除煤气化废水中的酚类、硫氰酸盐和氨氮，将膨胀颗粒污泥床与接触氧化法相结合，对加压碎煤气化污水进行处理，在EGSB的水力停留时间为48h，接触氧化法相结合，可使COD的脱除率有所提升，并可完全脱除挥发性酚类物质。三、水煤浆气化装置含氨废水的治理及改进展望首先，由于生产工艺、操作条件、煤种等因素的影响，水煤浆气化装置含氨废水中的污染物成分也存在较大差别，但与对煤种要求较低的勒吉碎煤法相比，壳式粉煤法和德士古水煤法对煤种的要求较高，而且对于煤化工污水处理的每个装置，其技术种类也较多。所以，要对水煤浆气化装置含氨废水进行处理，不仅需要研究人员以煤气化工艺和操作条件为依据，对水质特点进行系统的总结，还需要以规模、水质特点为依据，做出具体判断，从而选择适合的处理技术。其次，由于环境保护要求不断提高，煤炭化工废水的治理工艺由原有的预处理生物化学改为预处理生物化学深处理含盐浓盐蒸发结晶等。在水煤浆气化装置含氨废水处理中，研究人员不仅要兼顾各单元的稳定与高效性，还要兼顾各单元之间的合理衔接与相互适应。最后，煤化学污水治理体系投资大、流程长、运行费用高，且产生的杂质盐分治理成本高。为此，水煤浆气化装置含氨废水治理时需开展多技术集成、高效低成本的煤化工污水处理工艺研究，从而从根源上提升水煤浆气化装置含氨废水治理效果。四、结束语综上所述，解决水煤浆气化装置含氨废水问题具有极高的实用价值。上述文章以水煤浆气化装置含氨废水为基础，针对水煤浆气化装置含氨废水问题进行分析，提出了一些解决工艺及措施，希望助力水煤浆气化装置含氨废水处理人员探究更多可行性较高的水煤浆气化装置含氨废水控制路径，更好地降低灰水中氨氮含量。参考文献：1谢泽宇，陈红林，邹菲.水煤浆气化装置含氨废水的综合治理J.化工管理，2022(34):83-86.2谢小亮.水煤浆气化装置灰水氨浓度预测及控制J.煤化工，2022，50(03):17-21+25.3张延斌，李义科.GE水煤浆气化水系统稳定运行与节能工艺改造J.河南化工，2018，35(03):48-51.作者简介：陈星（1992），男，汉族，陕西咸阳人，本科，助理工程师、高级工程师，研究方向：煤化工水煤浆气化。