化肥污水處理工藝.doc

化肥廠廢水處理工藝姓名：班級： 學(xué)號： 1.概論21.1化肥廠廢水21.2化肥廠廢水種類21.3化肥廢水處理方法31.3.1 物理法31.3.2 化學(xué)法41.3.3 生物法42.生產(chǎn)工藝及產(chǎn)污環(huán)節(jié)52.1工藝簡介52.1.1 尿素生產(chǎn)工藝52.1.2 磷肥生產(chǎn)工藝62.1.3 鉀肥生產(chǎn)工藝62.2 產(chǎn)污分析72.2.1 氮肥生產(chǎn)產(chǎn)污分析72.2.2 磷肥生產(chǎn)產(chǎn)污分析73. 廢水處理工藝93.1 氮肥廢水處理工藝93.1.1工藝分析93.1.2 流程說明103.1.3 主要構(gòu)筑物及設(shè)備運(yùn)行參數(shù)104. 工藝設(shè)計124.1 概述124.2 廢水的水量、水質(zhì)124.3設(shè)計工藝流程134.4 流程圖說明13參考文獻(xiàn)：14 摘要：本文就我國化肥生產(chǎn)行業(yè)的現(xiàn)狀以及廢水處理現(xiàn)狀做一簡要分析，同時對化肥行業(yè)主要的工業(yè)廢水及其處理方法做一論述，并通過一個實(shí)際案例設(shè)計一個可行的處理方法。 關(guān)鍵詞：化肥 工業(yè)廢水 處理工藝1.概論1.1化肥廠廢水 隨著工農(nóng)業(yè)的發(fā)展，水體的富營養(yǎng)化現(xiàn)象隨著大量氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)的排放愈加嚴(yán)重，已成為世界性的水污染問題。我國是耗水及排水大國，也是農(nóng)業(yè)大國，農(nóng)業(yè)的快速發(fā)展必定帶動化肥產(chǎn)業(yè)的迅速增長，而化肥行業(yè)是高耗水、高污染的行業(yè)，大量未經(jīng)完全處理的化肥廢水的排放導(dǎo)致水體中氮、磷含量的增加，使水體惡化。工農(nóng)業(yè)只有立足環(huán)境、減少污染才能實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。整體來說，我國的污水處理系統(tǒng)管理水平較低、處理率較低、處理效果不甚理想，尤其是對于化肥廢水等較為復(fù)雜的廢水。因此對于化肥廢水脫氮技術(shù)的深入研究，充分發(fā)揮現(xiàn)有技術(shù)的優(yōu)勢及修補(bǔ)缺陷是提高脫氮效率的關(guān)鍵。此外廢水處理系統(tǒng)管理的優(yōu)化、運(yùn)行參數(shù)的探討、運(yùn)行成本的分析等都是污水處理中需要關(guān)注的重點(diǎn)。我國化肥工業(yè)，包括基礎(chǔ)肥料生產(chǎn)和化肥的二次加工兩大部分，基礎(chǔ)肥料生產(chǎn)，主要包括氮肥、磷肥、鉀肥；化肥的二次加工，主要包括復(fù)合肥、含微量元素肥料及有機(jī)、無機(jī)復(fù)合肥等。隨著化肥的普遍使用，化肥廠的廢水污染也越來越嚴(yán)重。1.2化肥廠廢水種類化肥廠廢水中的主要超標(biāo)污染物指標(biāo)為氨氮、硫化物、和總氰化物，水質(zhì)具有氨氮含量高并含有有毒的總氰化物及硫化物，且此類污水的可生化性較差。氨氮是化肥廠廢水的主要污染物，進(jìn)入水體可以引起水體富營養(yǎng)化，導(dǎo)致水質(zhì)惡化，使排放受到嚴(yán)格限制?；蕪S廢水主要來自合成氨、尿素車間的高濃度氨氮廢水，這部分廢水氨氮主要存在形式為無機(jī)氨。1.3化肥廢水處理方法 目前處理化肥廠廢水的方法大多是考慮如何除廢水中的氨氮， 常用物化法中有吹脫法、膜分離法、離子交換法等；生物法主要應(yīng)用生物硝化反硝化原理，處理工藝主要包括 A/O 法、SBR 法、曝氣生物濾池法（BAF）、生物膜法等；化學(xué)法中主要包括折點(diǎn)加氯法、濕式氧化法、化學(xué)沉淀法等。1.3.1 物理法（1）吹脫法 通常的高濃度氨氮廢水用預(yù)處理與生化處理相結(jié)合的方式來達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。但是高濃度氨氮會抑制微生物活性，因此為了后續(xù)生化系統(tǒng)的正常運(yùn)行，必須進(jìn)行預(yù)處理。在堿性環(huán)境下，廢水中的氨通常以游離氨的狀態(tài)存在。在一定溫度下，液相從吹脫塔頂向下噴淋，氣相由塔底吹入，通過氣液交匯，游離氨從空氣溢出，達(dá)到去除廢水中氨氮的目的。除了空氣吹脫法，常用的還有蒸汽吹脫法。蒸汽吹脫法效率較高，氨氮去除率能達(dá)到 90%以上，但是能耗大。此外，如果吹出的氨直接排到大氣中，需考慮對空氣的二次污染。（2）膜分離法 常見的液體膜分離技術(shù)有反滲透（RO）、液膜法、電滲析（ED）等。反滲透：劉姣等用常規(guī)處理+反滲透膜法處理珠江源水，氨氮的去除率可以達(dá)到 95%以上，達(dá)到飲用水源水標(biāo)準(zhǔn)。反滲透裝置目前主要應(yīng)用于氨氮含量較低的飲用水及深度處理，在廢水處理中應(yīng)用較少。液膜法：乳狀液膜法去除氨氮的機(jī)理是：氨態(tài)氮易溶于膜相（油相），它從膜相外高濃度的外側(cè)通過膜相的擴(kuò)散遷移，到達(dá)膜相內(nèi)側(cè)與內(nèi)相界面，與膜內(nèi)相中的酸發(fā)生解脫反應(yīng)。電滲析法：電滲析法是利用利用施加在陰陽膜對之間的電壓去除水溶液中溶解的固體。電滲析室的陰陽滲透膜之間施加直流電壓后,多對陰陽離子通過滲透膜時,含氨離子及其它離子在電壓的影響下,透過膜進(jìn)入另一側(cè)的濃水中去并在濃水中集聚,從而達(dá)到分離的目的。 膜處理法有其弊端，主要問題是膜的污染問題和穩(wěn)定性問題，成本及運(yùn)行費(fèi)用都較高，目前還未投入規(guī)模使用。1.3.2 化學(xué)法（1）折點(diǎn)加氯法 在氨氮廢水中加氯后，會發(fā)生一系列化學(xué)反應(yīng)，生成的一氯胺和二氯胺稱為化合余氯，次氯酸稱為余氯。折點(diǎn)加氯法除氨氮的機(jī)理為氯氣與氨反應(yīng)生成無害的氮?dú)?。用折點(diǎn)加氯法處理焦化廢水，當(dāng)進(jìn)水氨氮濃度 60mg/L以下時效果最佳，氨氮去除率可達(dá) 97%以上。（2）化學(xué)沉淀法 化學(xué)沉淀法處理氨氮廢水可以回收廢水中的氨，生成的沉淀可作為復(fù)合肥使用。對氨氮的去除率高，可達(dá) 90%以上，但費(fèi)用較高。若廢水中含有重金屬等物質(zhì)，產(chǎn)生的污泥將會對環(huán)境造成二次污染。（3）離子交換法 離子交換法是指以離子交換劑上可交換離子與液相離子間發(fā)生交換的分離水中有害離子的方法。對于氨氮廢水, 常用的離子交換劑有沸石、活性炭、合成樹脂等。離子交換法投資省，工藝簡單操作方便且天然沸石儲量豐富，廉價易得，但是利用離子交換法處理廢水將導(dǎo)致交換劑再生頻繁增加投資。（4） 催化濕式氧化法（CWO）催化濕式氧化法事在催化劑的作用下，在高溫高壓的液相中，用氧氣或空氣作為氧化劑，氧化水中溶解態(tài)或懸浮態(tài)的有機(jī)物或還原態(tài)的無機(jī)物的一種處理方法。催化濕式氧化法凈化效率高、流程簡單、占地面積少，但要求設(shè)備耐高溫、耐腐蝕,故投資較大。1.3.3 生物法生物法是目前應(yīng)用最廣泛的處理低濃度氨氮廢水的方法。生物脫氮是在微生物的作用下，將廢水中的有機(jī)氮及氨氮經(jīng)過氨化、硝化反硝化過程最終將氮素轉(zhuǎn)化為N2,從而從水中脫除。硝化過程是指廢水中的氨氮在好氧條件下，經(jīng)好氧細(xì)菌的生命活動轉(zhuǎn)化為硝態(tài)氮或者亞硝態(tài)氮的過程。反硝化過程是指經(jīng)硝化作用的硝氮或者亞硝氮在反硝化細(xì)菌的作用下，轉(zhuǎn)化為N2從水中逸出的過程。反硝化過程產(chǎn)生堿度同時消耗有機(jī)碳源。而可以大范圍應(yīng)用于化肥廠廢水的工藝一般為A/O工藝。AO工藝法也叫厭氧好氧工藝法，A(Anacrobic)是厭氧段，用與脫氮除磷；O(Oxic)是好氧段，用于除水中的有機(jī)物。但是一般由于工業(yè)廢水中成分復(fù)雜，重金屬及有毒物質(zhì)多，且大多很少含有微生物生長的必備碳源和能源，故而生物法在處理工業(yè)廢水時有很大的限制。當(dāng)然也有外加碳源和能源的條件對某些成分不復(fù)雜的工業(yè)廢水進(jìn)行處理。2.生產(chǎn)工藝及產(chǎn)污環(huán)節(jié)2.1工藝簡介化肥指的是利用化學(xué)工藝生產(chǎn)的用化學(xué)方法生產(chǎn)的含有氮、磷、鉀等元素的肥料統(tǒng)稱為化肥。主要的產(chǎn)品有氮肥、磷肥和鉀肥。此外還有含有多種成分的復(fù)合肥料、混合肥料及微量肥料等。化肥生產(chǎn)，尤其是氮肥生產(chǎn)是一個復(fù)雜的連續(xù)化的工藝生產(chǎn)過程，需要在密閉的系統(tǒng)內(nèi)，在高溫、高壓的條件下進(jìn)行。2.1.1 尿素生產(chǎn)工藝圖1 尿素生產(chǎn)工藝流程圖2.1.2 磷肥生產(chǎn)工藝 圖2 磷肥生產(chǎn)工藝流程圖2.1.3 鉀肥生產(chǎn)工藝 鉀肥全稱鉀素肥料,即以鉀為主要養(yǎng)分的肥料。根據(jù)鉀肥是否含有氯元素將鉀肥分為含氯鉀肥和無氯鉀肥。所有的鉀鹽肥料均為水溶性 , 但也有某些鉀肥含其他不溶性成分。目前國內(nèi)以鹽湖含鉀礦物資源為原料生產(chǎn)氯化鉀的工藝主要有以下 3 大類：浮選工藝、兌鹵鹽析工藝( 4 # 工藝 )及熱溶冷結(jié)晶工藝。 （1）浮選工藝 依據(jù)選出礦物是否為目的礦又分為正浮選工藝及反浮選工藝 2個類別。正浮選工藝即以氯化鉀為浮選目的礦的工藝 , 選出礦物直接為氯化鉀。（2）兌鹵鹽析工藝( 4 # 工藝 )即以氯化鈉為浮選目的礦,尾礦形式得到低鈉光鹵石礦,低鈉光鹵石礦冷分解結(jié)晶氯化鉀的工藝。 （3）熱溶冷結(jié)晶工藝即以鉀石鹽為原料,依據(jù)氯化鈉與氯化鉀在高低溫狀態(tài)下溶解度的不同,在高溫狀態(tài)下分離氯化鈉,低溫冷析結(jié)晶氯化鉀的工藝。2.2 產(chǎn)污分析2.2.1 氮肥生產(chǎn)產(chǎn)污分析 下圖是氮肥生產(chǎn)過程合成氨工藝。圖3 氮肥（尿素）生產(chǎn)工藝從上面過程可以看出污染物主要是造氣洗滌水（即由煤炭造氣時蒸汽冷凝產(chǎn)生的多余洗滌循環(huán)水）、脫硫段洗滌循環(huán)水、地面沖洗水、循環(huán)水中的跑冒滴漏部分以及生活污水等雜排水。廢水中污染物除氨氮外，還含有少量的氰化物、硫化物、揮發(fā)酚等物質(zhì)，COD 濃度總體不高。2.2.2 磷肥生產(chǎn)產(chǎn)污分析 （1）廢氣 磷肥生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢氣主要含粉塵、顆粒物、二氧化硫等污染物。污染源及排放見下圖4。圖4磷肥生產(chǎn)過程中廢氣來源及排放 （2）廢水 磷肥生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢水主要含COD、砷、氟等污染物,其污染源及排放去向見圖5。圖5廢水來源及排放3. 廢水處理工藝3.1 氮肥廢水處理工藝下面以江蘇某化肥有限公司為一家中型合成氨生產(chǎn)企業(yè)為例闡述廢水處理的工藝流程，該公司年產(chǎn) 23 萬 t 尿素及碳銨產(chǎn)品。3.1.1工藝分析 造氣和脫硫廢水中氨氮濃度比較高， 宜采取物化和生化脫氮聯(lián)合工藝。據(jù)資料表明，氨氮質(zhì)量濃度大于 200 mg/L 對后續(xù)生化處理的微生物有毒害作用，不能直接進(jìn)入生化池，必須先通過氨吹脫等工藝處理，氨氮質(zhì)量濃度降低到一定的范圍內(nèi)，約在 110 120 mg/L， 和雜排水混合后的氨氮質(zhì)量濃度在 75 80 mg/L 之間，這是較為合理的平衡點(diǎn)，否則處理費(fèi)用將難以承受。廢水中氨氮的進(jìn)一步降解，必須采用生化處理手段， 低濃度氨氮的降解采用生物硝化反硝化脫氮是最經(jīng)濟(jì)有效的方法。 生物脫氮的基理是：利用厭氧菌、產(chǎn)酸菌等兼性細(xì)菌作用，使廢水中含氮有機(jī)物被分解成氨， 在亞硝化菌的作用下氨進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽氮，經(jīng)過反硝化作用，利用廢水中的 BOD5作有機(jī)碳源， 將硝酸鹽氮還原成氣態(tài)氮逸出，從而達(dá)到去除廢水中 NH3-N 的作用。工程因地制宜，充分結(jié)合現(xiàn)有的設(shè)施和條件，對原煤氣柜和生產(chǎn)車間的風(fēng)機(jī)進(jìn)行改造。 煤氣柜改造成兼氧、好氧池，煤氣柜深度 8 m，風(fēng)機(jī)壓頭3.2m，池下部改造成兼氧段，上部為好氧段，即 A/O 一體生化處理工藝，將兼氧、好氧處理方法合并在一個容器內(nèi)完成。設(shè)計采用連續(xù)式進(jìn)水、出水方式，兼氧、好氧不斷反復(fù)交替，硝化反硝化交替進(jìn)行。為了達(dá)到污泥和好氧、 兼氧填料的充分接觸及泥水混合的需要， 必須使污泥層的污泥被不斷地攪動上翻，并能調(diào)整其上翻的高度和污泥濃度，實(shí)現(xiàn)硝化反硝化交替進(jìn)行的脫氮目的。 為此在工藝設(shè)計中按照一定的間距布置4 臺推流攪拌機(jī)， 通過變頻控制其攪拌強(qiáng)度， 達(dá)到控制污泥上翻的高度和污泥濃度， 從而在空間和時間上做到厭氧反硝化和好氧硝化交替進(jìn)行， 取得較好的脫氮效果。 由于廢水中BOD5較低，為滿足生物脫氮要求，應(yīng)保持投加含碳有機(jī)物，結(jié)合當(dāng)?shù)厍闆r，采用投加化糞池中高碳有機(jī)物。3.1.2 流程說明 廢水處理流程圖見下圖。 圖6工藝流程圖氨氮濃度比較高的造氣和脫硫廢水由污水泵抽進(jìn)初沉池沉淀固渣，上清液自流至反應(yīng)池，加入NaOH 溶液調(diào)節(jié)廢水 pH 值，pH 值由 7.0 調(diào)至 10.011.0，再由泵抽入吹脫塔進(jìn)行氨吹脫，吹脫后廢水自流入調(diào)節(jié)池。吹脫 V（氣）V（水）為2880：1，造氣水溫度一般在5060 ，采用二級吹脫，每級吹脫水池增加廢水旁路循環(huán)，一方面使水和空氣充分接觸，布水均勻，另一方面增加對堿的利用率，從而提高吹脫效率，降低處理成本，并減少吹脫出水的含堿量，出水 pH 值在8.59.0。 出水自流進(jìn)調(diào)節(jié)池，雜排水經(jīng)隔油后由泵抽入調(diào)節(jié)池，儲糞池污水根據(jù)廢水對有機(jī)碳源的需求量，由泵分時段抽入調(diào)節(jié)池，折合 COD 每天需要10001500 kg，廢水在調(diào)節(jié)池內(nèi)經(jīng)曝氣混合、均質(zhì)后，進(jìn)入 A/O一體生化池進(jìn)行生物脫氮處理，出水進(jìn)入豎流沉淀池沉淀后回到冷卻循環(huán)水系統(tǒng)。3.1.3 主要構(gòu)筑物及設(shè)備運(yùn)行參數(shù)（1）初沉池 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，地上式，池容50 m3，尺寸為4.6 m3.6 m4.0 m，水深3.7 m。 設(shè)備配置：污泥螺桿泵1臺，型號I-1B1.5，流量為2.5 m3/h，功率3.0 kW。（2）反應(yīng)池鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，地上式，池容 20 m3，尺寸為4.6 m3.6 m3.0 m，水深3.7 m。設(shè)備配置：加堿裝置1套，pH在線檢測儀1臺，攪拌用曝氣管1套（UPVC）。（3）氨吹脫吹脫循環(huán)集水池為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，地上式，池容 30 m3，尺寸為 4.6 m2.5 m，水深2.2 m，2 個。設(shè)備配置：吹脫塔2臺，型號 GBNL3-100，水量為100 m3/h，風(fēng)機(jī)功率3.0 kW，風(fēng)量為 72 000 m3/h；進(jìn)水泵3臺，型號為50FSB25-10，流量為25 m3/h，功率2.2 kW。2用1備；循環(huán)水泵3臺， 型號為80FSB70-10，流量為70 m3/h，功率5.5 kW，2用1備。（4）儲糞池鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，地上式，池容 20 m3，凈尺寸為5.6 m3.6 m1.5 m。設(shè)備配置：隔柵機(jī)1臺，糞水輸送泵1臺，型號為50WQ10-8-0.75，功率0.75 kW。（5）調(diào)節(jié)池鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，地下式，池容108 m3，凈尺寸為6 m6 m3.5 m，水深3.4 m設(shè)備配置：污水提升泵2臺，型號為100WQ80-10-5.5，功率 5.5 kW，1用1備。（6）A/O一體生化池煤氣儲罐改造，鋼結(jié)構(gòu)，地上式，池容2400 m3，總尺寸為22.0 m8.0 m，水深7.2 m。 利用儲罐廢舊鋼板分割成 2 個圓環(huán)和中間 1 個圓， 中間圓作為沉淀池，2個圓環(huán)作為生化處理池。生產(chǎn)車間提供的風(fēng)機(jī)，壓頭為3.2 m，球冠型微孔曝氣器布置在水深 2.8 m 處，曝氣器上、下分別設(shè)置2.0 m和1.5 m填料， 即好氧填料層和厭氧填料層，兼氧采用軟性組合填料，好氧采用半軟性彈性填料，厭氧填料層下部至池底有2.9 m空間的污泥層。設(shè)備配置：推流式攪拌機(jī)4 臺，型號為 TYBG，攪拌深度8m，功率7.5 kW，采用變頻控制（7）沉淀池 采用豎流式煤氣儲罐改造， 鋼結(jié)構(gòu)， 容積 220m3，沉淀池泥斗內(nèi)的污泥，由污泥回流泵抽入生化池為其補(bǔ)充菌源。設(shè)備配置：污泥泵回流泵2臺，1用1備，型號50 WL20-15-1.5，功率1.5 kW。4. 工藝設(shè)計現(xiàn)就某一實(shí)際案例設(shè)計一個化肥廠污水的處理工藝。4.1 概述某化肥廠廢水水質(zhì)具有氨氮含量高并含有有毒的總氰化物及硫化物，可生化性差的特點(diǎn)。根據(jù)上述特點(diǎn)，設(shè)計的工藝先進(jìn)、占地面積小的物化處理方案，具有很強(qiáng)的適應(yīng)性及耐沖擊性，處理后出水水質(zhì)達(dá)合成氨工業(yè)水污染物排放標(biāo)（GB13458-2001）。4.2 廢水的水量、水質(zhì) 1、廢水的水量：根據(jù)用戶提供的有關(guān)資料，設(shè)計水量Q=2400m3/d，按處理水量100m3/h設(shè)計。具體水質(zhì)參見下表。 2、廢水水質(zhì)及排放標(biāo)準(zhǔn)合成氨工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)（GB13458-2001）：表1 進(jìn)水水質(zhì)名稱原水（進(jìn)水（mg/l）排放標(biāo)準(zhǔn)PH8.9169懸浮物138mg/L200mg/L化學(xué)需氧量59mg/L200mg/L氨氮126.8mg/L60mg/L總氰化物0.890mg/L1.0mg/L揮