化肥污水處理工藝.doc

化肥廠廢水處理工藝姓名：班級： 學號： 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 化學法41.3.3 生物法42.生產工藝及產污環(huán)節(jié)52.1工藝簡介52.1.1 尿素生產工藝52.1.2 磷肥生產工藝62.1.3 鉀肥生產工藝62.2 產污分析72.2.1 氮肥生產產污分析72.2.2 磷肥生產產污分析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 主要構筑物及設備運行參數(shù)104. 工藝設計124.1 概述124.2 廢水的水量、水質124.3設計工藝流程134.4 流程圖說明13參考文獻：14 摘要：本文就我國化肥生產行業(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，并通過一個實際案例設計一個可行的處理方法。 關鍵詞：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)物質的排放愈加嚴重，已成為世界性的水污染問題。我國是耗水及排水大國，也是農業(yè)大國，農業(yè)的快速發(fā)展必定帶動化肥產業(yè)的迅速增長，而化肥行業(yè)是高耗水、高污染的行業(yè)，大量未經完全處理的化肥廢水的排放導致水體中氮、磷含量的增加，使水體惡化。工農業(yè)只有立足環(huán)境、減少污染才能實現(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雜的廢水。因此對于化肥廢水脫氮技術的深入研究，充分發(fā)揮現(xiàn)有技術的優(yōu)勢及修補缺陷是提高脫氮效率的關鍵。此外廢水處理系統(tǒng)管理的優(yōu)化、運行參數(shù)的探討、運行成本的分析等都是污水處理中需要關注的重點。我國化肥工業(yè)，包括基礎肥料生產和化肥的二次加工兩大部分，基礎肥料生產，主要包括氮肥、磷肥、鉀肥；化肥的二次加工，主要包括復合肥、含微量元素肥料及有機、無機復合肥等。隨著化肥的普遍使用，化肥廠的廢水污染也越來越嚴重。1.2化肥廠廢水種類化肥廠廢水中的主要超標污染物指標為氨氮、硫化物、和總氰化物，水質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，進入水體可以引起水體富營養(yǎng)化，導致水質惡化，使排放受到嚴格限制。化肥廠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；化學法中主要包括折點加氯法、濕式氧化法、化學沉淀法等。1.3.1 物理法（1）吹脫法 通常的高濃度氨氮廢水用預處理與生化處理相結合的方式來達到排放標準。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)的正常運行，必須進行預處理。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到 95%以上，達到飲用水源水標準。反滲透裝置目前主要應用于氨氮含量較低的飲用水及深度處理，在廢水處理中應用較少。液膜法：乳狀液膜法去除氨氮的機理是：氨態(tài)氮易溶于膜相（油相），它從膜相外高濃度的外側通過膜相的擴散遷移，到達膜相內側與內相界面，與膜內相中的酸發(fā)生解脫反應。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,透過膜進入另一側的濃水中去并在濃水中集聚,從而達到分離的目的。 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，成本及運行費用都較高，目前還未投入規(guī)模使用。1.3.2 化學法（1）折點加氯法 在氨氮廢水中加氯后，會發(fā)生一系列化學反應，生成的一氯胺和二氯胺稱為化合余氯，次氯酸稱為余氯。折點加氯法除氨氮的機理為氯氣與氨反應生成無害的氮氣。用折點加氯法處理焦化廢水，當進水氨氮濃度 60mg/L以下時效果最佳，氨氮去除率可達 97%以上。（2）化學沉淀法 化學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合肥使用。對氨氮的去除率高，可達 90%以上，但費用較高。若廢水中含有重金屬等物質，產生的污泥將會對環(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)的有機物或還原態(tài)的無機物的一種處理方法。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，將廢水中的有機氮及氨氮經過氨化、硝化反硝化過程最終將氮素轉化為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，經好氧細菌的生命活動轉化為硝態(tài)氮或者亞硝態(tài)氮的過程。反硝化過程是指經硝化作用的硝氮或者亞硝氮在反硝化細菌的作用下，轉化為N2從水中逸出的過程。反硝化過程產生堿度同時消耗有機碳源。而可以大范圍應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，用于除水中的有機物。但是一般由于工業(yè)廢水中成分復雜，重金屬及有毒物質多，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。當然也有外加碳源和能源的條件對某些成分不復雜的工業(yè)廢水進行處理。2.生產工藝及產污環(huán)節(jié)2.1工藝簡介化肥指的是利用化學工藝生產的用化學方法生產的含有氮、磷、鉀等元素的肥料統(tǒng)稱為化肥。主要的產品有氮肥、磷肥和鉀肥。此外還有含有多種成分的復合肥料、混合肥料及微量肥料等?；噬a，尤其是氮肥生產是一個復雜的連續(xù)化的工藝生產過程，需要在密閉的系統(tǒng)內，在高溫、高壓的條件下進行。2.1.1 尿素生產工藝圖1 尿素生產工藝流程圖2.1.2 磷肥生產工藝 圖2 磷肥生產工藝流程圖2.1.3 鉀肥生產工藝 鉀肥全稱鉀素肥料,即以鉀為主要養(yǎng)分的肥料。根據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。目前國內以鹽湖含鉀礦物資源為原料生產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 )及熱溶冷結晶工藝。 （1）浮選工藝 依據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晶氯化鉀的工藝。 （3）熱溶冷結晶工藝即以鉀石鹽為原料,依據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,低溫冷析結晶氯化鉀的工藝。2.2 產污分析2.2.1 氮肥生產產污分析 下圖是氮肥生產過程合成氨工藝。圖3 氮肥（尿素）生產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，COD 濃度總體不高。2.2.2 磷肥生產產污分析 （1）廢氣 磷肥生產過程中產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磷肥生產過程中廢氣來源及排放 （2）廢水 磷肥生產過程中產生的廢水主要含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企業(yè)為例闡述廢水處理的工藝流程，該公司年產 23 萬 t 尿素及碳銨產品。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。據資料表明，氨氮質量濃度大于 200 mg/L 對后續(xù)生化處理的微生物有毒害作用，不能直接進入生化池，必須先通過氨吹脫等工藝處理，氨氮質量濃度降低到一定的范圍內，約在 110 120 mg/L， 和雜排水混合后的氨氮質量濃度在 75 80 mg/L 之間，這是較為合理的平衡點，否則處理費用將難以承受。廢水中氨氮的進一步降解，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濟有效的方法。 生物脫氮的基理是：利用厭氧菌、產酸菌等兼性細菌作用，使廢水中含氮有機物被分解成氨， 在亞硝化菌的作用下氨進一步轉化為亞硝酸鹽氮，經過反硝化作用，利用廢水中的 BOD5作有機碳源， 將硝酸鹽氮還原成氣態(tài)氮逸出，從而達到去除廢水中 NH3-N 的作用。工程因地制宜，充分結合現(xiàn)有的設施和條件，對原煤氣柜和生產車間的風機進行改造。 煤氣柜改造成兼氧、好氧池，煤氣柜深度 8 m，風機壓頭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完成。設計采用連續(xù)式進水、出水方式，兼氧、好氧不斷反復交替，硝化反硝化交替進行。為了達到污泥和好氧、 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，并能調整其上翻的高度和污泥濃度，實現(xiàn)硝化反硝化交替進行的脫氮目的。 為此在工藝設計中按照一定的間距布置4 臺推流攪拌機， 通過變頻控制其攪拌強度， 達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，應保持投加含碳有機物，結合當?shù)厍闆r，采用投加化糞池中高碳有機物。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初沉池沉淀固渣，上清液自流至反應池，加入NaOH 溶液調節(jié)廢水 pH 值，pH 值由 7.0 調至 10.011.0，再由泵抽入吹脫塔進行氨吹脫，吹脫后廢水自流入調節(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。 出水自流進調節(jié)池，雜排水經隔油后由泵抽入調節(jié)池，儲糞池污水根據廢水對有機碳源的需求量，由泵分時段抽入調節(jié)池，折合 COD 每天需要10001500 kg，廢水在調節(jié)池內經曝氣混合、均質后，進入 A/O一體生化池進行生物脫氮處理，出水進入豎流沉淀池沉淀后回到冷卻循環(huán)水系統(tǒng)。3.1.3 主要構筑物及設備運行參數(shù)（1）初沉池 鋼筋混凝土結構，地上式，池容50 m3，尺寸為4.6 m3.6 m4.0 m，水深3.7 m。 設備配置：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）反應池鋼筋混凝土結構，地上式，池容 20 m3，尺寸為4.6 m3.6 m3.0 m，水深3.7 m。設備配置：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構，地上式，池容 30 m3，尺寸為 4.6 m2.5 m，水深2.2 m，2 個。設備配置：吹脫塔2臺，型號 GBNL3-100，水量為100 m3/h，風機功率3.0 kW，風量為 72 000 m3/h；進水泵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構，地上式，池容 20 m3，凈尺寸為5.6 m3.6 m1.5 m。設備配置：隔柵機1臺，糞水輸送泵1臺，型號為50WQ10-8-0.75，功率0.75 kW。（5）調節(jié)池鋼筋混凝土結構，地下式，池容108 m3，凈尺寸為6 m6 m3.5 m，水深3.4 m設備配置：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，鋼結構，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。生產車間提供的風機，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。設備配置：推流式攪拌機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， 鋼結構， 容積 220m3，沉淀池泥斗內的污泥，由污泥回流泵抽入生化池為其補充菌源。設備配置：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. 工藝設計現(xiàn)就某一實際案例設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。根據上述特點，設計的工藝先進、占地面積小的物化處理方案，具有很強的適應性及耐沖擊性，處理后出水水質達合成氨工業(yè)水污染物排放標（GB13458-2001）。4.2 廢水的水量、水質 1、廢水的水量：根據用戶提供的有關資料，設計水量Q=2400m3/d，按處理水量100m3/h設計。具體水質參見下表。 2、廢水水質及排放標準合成氨工業(yè)水污染物排放標準（GB13458-2001）：表1 進水水質名稱原水（進水（mg/l）排放標準PH8.9169懸浮物138mg/L200mg/L化學需氧量59mg/L200mg/L氨氮126.8mg/L60mg/L總氰化物0.890mg/L1.0mg/L揮