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電滲析法氨氮廢水處理技術(shù)在我公司的應(yīng)用

文檔作者：童慶慧，潘利新文檔來源：黑龍江黑化集團(tuán)有限公司		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2025年04月26日
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第1期2013年1月中 氮肥M—Sized Nitrogenous Fertilizer ProgressNo．1Jan．2013電滲析法氨氮廢水處理技術(shù)在我公司的應(yīng)用童慶慧，潘利新(黑龍江黑化集團(tuán)有限公司，黑龍江齊齊哈爾 161041)[中圖分類號(hào)]TQ 085+．411 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]B [文章編號(hào)]1004—9932(2013)01—0023—03在硝酸銨生產(chǎn)過程中，由稀硝酸帶人的水分在中和、蒸發(fā)及結(jié)晶過程中以一次蒸汽的形式排出，形成含有氨態(tài)氮及硝態(tài)氮的工藝?yán)淠海@是硝酸銨生產(chǎn)的主要污水源。我公司120 kt／a硝酸銨裝置是1971年設(shè)計(jì)、1983年建成投產(chǎn)的，采用常壓中和法和單效蒸發(fā)工藝，濃度為99％[收稿日期]2012-05—18 [修稿日期]2012-06—13[作者簡(jiǎn)介]童慶慧(197l一)，女，浙江寧海人，工程師1994年畢業(yè)于齊齊哈爾輕工學(xué)院化學(xué)工程專業(yè)。的硝酸銨熔融液送高塔噴淋造粒生產(chǎn)顆粒硝酸銨，但生產(chǎn)中產(chǎn)生的冷凝液氨氮含量高，既使公司環(huán)保壓力大，又造成了產(chǎn)品的流失。2010年，我公司采用江蘇華暉公司的電滲析法水處理技術(shù)對(duì)該硝酸銨裝置的氨氮廢水進(jìn)行了治理。1水處理技術(shù)的選擇目前氨氮廢水的處理方法主要有物理化學(xué)法、化學(xué)法和生物法。物理化學(xué)法包括反滲透、蒸餾、土壤灌溉等；化學(xué)法包括離子交換、空氣表4生產(chǎn)運(yùn)行參數(shù)6使用總結(jié)C307型甲醇合成催化劑在我公司200 kt／a焦?fàn)t氣配水煤氣制甲醇裝置使用情況表明，該催化劑具有以下特點(diǎn)。(1)催化劑活性好，CO單程轉(zhuǎn)化率高，耐熱活性高。初期CO單程轉(zhuǎn)化率在50％以上，使用3 a后單程轉(zhuǎn)化率仍保持在45％以上。(2)催化劑強(qiáng)度好。使用初期合成塔壓差在0．07 MPa，使用后期合成塔壓差也僅有0．1MPa左右。(3)副反應(yīng)少，結(jié)蠟少。使用3 a來，未進(jìn)行過除蠟。僅在2009年11月由于上塔人塔溫度過低出現(xiàn)過水冷處有少量結(jié)蠟現(xiàn)象，在把入口溫度提到190 oC以上后結(jié)蠟消除。(4)催化劑耐毒性強(qiáng)。我公司甲醇生產(chǎn)主要以焦?fàn)t氣制甲醇，煤造氣補(bǔ)碳。水煤氣直接經(jīng)過精脫硫后進(jìn)入合成系統(tǒng)，這種工藝經(jīng)過實(shí)踐證明不能有效地脫除水煤氣中的毒物，2010年3月發(fā)現(xiàn)硫超標(biāo)，催化劑部分中毒，在這種情況下，C307型催化劑仍然有效地使用了15個(gè)月，保證了我公司的經(jīng)濟(jì)效益。萬方數(shù)據(jù)·24· 中氮肥 第1期吹脫、化學(xué)沉淀、折點(diǎn)氯化法、電滲析、電化學(xué)處理、催化分解等。我公司于2008年及2009年對(duì)內(nèi)蒙、四川、山東及江蘇的同類型企業(yè)和環(huán)保工程公司進(jìn)行了考察，發(fā)現(xiàn)目前應(yīng)用在硝酸銨或硝酸鹽生產(chǎn)裝置上的水處理技術(shù)主要是徐州水處理所的A／B法和江蘇華暉公司的電滲析法。在對(duì)A／B法的使用廠(四川金象化肥廠、山東桓臺(tái)化工廠)和電滲析法的使用廠(川化股份有限公司、烏拉山化肥廠、山東聯(lián)合化工廠等)實(shí)地考察后，對(duì)2種處理方法的優(yōu)缺點(diǎn)及應(yīng)用情況進(jìn)行了分析、對(duì)比，具體如下。1．1 電滲析法我國(guó)是從1958年開始電滲析技術(shù)的研究開發(fā)，屬于世界上起步較早的國(guó)家之一。江蘇華暉公司開發(fā)的電滲析工藝處理、回用硝酸銨蒸發(fā)冷凝廢液，其原理是在電極作用下陰、陽離子向兩極遷移形成濃液，根據(jù)廢液濃度采用1級(jí)或2級(jí)處理，每級(jí)3組(每組是整體的1臺(tái)電滲析設(shè)備，由300對(duì)陰陽膜片組成)。第1級(jí)是硝酸銨廢液的濃縮，濃縮液回用系統(tǒng)；第2級(jí)是將第1級(jí)的淡化水進(jìn)一步淡化，淡化后的水達(dá)標(biāo)排放(電導(dǎo)率在20～60¨S／cm)，第2級(jí)濃液進(jìn)入緩沖罐回第1步的進(jìn)料罐與蒸發(fā)廢液混合。此法的優(yōu)點(diǎn)是工藝屬于傳統(tǒng)技術(shù)，比較成熟，運(yùn)行效果較好，能處理氨氮濃度高的廢液，濃縮的硝銨溶液濃度可達(dá)到15％；缺點(diǎn)是投資較大(烏拉山化肥廠處理30 t／h廢水投資870萬元)，運(yùn)行費(fèi)用較高(10 t／h廢水處理裝置噸廢水耗電5 kW·h，每噸廢水耗電費(fèi)用約2元)，操作上需將廢液pH調(diào)至6，處理后的淡化水達(dá)到氨氮質(zhì)量濃度≤100 mg／L的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，不能回用，只能排放。1．2 A／B法A／B法催化處理硝銨廢水工藝如下：廢水先進(jìn)入A床，A床中新型催化填料吸附廢水中的si-I；，當(dāng)吸附濃度達(dá)到要求時(shí)用HNO，置換出來，生成硝酸銨溶液；再進(jìn)入B床，吸附廢水中的NO；，當(dāng)吸附濃度達(dá)到要求時(shí)用氨水置換出來，生成硝酸銨溶液。處理后的清液氨氮質(zhì)量濃度為5 mg／L，可以用作鍋爐用水。此法的優(yōu)點(diǎn)是：投資省，運(yùn)行費(fèi)用低，操作簡(jiǎn)單，處理效果好。缺點(diǎn)是：回收的硝酸銨溶液濃度低，在5％～6％，最高能到8％，但是不穩(wěn)定且對(duì)填料要求高；處理氨氮質(zhì)量濃度在5 000mg／L以上的廢液效果不是很好。1．3 2種技術(shù)的比較2種氨氮廢水處理技術(shù)都是新技術(shù)。從主要設(shè)備使用周期上看，2種技術(shù)差不多，A／B法的催化填料使用壽命理論上是3～5 a，電滲析工藝的電極分離膜使用壽命也是3～5 a；從技術(shù)可靠程度看，電滲析技術(shù)比A／B法技術(shù)要成熟一些，使用廠家多；從操作難度看，電滲析技術(shù)比A／B法技術(shù)要簡(jiǎn)單一些；從運(yùn)行費(fèi)用看，2種技術(shù)基本相當(dāng)，電滲析法噸廢水耗電5 kW·h，A／B法噸廢水耗電雖只有1 kW·h，但多耗蒸汽3～5kg。對(duì)我公司來說，硝酸銨廢水量只有10 t／h左右，如果采用徐州水處理所的A／B法，投資降幅有限；如采用江蘇華暉公司的電滲析技術(shù)，只用1套設(shè)備即可，設(shè)備套數(shù)減少，投資成本降低。綜合比較，2種技術(shù)的總投資相差不會(huì)太大，考慮我公司污水處理站配套的二次污水綜合水處理項(xiàng)目同期在建，氨氮質(zhì)量濃度為100 mg／L的排放廢水可作為點(diǎn)源治理排到污水站，因此決定選用江蘇華暉公司的電滲析法水處理技術(shù)。2改造實(shí)施2．1配套改造公司于2010年5月進(jìn)行環(huán)保改造，將原來蒸發(fā)蒸汽進(jìn)入抽氣冷凝器與江水直接混合形成負(fù)壓抽真空改為蒸發(fā)分離器后蒸汽經(jīng)過表面冷卻器間接冷卻，利用蒸汽噴射器抽真空。改造后此蒸發(fā)冷凝液分三部分回收：一部分來自表冷器，一部分來自中冷器，還有一部分來自輔冷器。硝酸銨中和廢氣主要成分為蒸汽、硝酸銨及游離氨。原中和廢氣未經(jīng)處理直接排人大氣，對(duì)城市空氣環(huán)境造成污染。此次改造將中和廢氣冷凝后與蒸發(fā)表冷液一同送人電滲析系統(tǒng)。2．2電滲析裝置電滲析裝置處理能力為16 t／h，采用2套2級(jí)處理裝置，每級(jí)3組膜堆，原液氨氮質(zhì)量濃度為5 000 mg／L。凈化指標(biāo)：凈化后冷凝液氨氮質(zhì)量濃度≤40mg／L(以總氮計(jì))，溫度≤38℃，出界區(qū)壓力萬方數(shù)據(jù)第1期 童慶慧等：電滲析法氨氮廢水處理技術(shù)在我公司的應(yīng)用 ·25·0．2 MPa；硝酸銨回收率≥99％，濃度8％～10％，溫度≤38℃，出界區(qū)壓力0．2 MPa。3運(yùn)行情況2010年12月電滲析裝置試運(yùn)行，2011年2月15日后連續(xù)運(yùn)行至今。3．1運(yùn)行數(shù)據(jù)3．1．1電滲析操作指標(biāo)加藥罐液位100～700 mm中和罐液位500—3 500 mmpH 4．5～6．5儲(chǔ)槽液位500～3 500 mm進(jìn)膜堆表冷液溫度 ≤32℃電滲析膜堆流量80～170 L／min合格水氨氮含量 ≤40 mg／L壓力控制原水壓力>濃水壓力，極水壓力根據(jù)極水貯槽液位高低調(diào)整一級(jí)原水和濃水流量5～30 L／min二級(jí)原水和濃水流量差10～30 L／min膜堆電壓、電流見表1。表1膜堆電壓、電流3．1．2原水、濃水、合格水分析數(shù)據(jù)原水、濃水、合格水中硝酸銨含量分析數(shù)據(jù)見表2。表2原水、濃水、合格水中硝酸銨含量 g／L3．2運(yùn)行中遇到的問題在試運(yùn)行中，極電流高，極板發(fā)熱嚴(yán)重。分析原液氨氮質(zhì)量濃度達(dá)到40 g／L，而電滲析裝置設(shè)計(jì)要求原液氨氮質(zhì)量濃度應(yīng)低于10∥L。為維持裝置運(yùn)行，在原液中補(bǔ)入脫鹽水進(jìn)行稀釋，又配置合格水至原液罐管線，將合格水和原設(shè)計(jì)的回原液罐的極水一同返回原液罐來稀釋原液。試運(yùn)行中生產(chǎn)負(fù)荷一直較低，成品硝酸銨產(chǎn)量在10～12 t／h，2011年5月負(fù)荷達(dá)到15 t／h以上，但在將中和廢汽冷凝送至電滲析時(shí)，蒸發(fā)系統(tǒng)時(shí)常出現(xiàn)真空度波動(dòng)和破真空現(xiàn)象。經(jīng)過分析，排除了系統(tǒng)漏氣的可能，找出了真空度下降的原因：中和冷凝液溫度大于50℃，有汽化現(xiàn)象；冷凝液進(jìn)入輸送管道的液位高于蒸發(fā)冷凝液液位；表冷器的冷凝液出口至液封槽的實(shí)際高度只有9．5 m；原液管道細(xì)，輸送距離又較遠(yuǎn)(50m)。于是制定了解決真空不足的處理方法：將+8 m標(biāo)高的與大氣相通的液封槽封閉，電滲析室內(nèi)地面設(shè)置緩沖罐，加1臺(tái)泵將原液二次輸送至+5．5 m處的原液罐入口。運(yùn)行中原液pH在8．5～9．0，必須補(bǔ)人一定量的酸調(diào)節(jié)溶液pH至6，增加了廢液量。分析原因，原液pH高是常壓中和游離氨高以及中和的串級(jí)調(diào)節(jié)不穩(wěn)定導(dǎo)致塔上熔融液高位槽持續(xù)少量補(bǔ)氨造成的。4后續(xù)的改進(jìn)設(shè)想硝酸銨裝置操作系統(tǒng)采用的是DDZ 111型儀表，自動(dòng)化程度低，中和及蒸發(fā)下水pH控制不穩(wěn)定。鑒于DDZ III型氨酸串級(jí)調(diào)節(jié)儀表級(jí)pH電極的不穩(wěn)定，公司決定改用浙大中控的DCS以改進(jìn)操作條件。蒸發(fā)廢汽采用預(yù)處理技術(shù)回收霧滴，以減少電滲析運(yùn)行壓力。例如西安同大的硝酸銨除霧技術(shù)、四川金象的技術(shù)等，同時(shí)回收造粒塔煙塵。用電滲析法處理排出的合格水以及極水或原液溶解落地肥及清塔肥，應(yīng)用纖維球過濾和超濾材料去除雜質(zhì)再送回電滲析系統(tǒng)，有效回收硝酸銨。5結(jié)束語電滲析水處理技術(shù)具有裝置設(shè)計(jì)靈活、操作簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化控制，維修方便等優(yōu)點(diǎn)，其分離膜使用壽命長(zhǎng)(烏拉山化肥廠已經(jīng)使用到4 a)，預(yù)計(jì)電極可用7～8 a、隔板可用15 a左右。將該技術(shù)與其他過濾分離技術(shù)有效結(jié)合起來，是一項(xiàng)處理廢水、回收資源、經(jīng)濟(jì)效益好的新的環(huán)保技術(shù)。我公司采用電滲析技術(shù)對(duì)硝酸銨裝置的氨氮廢水進(jìn)行治理和回收，有效解決了環(huán)保問題。

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