蒸汽吹脫發和AO法聯合處理高氨氮廢水的應用

摘 要：通過介紹某煤化工企業高氨氮煤氣廢水的指標及處理工藝流程，并對處理后的出水水質進行了分析，驗證了蒸汽吹脫法和AO法聯合處理方法在煤化工高氨氮煤氣廢水處理中的應用是可行的，這一聯合工藝的應用是很有前景的。

關鍵詞：氨氮廢水；蒸汽吹脫法；AO法

前言

國家在十二五規劃的中對工業廢水氨氮做了要求。包括石油工業、氮肥制造、煤化工等行業中，廢水氨氮污染問題，已成為制約企業發展的重要因素之一。常見氨氮廢水處理工藝主要有物理法、化學法、物理化學以及生化法等。物理化學法主要有折點氯化法、吹脫法、化學沉淀法、液膜法、循環冷卻水系統脫氨法等；生物脫氮有AO法、SBR法、生物活性炭法等。

研究表明高濃度氨氮對生物活性有抑制作用，對高氨氮廢水來說只利用一種方法很難將其中的氨氮進行有效去除。目前化工、化肥等行業普遍采用物化法、生化法來聯合處理高濃度氨氮廢水。根據某煤化工企業在生產實踐，表明利用蒸汽吹脫法和AO法聯合處理工藝對處理高濃度氨氮廢水的效果良好，值得推薦和擴大。

1 利用蒸汽吹脫法對高濃度氨氮廢水進行預處理

該煤化企業高濃度氨氮廢水主要產生于造氣爐煤氣化工藝過程中的煤氣洗滌水及煤氣冷卻廢水。

1.1 蒸汽吹脫法工藝原理

蒸汽吹脫法工藝過程中利用中壓蒸汽為熱源，采用氣液交換式汽提塔。高壓蒸汽由塔底進入塔內，自下而上與塔頂流下來的煤氣水逆流接觸，采用直接加熱方式。水蒸汽以氣泡形式穿過煤氣水時，水和汽泡表面之間形成自由界面，使得溶解性氣體或易揮發性物質不斷向氣泡內蒸發、擴散。氣泡上升到液面時，就開始破裂并放出其中心的揮發性物質或溶解的氣體。

1.2 蒸汽吹脫法工藝流程

汽提工藝的目的是脫除廢水中的氨、酚、氰化物等，使得排出的廢水能夠進入生化處理裝置進一步處理。本裝置工藝由兩個部分組成：氣浮、脫氨。

1.2.1 氣浮

來自煤氣水分離的廢水進入氣浮裝置除塵、除油和有機物，再經氣浮泵送往雙介質過濾器進一步脫除煤氣水中的煤塵，由于煤塵和有機物等逐漸堵塞過濾介質，因此必須定期對雙介質過濾器進行返洗。利用空氣鼓風機來的空氣使床層松動，再使用來自高溫汽提過的煤氣水進行返洗。經過濾后的煤氣水進入煤氣水槽，準備進入高壓汽提系統進一步處理。

1.2.2 脫氨

來自高壓煤氣水泵的煤氣水溫度40℃，進入煤汽水換熱器預熱至216℃后進入高壓汽提塔上部。中壓過熱蒸汽溫度435℃，壓力34bar（a）從塔底加入。濃度為40%的濃堿液進入配堿槽，配成濃度為5～10%的堿液后進入堿液槽，堿液經堿液計量泵加壓后，加入汽提塔。通過堿液與固定氨反應變成氣態氨，與汽提蒸汽一并從塔頂逸出。

1.2.3 三廢治理及環境保護的措施

本裝置汽提后的煤氣水送生化處理裝置，汽提蒸汽中含有酚、氨、油及其他有機物吹脫后隨著汽提塔頂飽和蒸汽（壓力36bar（a），溫度240℃），進入氣化爐過熱蒸汽總管后，送往每個氣化爐作為汽化劑燒掉。該工藝過程中不向環境排出任何有害物質。

煤氣水汽提生產工藝流程圖

1.2.4 汽提吹脫法進出水情況對比

2 生化法處理低氨氮廢水

經過汽提吹脫工藝后，煤氣水氨氮含量控制在100mg/l以下，此范圍內氨氮對經過馴化的微生物及細菌的毒性影響可以忽略。微生物去除氨氮的過程分為硝化和反硝化兩個階段。通常認為：硝化過程是好氧過程，氨態氮在微生物的作用下與氧氣反應生成硝基氮和亞硝基氮；而反硝化的過程為厭氧過程，這一過程中，硝基氮和亞硝基氮轉化為氮氣。因此，一般的生物脫氮過程為AO、或OAO。該化工企業生化系統采用AO法。

2.1 AO法工藝原理

從汽提塔出來的煤氣廢水直接進入厭氧池，厭氧池中溶解氧含量較低，通常保持在0.2-0.5mg/L左右。反應池填料上的微生物多為反硝化菌，在這種缺氧的條件下，反硝化菌獲取水中有機物作為碳源，氧化降解，通過電子傳遞系統，硝酸鹽作為最終電子受體而被逐步的還原，通過這一反應硝酸鹽在厭氧階段被還原成氣態氮而釋放出去。所以在厭氧池主要發生反硝化作用。

反應式為：NH4++NO2-→N2↑+2H2O。

廢水通過厭氧反應后進入好氧池中，亞硝酸菌將水中的氨氮轉化為亞硝酸鹽后，進一步由硝酸菌將亞硝酸鹽氧化成硝酸鹽，完成這一步后，使得水中大部分氨氮被轉化。反應式為 ：

亞硝化：2NH4++3O2→2NO2-+2H2O+4H+

硝化：2NO2-+O2→2NO3-

生化反應前后水質對比。

2.2 工藝流程圖

煤氣水經過汽提塔汽提后冷卻到40℃，經過混合調節池混合后進入生化處理，先通過厭氧池進行酸化水解，部分氨氮與微生物進行反硝化反應然后再進入好氧池進行硝化及亞硝化反應，最后經過沉淀池混凝沉淀后進入回用水池進行回用。

AO法工藝流程圖

2.3 工藝保護措施

該煤化工企業的生化系統建設有緩沖作用的混合調節水池，通過混合使得進入生化系統的水質均勻，并配有回用水稀釋管線，提高了生化系統的抗沖擊負荷能力，因此當煤氣水水質變化時通過調節池作用，不會造成對生化系統微生物的沖擊，即便偶爾有短時間的波動，出現了微生物數量種類減少的現象，但在經過預處理的煤氣水在氨氮較低水平的狀況下很快就適應了水質變化的影響。

3 結束語

該煤化工企業對氨氮濃度在300-500mg/l的廢水先經蒸汽吹脫法處理后，廢水中的氨氮含量降低到100mg/l以下；再進行生物法處理，處理后的廢水氨氮濃度降低到15mg/l以下，去除率達到96%以上，實踐表明吹脫塔+AO工藝對于煤化工企業成分復雜、水質變化大的高氨氮煤氣廢水來說，具有良好應用前景。

參考文獻

[1]張自杰.排水工程[M].第四版.中國建筑工業出版社，2000年.

[2]高廷耀.水污染控制工程[M].第二版.高等教育出版社，1999年.