利用含二氧化碳尾氣對貴州某化工廢水處理站的改造設(shè)計(jì)

王昌平

（云南化工設(shè)計(jì)院有限公司云南昆明650041）

利用含二氧化碳尾氣對貴州某化工廢水處理站的改造設(shè)計(jì)

王昌平

（云南化工設(shè)計(jì)院有限公司云南昆明650041）

綜合利用液氨生產(chǎn)裝置的煤氣工段在生產(chǎn)過程中附屬產(chǎn)生含76%的二氧化碳尾氣，對高含磷、氟的化工廢水處理站改造。通過局部改造原有構(gòu)筑物及管道，新增少量設(shè)備，可大大降低出水中氟、磷及鈣離子含量，提高出水水質(zhì)。本改造工程具有投資省，運(yùn)行費(fèi)用低，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，處理出水水質(zhì)優(yōu)，減少液氨生產(chǎn)廠煤氣工段向大氣排放二氧化碳尾氣量。

高含磷；氟的化工廢水；二氧化碳

1　工程概況

某廠原生產(chǎn)廢水處理站于1998年建成投產(chǎn)，至今已運(yùn)行10多年，設(shè)計(jì)時廢水處理規(guī)模為100m3/h。隨著公司發(fā)展及主裝置產(chǎn)能提高，現(xiàn)廠區(qū)主要裝置有120萬t/年硫酸，80萬t/年磷酸，68萬t/年磷酸一銨，120萬t/年磷酸二銨，1.4萬t/年氟化鋁。各裝置在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生高含氟、磷的酸性化工廢水，其平均廢水量150m3/h。廢水經(jīng)原廢水處理站“兩級中和沉淀”處理后回用于生產(chǎn)裝置。因回用水中含鹽濃度高，硫酸鈣含量過飽和，氟、磷含量超標(biāo)，制約著回用水的用途，且運(yùn)行過程中，回用水管道系統(tǒng)結(jié)垢嚴(yán)重，管內(nèi)結(jié)垢后極難清理，每年管道維護(hù)費(fèi)用高，影響企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。因此對原廢水處理站改造，降低水中氟、磷含量及鈣離子濃度。

2　原處理工藝

2.1水量水質(zhì)

設(shè)計(jì)規(guī)模為100m3/h，實(shí)際處理水量為150m3/h，進(jìn)水水質(zhì)見表1，出水水質(zhì)見表2。

表1　進(jìn)水水質(zhì)

表2　改造前出水水質(zhì)

2.2原處理工藝主要構(gòu)筑物、流程及存在問題

原處理工藝主要構(gòu)筑物表3，工藝流程見圖1。

原處理工藝主要存在以下問題：

（1）因生產(chǎn)主裝置產(chǎn)能擴(kuò)大，廢水量增加，原有的廢水處理裝置運(yùn)行負(fù)荷大，不能滿足現(xiàn)有廢水量處理能力，出水水質(zhì)不達(dá)標(biāo)。

（2）原設(shè)計(jì)的廢水處理工藝未設(shè)計(jì)加酸反調(diào)出水pH值，生產(chǎn)過程中，控制一級中和反應(yīng)槽pH值在5～6，二級中和反應(yīng)槽pH值在7～9。通常采用石灰中和沉淀除氟較好的pH值為7～8和11～12，除磷較好的pH值應(yīng)為11左右，原設(shè)計(jì)為了控制出水pH值在6～9，未調(diào)節(jié)廢水pH值達(dá)除氟、除磷的最佳值，出水中氟、磷含量超標(biāo)。

表3　原處理工藝主要構(gòu)筑物表

圖1　原處理工藝流程圖

3　改造后工藝

本廠旁邊為一個液氨生產(chǎn)裝置，液氨生產(chǎn)裝置的煤氣化工段在生產(chǎn)過程中附屬產(chǎn)生含二氧化碳98%的尾氣0.8萬方/h和含二氧化碳76%的尾氣7.5萬方/h。含二氧化碳98%的尾氣輸送至硫銨裝置作生產(chǎn)原材料，但含二氧化碳76%的尾氣直接向大氣排放，排放壓力為0.03MPa。

因二氧化碳溶于水成酸性，能與堿中和反應(yīng)降低水中pH值，且能與硫酸鈣等鈣鹽反應(yīng)生產(chǎn)更難溶碳酸鈣沉淀。二氧化碳與鈣鹽和堿反應(yīng)的主要化學(xué)式如下：

3.1改造后工藝流程及增加的主要設(shè)備及構(gòu)筑物

改造后工藝流程見圖2。

圖2　改造后工藝流程圖

本改造工程利用含二氧化碳尾氣對廢水中和處理，充分利用現(xiàn)有廢水處理構(gòu)筑物，只改造部分管線和增加少量提升設(shè)備，增加一座污泥濃縮池和配套刮泥機(jī)；增加二氧化碳尾氣管道和一臺羅茨風(fēng)機(jī)；將原有二座二級中和反應(yīng)槽分別改造為二級中和反應(yīng)槽和三級中和反應(yīng)槽，增加二臺廢水提升泵；將原有回用水池分隔出容積60m3的池子作為中間水池，增加二臺中間水泵。新增主要設(shè)備及構(gòu)筑物見表4。

表4　改造新增主要設(shè)備及構(gòu)筑物表

3.2改造后工藝說明

（1）原有石灰乳儲槽、PAM溶液槽、硫酸亞鐵溶液槽、調(diào)節(jié)池、一級中和反應(yīng)槽不變，在一級中和反應(yīng)槽加石灰乳液調(diào)節(jié)pH值為7～8，用原有廢水提升泵送至原有污泥濃縮池和新增污泥濃縮池，污泥濃縮池上清液進(jìn)入二級中和反應(yīng)槽。

（2）將原有的2座二級中和反應(yīng)槽分別改為二級中和反應(yīng)槽和三級中和反應(yīng)槽，在二級中和反應(yīng)槽加石灰乳液調(diào)節(jié)pH值為11～12，用新增廢水提升泵送至原有一級豎流沉淀池，沉淀池表面負(fù)荷為2m3/（m2·h），沉淀池出水進(jìn)入三級中和反應(yīng)槽。

（3）在三級中和反應(yīng)槽加入含二氧化碳尾氣，調(diào)節(jié)廢水pH值為8～9，用原有廢水提升泵送至原有二級豎流沉淀池，沉淀池表面負(fù)荷為1.5m3/（m2·h），出水進(jìn)入中間水池。

（4）用新增中間水泵提升送至無閥過濾器過濾，出水至現(xiàn)有回用水池，用現(xiàn)有回用水泵回用至生產(chǎn)裝置。

（5）豎流沉淀池的污泥排至原有污泥池，用原有污泥泵送至污泥濃縮池，用原有污泥濃縮池的污泥泵送至原有帶式壓濾機(jī)脫水后，用原有皮帶送至磷石膏渣廠堆存。

4　改造后運(yùn)行情況

本廢水處理改造工程于2014年4月竣工，同月投入運(yùn)行，系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)正常，出水水質(zhì)優(yōu)于生產(chǎn)主裝置回用水水質(zhì)要求，水質(zhì)穩(wěn)定，出水水質(zhì)連續(xù)多次檢測，平均值見表5。

表5　改造后出水水質(zhì)表

5　技術(shù)經(jīng)濟(jì)

本工程改造總投資約700萬元人民幣（含設(shè)備、管道、電、自控儀表、土建及施工管理費(fèi)用）；處理每方廢水主要原輔材料、燃料用量如下：

生石灰（有效CaO>75%）：7kg；聚丙烯酰胺（PAM）：7g；硫酸亞鐵：12g；自來水：0.006m3；二氧化碳：8m3；電耗：2.63W·h，定員15人，運(yùn)行成本1.8元/m3。

6　結(jié)論

本工程僅對原有構(gòu)筑物及管道部分改造，新增設(shè)備少，投資省，改造后，實(shí)際運(yùn)行結(jié)果表明，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，處理出水水質(zhì)優(yōu)，運(yùn)行費(fèi)用低，減少煤氣工段尾氣向大氣排放二氧化碳量。

從調(diào)試過程看，二氧化碳投加量要控制好，需控制廢水pH值≥7.8，若pH值≤7.8，出水中鈣離子含量偏高，主要原因是過量二氧化碳與鈣反應(yīng)生產(chǎn)溶解性碳酸氫鈣，設(shè)計(jì)需在二氧化碳投加管上設(shè)置調(diào)節(jié)閥，在中和反應(yīng)池設(shè)置pH計(jì)，利用pH計(jì)自動調(diào)節(jié)二氧化碳投加量。

[1]汪大翚，徐新華，宋爽.工業(yè)廢水中專項(xiàng)污染物處理手冊.北京：化學(xué)工業(yè)出版社（環(huán)境科學(xué)與工程出版中心），2000.

[2]二氧化碳的應(yīng)用處理技術(shù)數(shù)據(jù)來自甕福（集團(tuán)）有限責(zé)任公司.

X701

A

1673-0038（2015）16-0129-02

2015-2-23

王昌平（1978-），工程師，本科，畢業(yè)于東華理工大學(xué)，主要從事建筑給排水、市政給排水、垃圾處理等咨詢設(shè)計(jì)工作。