影響蒸氨廢水COD因素分析及改進

李冬冬

（天津天鐵冶金集團有限公司焦化廠，河北涉縣056404）

影響蒸氨廢水COD因素分析及改進

李冬冬

（天津天鐵冶金集團有限公司焦化廠，河北涉縣056404）

分析了焦爐操作、化產工藝等影響天鐵焦化廠蒸氨廢水COD的因素。通過增設陶瓷膜過濾器，改造機械化澄清槽、蒸氨排渣槽及氣浮除油器氣液混合泵等設備，加強陶瓷膜過濾器操作和蒸氨操作等措施，蒸氨廢水COD指標由原來的6 181降至5 200，取得了較好的環保效益和社會效益。

蒸氨廢水；COD；因素；分析；改進

1 引言

焦化廠氨水處理系統承擔著65 t/h氨水量處理量的任務，包括2座JN60-6型60孔焦爐產生的氨水40 t/h，天利煤化有限公司的氨水20 t/h，燃氣廠下液水封水約5 t/h。由于水量大，水質復雜，且必須滿足金牛天鐵工序對廢水指標的要求，造成氨水處理系統氨水處理難度大。

COD是化學需氧量，是在一定條件下，采用強氧化劑處理水樣時，所消耗的氧化劑的量。它是水中還原性物質多少的指標。還原性物質有各種有機物，因此COD是用來衡量水中有機物含量的一個指標。COD值越高，說明水污染越嚴重。

蒸氨廢水是煉焦過程產生的氨水經過焦油氨水分離及蒸氨處理后的廢水，COD是蒸氨廢水的主要指標之一。COD由可被氧化的有機物構成，即溶解性有機物、膠體和SS-固體懸浮物。蒸氨廢水COD的高低直接影響蒸氨廢水進入金牛天鐵生化處理效果。

2 焦化廠氨水處理系統現狀

焦化廠氨水處理系統由焦油氨水分離系統和蒸氨系統兩部分組成。

2.1 焦油氨水分離系統工藝和設備

其工藝流程簡圖見圖1。如圖1所示，從焦爐爐頂出來的荒煤氣，在上升管處用循環氨水噴灑冷卻，形成焦油、氨水和煤氣混合物進入集氣管，再通過吸氣管進入氣液分離器。氣液分離器內煤氣和焦油氨水自然分離，分離下來的焦油氨水混合物進入3臺機械化澄清槽，在機械化澄清槽內部焦油氨水由于比重差異，自然沉降分層，從下到上分別是焦油渣、焦油和氨水。機械化澄清槽上部的氨水滿流到3臺氨水中間槽，用循環氨水泵送往焦爐上升管噴灑冷卻煤氣，多余的部分稱為剩余氨水，進入剩余氨水罐，靠自流進入氣浮除油器，進一步除去氨水中的焦油，從氣浮除油器出來的剩余氨水進入原料氨水罐，由剩余氨水泵抽送至蒸氨工序進行蒸氨處理。

圖1 工藝流程簡圖

天利煤化送來的氨水及燃氣送來的水封下液通過專門的管道進入機械化澄清槽，與焦化廠的氨水一并處理。

主要設備有1臺氣液分離器，3臺210 m3的機械化澄清槽，2臺氣浮除油器，2臺陶瓷膜過濾器，2臺蒸氨塔，氨水中間槽、剩余氨水罐、原料氨水罐等。

2.2 蒸氨系統主要工藝原理及設備

從焦油氨水分離系統來的剩余氨水，經堿計量泵加堿后從蒸氨塔頂部進入蒸氨塔，蒸汽從塔底進入，剩余氨水與蒸汽在塔內逆流接觸。氨氣從塔頂經冷卻后成為氨水，剩余氨水經蒸氨后成為蒸氨廢水從塔底排出，經換熱器冷卻后，用廢水泵送往金牛處理。

主要設備有2臺DN1500蒸氨塔、堿計量泵、螺旋板冷卻器和廢水泵等。

3 影響蒸氨廢水COD的因素分析

影響蒸氨廢水COD大小的因素是多方面的，原料煤的品質，焦爐操作制度，化產工藝的配置，冷凝工序的操作，蒸氨工序的操作等均對COD指標有影響。

3.1 焦爐操作

焦爐爐頂空間溫度偏高，加大了大分子物質的分解，形成了酚，剩余氨水酚含量高直接會導致COD指標的偏高。同時焦爐爐溫高，造成焦油含水量增高，導致焦油與氨水在澄清槽分離效果不好，使剩余氨水油含量超標。

3.2 化產工藝

3.2.1 冷凝工序焦油氨水分離

冷凝工序對氨水中焦油及浮油的分離效果，導致剩余氨水中含油量的大小，從而影響剩余氨水COD的高低。氨水與焦油分離不好，高壓氨水壓力過大，使剩余氨水含油量高，導致焦油與氨水分層不好，難以進行分離。天利來氨水及燃氣水封水pH值高，會造成焦油乳化，使氨水含油高。

3.2.2 蒸氨的操作

蒸氨塔底排油不及時，廢水含油多。蒸氨塔內回流不當，蒸氨塔分縮器冷卻水量小。蒸氨蒸氣量小，采用汽提式蒸氨，蒸汽對污水的吹脫效果明顯，因此水中部分有機物會隨著蒸汽排出污水，導致COD降低。氨氮對COD的影響：COD為化學耗氧量，氨離子是耗氧生成硝基然后反硝化為氮氣，剩余氨水經過蒸氨后氨離子大幅度降低，其中氨氮降低，導致COD降低。

4 降低蒸氨廢水COD措施

根據以上分析，我們根據現有條件采取了以下一系列的措施，試圖降低蒸氨廢水COD指標。

4.1 設備方面的改進

4.1.1 增設陶瓷膜過濾器

為了降低剩余氨水含油，新增設了2臺PT963型陶瓷膜過濾器，該過濾器過濾精度高，除油效果好。改造后剩余氨水含油由原來的75 g/L減少至55 g/L。

4.1.2 機械化澄清槽進行了改造

為了提高機械化澄清槽的分離效果，對1#、2#機械化澄清槽進行了改造。原機械化澄清槽內部刮板機腐蝕脫落，槽體腐蝕泄漏，改造后解決了上述問題，減速機系統由原來的東西兩格一體化改為東西兩格分別設立減速機系統，運行更加穩定。

4.1.3 更新2#蒸氨塔為垂直篩板塔

為了提高蒸氨效率，對2#蒸氨塔進行了改造，引進了先進的垂直篩板塔。該設備傳質效率高、傳質空間利用率好，處理能力強，操作彈性大，結構簡單、可靠，阻力小，蒸氨效率大大提高。

4.1.4 蒸氨排渣槽的改進

原來的排渣槽容量小，導致每次排渣量不足，塔底排不盡，蒸氨廢水帶油多，對其進行改造，增大排渣槽容量，使排渣時間提高，廢水帶油降低。

4.1.5 1#老蒸氨塔進行大修

將原1#蒸氨塔逐層塔盤拆下，進行檢查和清洗，更換脫落泡罩，對腐蝕嚴重損壞的精餾段3層塔盤進行了更換。

4.2 工藝改進

4.2.1 陶瓷膜過濾器的串聯改造

為了進一步發揮陶瓷膜過濾器的作用，我們將原來并聯操作的2臺陶瓷膜過濾器改造成串聯操作，除油效果進一步提高。

4.2.2 氣浮除油器氣液混合泵進行改造

原氣浮除油器的循環泵進氣量不足，氣浮除油器分離效果不好，我們將氣浮循環泵改造成新型的氣液混合泵。該泵屬于渦輪式離心泵，進氣量大，并配備一個氣液混合罐，屬專利產品，氣液混合罐提高了氣浮除油器的空氣進量，且氣液混合罐自帶的氣體分布器氣體分布效果良好，在氣浮除油器內空氣可以形成更加細密的氣泡，除油效果進一步提高。

4.2.3 氣浮除油器氨水進口增設泵代替自流

原工藝進入氣浮除油器的剩余氨水靠剩余氨水罐高液位自行滿流進入氣浮除油器，隨著剩余氨水量大小的波動，剩余氨水罐的液位產生波動。由于進入氣浮除油器的氨水量波動較大，導致氣浮除油器時而滿流、時而不滿流，給氣浮的操作穩定性帶來很大的影響，氣浮除油效果受到明顯影響。我們增設了2臺氣浮除油器原料泵，通過泵將剩余氨水罐內的氨水送到氣浮除油器，泵的進口設置在剩余氨水罐罐底，避免了剩余氨水罐液位的波動對氣浮原料泵的流量的影響，使進入氣浮除油器的氨水流量穩定，氣浮除油器操作更加穩定。

4.3 操作方面的改進

4.3.1 加強陶瓷膜過濾器操作

（1）加強反沖洗時間和頻次，反沖洗次數由原來的每周1次增加到2次，沖洗時間由30 min增加到50 min。

（2）提高反沖洗壓力，反沖洗壓力由原來的0.5 MPa提高到0.6 MPa。

（3）增加反沖洗后蒸汽清掃的步驟，在原來反沖洗的基礎上，增加了蒸汽清掃的步驟，提高清洗效果，提高了陶瓷膜過濾器除油效率。

4.3.2 加強蒸氨操作

（1）加強pH值控制，嚴格控制液堿用量，根據廢水pH值及時調節計量泵上量，使pH值控制在9～9.5。

（2）加強塔頂溫度的控制及蒸汽量、水量的控制：及時調節蒸汽流量和壓力及冷卻水流量，塔頂溫度嚴格控制在95～98℃范圍內。

（3）NH3-N的控制，嚴格控制加堿量，適當降低NH3-N。

（4）加大蒸氨塔塔底排油的頻次和時間：塔底排油次數由原來的每6 h一次增加到每4 h一次，排油時間由原來的30 min增加到40 min。

（5）穩定蒸氨塔剩余氨水入塔流量和廢水流量，剩余氨水量調節幅度不超過±5 t。

4.3.3 加強入機械化澄清槽各種水的控制

粗苯酚水連續送入機械化澄清槽，由原來的每天下午輸送改為上下午連續輸送。燃氣下液水封水COD測量控制：嚴格控制燃氣來下液水封水COD含量不超過7 000。加強焦油庫脫水的均衡性和連續性。

4.3.4 加強焦爐操作

通過加強裝煤操作、降低標準溫度、穩定加熱制度等措施，降低了爐頂空間溫度，由原來的828℃降低至808℃。

4.3.5 提高氣液分離溫度

通過調節循環氨水量及改造氨水噴頭，適當提高了荒煤氣及氨水焦油溫度，從而提高了氣液分離器溫度，由原來的75℃提高至78℃，降低了焦油粘度，使焦油氨水分離效果更好。

4.3.6 機械化澄清槽操作改進

增設溫度計準確測量槽內介質溫度來判斷、控制液位，代替原人工憑感覺判斷溫度，控制分離液位為800～1 200 mm。實施連續壓油，并在機械化澄清槽頂部加設擋油板攔截浮油，使氨水含油進一步降低。

4.3.7 氨水入機械化澄清槽流量調節均衡

開關3臺機械化澄清槽氨水進口閥門，調節3臺機械化澄清槽氨水進量基本一致，使3臺機械化澄清槽負荷均衡。

4.3.8 加強氣浮除油器的操作

調節2臺氣浮除油器間進料量平衡，使2臺氣浮除油器進水量一致。加強氣浮除油器調節頻次保證連續滿流，操作工巡檢次數由原來的1 h一次改為0.5 h一次。

4.3.9 加強各槽、器類底部排油

剩余氨水罐、氣浮除油器、氨水中間等各槽罐底部排油由原來的每周1次增加到每周2次。

5 效果

通過采取以上一系列的措施后，蒸氨廢水COD指標由原來的6 181降至5 200，如表1、表2所示。

表1 改進前蒸氨廢水COD（2014年1月）

表2 改進后蒸氨廢水COD（2015年5月）

6 結束語

通過對天鐵焦化廠蒸氨廢水COD指標影響因素進行分析、實施改進措施，使COD指標大幅度降低，對焦化廠廢水處理有重要意義，也對今后的技術改進具有指導意義。

[1]范伯云，李哲浩.焦化廠化產生產問答[M].北京：冶金工業出版社，1988.該方法的精密度符合要求，數據準確度高，該方法測定結果與標準樣品的認定值比較吻合，說明準確度比較好。

表1 標準樣品測定結果

4 結論

用堿熔酸化的方法溶解試樣，通過高氯酸脫水后稱量二氧化硅質量測定硅含量。該實驗表明，試樣溶解效果好，沒有殘余試樣，高氯酸脫水重量法可以避免酸度及其他元素對硅含量測定的影響及干擾。用硫酸和氫氟酸處理沉淀，使二氧化硅形成四氟化硅逸出，而共沉淀的金屬氧化物不被揮發，另外，由于硫酸的存在，可以迅速吸收反應生成的水，防止四氟化硅的水解。該方法簡單易行，測定值準確可靠，使用性也較好。

參考文獻

[1]曹宏燕.冶金分析與應用[M].北京：冶金工業出版社，2008.

[2]GB/T 6901.3—2004，硅質耐火材料化學方法第3部分；氫氟酸重量法測定二氧化硅含量[S].

[3] YB/T 4329—2010，氮化硅[S].

Analysis on Factors Influencing COD of Distilled Ammonia Waste Water and Improvement

LI Dong-dong
(Coking Plant,Tianjin Tiantie Metallurgy Group,She County,Hebei Province 056404,China)

The factors of coke oven operation and chemical production process influencing distilled ammonia waste water COD at Tiantie Coking Plant were analyzed.By measures of adding ceramic film filter,modifying the equipment of mechanical clarifying tank,ammonia distilment deslagging tank and the gas liquid mixing pump of air floatation oil remover,enhancing the operation of ceramic film filter and ammonia distilment,the parameter of distilled ammonia waste water COD reduced from 6 181 to 5 200.Good environmental protection benefit and social benefit were obtained.

distilled ammonia waste water;Chemical Oxygen Demand;factor;analysis;improvement

10.3969/j.issn.1006-110X.2015.06.018

2015-08-15

2015-09-10

李冬冬（1981—），男，本科，工程師，主要從事化產回收工藝方面的研究工作。