某粉體材料廠高鹽氨氮廢水處理工程實例

劉艷麗，趙志龍，劉峰彪，王志國，王永文

(北京礦冶科技集團有限公司，北京 100160)

某粉體材料廠生產過程中會產生三股含鹽廢水。一是氯化銨廢水（原液1），年度排放總量為900 m3，其中，氯化銨含量≤9.7 g/L（NH4+濃度≤3.3 g/L、Cl-濃度≤6.4 g/L），pH 值為7～9，生產用氨水調pH，用水為自來水。二是硫酸銨廢水（原液2），年度排放總量為353 m3，廢水中各物質平均含量為：硫酸銨≤81 g/L（NH4+濃度≤22 g/L、SO42-濃度≤59 g/L）。生產使用氨氣，氨氣使用量≤1.34 g/L，用水為自來水。三是混鹽廢水（原液3），其含有Mg2+、Na+、Cl-、硼酸根離子，Mg2+、Na+、Cl-、硼酸根的混合鹽類溶液，其總離子濃度為5.5%，年度處理量為 3 000 t，其中濃水年處理量為1 850 t，濃度為5%～6%，稀水年處理量為1 150 t，濃度為0.3%。

實際取水后進行水樣分析，水質分析結果如表1所示。

由表1可見，該廠的廢水水質特點為：三股廢水間歇排放，水質波動較大；pH 值跨度大，含鹽量高、氨氮含量高，主要污染物是氨氮。

處理后需依據《北京水污染綜合排放標準》（DB 11307—2013）達到B 級需求，即氨氮＜1.5 mg/L，總氮小于15 mg/L，硼＜2.0 mg/L。設計處理量為1 t/h，溫度為30℃（預計）。

表1 廢水水質

1 工藝流程

三股廢水采用間歇式處理，首先將不同來源的廢水進行調質等預處理，去除廢水中的硬度、懸浮物等，之后將預處理后的廢水打入脫鹽系統進行脫鹽處理[1-3]。本工程采用了技術成熟度較高的雙效蒸發工藝進行脫鹽，脫鹽后的半固態混合鹽交給有資質的固廢回收企業處理，冷凝液中殘留的氨氮用吸附法進行進一步的后處理，工藝流程如圖1所示。

圖1 廢水處理工藝流程

1.1 預處理系統

原液1 氯化銨廢水采用玻璃鋼儲罐儲存，然后送至雙效蒸發結晶器進行蒸發結晶，分離成氯化銨晶體及冷凝水。原液2 硫酸銨廢水采用玻璃鋼儲罐儲存，然后送至雙效蒸發結晶器進行蒸發結晶，分離成硫酸銨晶體及冷凝水。

原液3 含有氯化鎂且pH 低，投加氫氧化鈉，生成氯化鈉及氫氧化鎂沉淀，同時，氫氧化鎂絮狀沉淀吸附硼酸鹽，并形成沉淀物。氫氧化鎂沉淀被高壓隔膜廂式壓濾機壓縮成泥餅，然后進行外運處置。反應后的氯化鈉溶液進入玻璃鋼儲罐，然后送至蒸發器進行蒸發結晶，分離成氯化鈉晶體及冷凝水[4]。

1.2 雙效蒸發及結晶分離系統

1.2.1 雙效蒸發系統

初始蒸汽進入一效加熱室將料液加熱，經一效加熱室頂部的噴管噴入一效蒸發室，料液從蒸發分離室底部經循環泵流到加熱室底部，再次受熱又經一效加熱室頂部的噴管以切線方式噴入蒸發室形成循環，水分迅速被蒸發，物料不斷被加熱蒸發。一效蒸發出來的二次蒸汽在真空作用下迅速進入二效加熱室給二效料液加熱，二效蒸發出來的二次蒸汽進入預熱器和冷凝冷卻器列管殼程，冷卻循環水進入冷凝冷卻器管程內，從冷凝冷卻器頂部管程出來，可回流至冷卻塔，經冷卻塔后進入冷卻水池，形成循環，料液不斷被濃縮。基本原理如圖2所示。

圖2 雙效蒸發原理

1.2.2 結晶分離系統

過飽和濃縮液進入結晶罐冷卻降溫，析出晶體，形成黏稠溶液；然后進入三足式刮刀下卸料全自動操作離心機，分離出含水率約為10%的晶體。特點為結晶罐與蒸發器分開布置，便于易結垢設備蒸發器、結晶器的清洗，同時操作簡便。

清洗系統流程為：停機排殘渣→水沖洗→加藥劑→循環→清洗1.5 h →排污→水洗→完成。

停機排渣是指先將蒸發器停機，將殘余物料全部排出；水洗的目的是清除系統中的泥沙及疏松污垢，水洗1 h 后，排放系統中的污水；進行藥劑清洗時，先把一定量的藥液放在清洗槽內，混合均勻后用泵把清洗液打入清洗系統內，清洗時間約為1.5 h。

1.3 冷凝水氨氮處理系統

根據經驗，雙效蒸發系統冷凝水中的氨氮含量可達200 mg/L 左右，其氨氮含量遠超過北京市地方排放標準，經過脫氨工藝技術對比，筆者發現，生化法運行費用低，但是占地大，而且需要碳源；化學法運行費用高，容易產生二次污染，出水很難達到排放標準，經過技術比選和實驗室驗證，本工程采用了新型耐高溫吸附工藝，可將氨氮含量降至低于排放標準。樹脂再生產生的少量濃鹽水返回雙效蒸發工藝，蒸發結晶可制得固體鹽，不會引起二次污染[5-6]。冷凝水除氨氮系統工藝流程如圖3所示。

圖3 冷凝水除氨氮系統工藝流程

2 主要設備設計參數

2.1 預處理系統

預處理系統主要設備及構筑物規格參數如表2所示。

表2 預處理系統主要設備及構筑物參數

2.2 雙效蒸發結晶系統

雙效蒸發結晶系統主要設備及構筑物規格參數如表3所示。

表3 蒸發結晶系統主要設備及構筑物參數

2.3 冷凝水氨氮處理系統

氨氮處理系統設備配置如表4所示。

表4 氨氮處理系統主要設備參數

3 運行效果

廢水處理系統自2019年3月安裝調試完畢并驗收合格后正式投入運營，出水各項指標可以達到《北京水污染綜合排放標準》（DB 11307—2013）的B 級要求。

4 結論

本工程采用“物化法預處理+雙效蒸發結晶+冷凝液吸附法脫氨氮”工藝對該粉體材料生產企業高鹽氨氮廢水進行處理，處理后，氨氮可以達到《北京水污染綜合排放標準》（DB 11307—2013）的B 級要求，緩解了企業的環保壓力，減少了企業對周邊水體中SS、鹽類和氨氮等污染物的排放，具有良好的社會效益和環境效益。