這個地區(qū)所有化工企業(yè)面臨停限產(chǎn),廢水處理新技術(shù)助你力挽狂瀾!

紅眼兔新技術(shù)專題(第一期)

近日,山東、江蘇、廣東出臺了針對化工園區(qū)、化工廠的整治、限產(chǎn)、關(guān)停、保留方案。對于           有條件進(jìn)入園區(qū)的企業(yè)可能面臨搬家、搬廠,沒有希望入園區(qū)的企業(yè)又可能會存在放松管理、減少投入的情況,在一定的程度上產(chǎn)生了新的隱患。不能被認(rèn)定為園區(qū)的,不得新上、擴(kuò)建或新增化工產(chǎn)能項目,可以在環(huán)保、安全、節(jié)能等方面進(jìn)行技術(shù)改造。          

01.山東省僅保留85個化工園區(qū),對于不準(zhǔn)進(jìn)園區(qū)的企業(yè),分3個情況解決

7月26日下午,山東省十三屆人大常委會第四次會議舉行聯(lián)組會議,就全省安全生產(chǎn)工作情況進(jìn)行專題詢問。去年,山東關(guān)閉、轉(zhuǎn)產(chǎn)了558家不合格化工企業(yè)。下一步,將加大城鎮(zhèn)人口密集區(qū)危化品企業(yè)的搬遷。

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02.8月3日開始,江蘇這個地區(qū)所有化工企業(yè)停限產(chǎn)

近日,常州市大氣污染防治聯(lián)席會議辦公室發(fā)布《關(guān)于調(diào)整常州市強制減排重點污染源清單的通知》,通知表示,市區(qū)兩級經(jīng)信、環(huán)保部門企業(yè)根據(jù)申報,組織專家展開了現(xiàn)場核查,主要核查企業(yè)生產(chǎn)狀況,工藝水平、排污狀況等。根據(jù)核查結(jié)果,對相關(guān)企業(yè)限產(chǎn)比例進(jìn)行動態(tài)調(diào)整。

03.廣東省化工園區(qū)大整治

近日,廣東省環(huán)保廳發(fā)布關(guān)于征求《廣東省打贏藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)行動方案(2018-2020年)》意見的通知(以下簡稱“通知”),對化工及化工園區(qū)列出了詳細(xì)的工作方案。廣東省將繼續(xù)維持對高排放、高污染的監(jiān)管執(zhí)法高壓態(tài)勢,堅決打好藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)。這對廣東地區(qū)的化工企業(yè)來說,又將面臨一場大洗牌。

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想要在這些關(guān)停風(fēng)波中屹立不倒,提高企業(yè)的生產(chǎn)技術(shù)才是重中之重,在這些技術(shù)中,首當(dāng)其中的便是水處理技術(shù)了,紅眼兔小編為了幫助行業(yè)同仁們排憂解難,特為大家找來了全新的氨氮廢水處理技術(shù)。

高濃度氨氮廢水處理技術(shù)

氨氮質(zhì)量濃度大于500mg/L 的廢水稱為高濃度氨氮廢水。工業(yè)廢水和城市生活污水中氨氮的含量急劇上升,呈現(xiàn)氨氮污染源多、排放量大,并且排放的濃度增大的特點。針對高氨氮廢水的處理技術(shù)主要使用吹脫法、化學(xué)沉淀法等。

一、吹脫法

將空氣通入廢水中,使廢水中溶解性氣體和易揮發(fā)性溶質(zhì)由液相轉(zhuǎn)入氣相,使廢水得到處理的過程稱為吹脫,常見的工藝流程見圖1。

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吹脫法的基本原理是氣液相平衡和傳質(zhì)速度理論。將氨氮廢水pH 調(diào)節(jié)至堿性,此時,銨離子轉(zhuǎn)化為氨分子,再向水中通入氣體,使其與液體充分接觸,廢水中溶解的氣體和揮發(fā)性氨分子穿過氣液界面,轉(zhuǎn)至氣相,從而達(dá)到去除氨氮的目的。常用空氣或水蒸氣作載氣,前者稱為空氣吹脫,后者稱為蒸汽吹脫。

蒸汽吹脫法效率較高,氨氮去除率能達(dá)到90%以上,但能耗較大,一般應(yīng)用在煉鋼、化肥、石油化工等行業(yè),其優(yōu)點是可回收利用氨,經(jīng)過吹脫處理后可回收到氨質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)30%以上的氨水。空氣吹脫法的效率雖比蒸汽法的低,但能耗低、設(shè)備簡單、操作方便。在氨氮總量不高的情況下,采用空氣吹脫法比較經(jīng)濟(jì),同時可用硫酸作吸收劑吸收吹脫出的氨氮,生成的硫酸銨可制成化肥。

但是在大規(guī)模的氨吹脫-汽提塔生產(chǎn)過程中, 產(chǎn)生水垢是較棘手的問題。通過安裝噴淋水系統(tǒng)可有效解決軟質(zhì)水垢問題,可是對于硬質(zhì)水垢,噴淋裝置也無法消除。此外,低溫時氨氮去除率低,吹脫的氣體形成二次污染。因此,吹脫法一般與其他氨氮廢水處理方法聯(lián)合運用,用吹脫法對高濃度氨氮廢水進(jìn)行預(yù)處理。最佳吹脫工藝條件。

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見表1

通過對比分析表1 可以得出:(1)吹脫法普遍適宜的pH 在11 附近;(2)考慮經(jīng)濟(jì)因素,溫度在30~40 ℃附近較為可行,且處理率高;(3)吹脫時間為3 h左右;(4)氣液比在5 000∶1 左右效果較好,且吹脫溫度越高,氣液比越小;(5)吹脫后廢水的濃度可降低到中低濃度;(6)脫氮率基本保持90%以上。盡管吹脫法可以將大部分氨氮脫除, 但處理后的廢水中氨氮仍然高達(dá)100 mg/L 以上,無法直接排放,還需要后續(xù)深度處理。

二、化學(xué)沉淀法(磷酸銨鎂沉淀法)

化學(xué)沉淀法的原理,是向氨氮污水中投加含Mg2+ 和PO43- 的藥劑, 使污水中的氨氮和磷以鳥糞石(磷酸銨鎂)的形式沉淀出來,同時回收污水中的氮和磷。

化學(xué)沉淀法的優(yōu)點主要表現(xiàn)在: 工藝設(shè)計操作相對簡單;反應(yīng)穩(wěn)定,受外界環(huán)境影響小,抗沖擊能力強;脫氮率高,效果明顯,生成的磷酸銨鎂可作為無機復(fù)合肥使用,解決了氮的回收和二次污染的問題,具有良好的經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益。磷酸銨鎂沉淀法適用于處理氨氮濃度較高的工業(yè)廢水, 表2 總結(jié)了一些使用化學(xué)沉淀法處理氨氮廢水的案例。

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通過對表2 的比較, 磷酸銨鎂沉淀法處理氨氮廢水的適宜條件是:pH 約為9.0,n(P)∶n(N)∶n(Mg)在1∶1∶1.2 左右,磷酸銨鎂沉淀法的脫氮率能維持在較高水平,普遍能夠達(dá)到90%以上。

低濃度氨氮工業(yè)廢水處理技術(shù)

廢水中氨氮的構(gòu)成主要有兩種,一種是氨水形成的氨氮,一種是無機氨形成的氨氮,主要是硫酸銨、氯化銨等。氨氮是造成水體富營養(yǎng)化的重要因素之一, 對這類污水進(jìn)行回收利用時還會對管道中的金屬產(chǎn)生腐蝕作用, 縮短設(shè)備和管道的壽命,增加維護(hù)成本。目前工業(yè)上常用于處理低濃度氨氮的技術(shù)主要有吸附法、折點氯化法、生物法、膜技術(shù)等。

一、吸附法

吸附是一種或幾種物質(zhì)(稱為吸附物)的濃度在另一種物質(zhì)(稱為吸附劑)表面上自動發(fā)生變化的過程, 其實質(zhì)是物質(zhì)從液相或氣相到固體表面的一種傳質(zhì)現(xiàn)象。

吸附法是處理低濃度氨氮廢水較有發(fā)展前景的方法之一。吸附法常利用多孔性固體作為吸附劑,根據(jù)吸附原理不同可分為物理吸附、化學(xué)吸附和交換吸附。處理低濃度氨氮廢水較為理想的是離子交換吸附法,它屬于交換吸附方法的一種,利用吸附劑上的可交換離子與廢水中的NH4+ 發(fā)生交換并吸附NH3 分子以達(dá)到去除水中氨的目的, 這是一個可逆過程, 離子間的濃度差和吸附劑對離子的親和力為吸附過程提供動力。

具有良好吸附性能且常用的吸附劑有: 沸石、活性炭、煤炭、離子交換樹脂等,根據(jù)其吸附原理的不同,這些吸附材料對不同吸附物的吸附效果不同。

該法一般只適用于低濃度氨氮廢水, 而對于高濃度的氨氮廢水, 使用吸附法會因吸附劑更換頻繁而造成操作困難, 因此需要結(jié)合其他工藝來協(xié)同完成脫氮過程。供吸附法使用的吸附劑很多, 但不同吸附劑對廢水中氨氮的吸附量卻有很大不同, 表3 對比了部分吸附劑的吸附效果。

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由表3 可以看出,對于傳統(tǒng)的吸附劑如沸石、交換樹脂等, 其對氨氮的處理率較高, 一般能達(dá)到90%以上。

二、折點氯化法

折點氯化法是污水處理工程中常用的一種脫氮工藝,其原理是將氯氣通入氨氮廢水中達(dá)到某一臨界點,使氨氮氧化為氮氣的化學(xué)過程,其反應(yīng)方程式為:NH4++1.5HOCl→0.5N2+1.5H2O+2.5H++1.5Cl-

折點氯化法的優(yōu)點為:處理效率高且效果穩(wěn)定,去除率可達(dá)100%;該方法不受鹽含量干擾,不受水溫影響,操作方便;有機物含量越少時氨氮處理效果越好,不產(chǎn)生沉淀;初期投資少,反應(yīng)迅速完全;能對水體起到殺菌消毒的作用。

但是折點氯化法僅適用于低濃度廢水的處理, 因此多用于氨氮廢水的深度處理。

該方法的缺點是:液氯消耗量大,費用較高,且對液氯的貯存和使用的安全要求較高, 反應(yīng)副產(chǎn)物氯胺和氯代有機物會對環(huán)境造成二次污染。

生物法    

生物法是指廢水中的氨氮在各種微生物作用下,通過硝化、反硝化等一系列反應(yīng)最終生成氮氣,從而達(dá)到去除的目的,其脫氮途徑如圖2 所示。對于可生化性高的廢水(BOD/COD>0.3),氨氮可通過生物法脫除。

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生物法具有操作簡單、效果穩(wěn)定、不產(chǎn)生二次污染且經(jīng)濟(jì)的優(yōu)點,其缺點為占地面積大,處理效率易受溫度和有毒物質(zhì)等的影響且對運行管理要求較高。同時,在工業(yè)運用中應(yīng)考慮某些物質(zhì)對微生物活動和繁殖的抑制作用。此外,高濃度的氨氮對生物法硝化過程具有抑制作用, 因此當(dāng)處理氨氮廢水的初始質(zhì)量濃度<300 mg/L 時,采用生物法效果較好。

1、傳統(tǒng)生物硝化反硝化技術(shù)

傳統(tǒng)生物硝化反硝化脫氮處理過程包括硝化和反硝化兩個階段。硝化過程是指在好氧條件下,在硝酸鹽和亞硝酸鹽菌的作用下, 氨氮可被氧化成硝酸鹽氮和亞硝酸鹽氮;再通過缺氧條件,反硝化菌將硝酸鹽氮和亞硝酸鹽氮還原成氮氣, 從而達(dá)到脫氮的目的。

傳統(tǒng)生物硝化反硝化法中,較成熟的方法有A/O 法、A2/O 法、SBR 序批式處理法、接觸氧化法等。

它們具有效果穩(wěn)定、操作簡單、不產(chǎn)生二次污染、成本較低等優(yōu)點。但該法也存在一些弊端,如必須補充相應(yīng)的碳源來配合實現(xiàn)氨氮的脫除, 使運行費用增加;碳氮比較小時,需要進(jìn)行消化液回流,增加了反應(yīng)池容積和動力消耗;硝化細(xì)菌濃度低,系統(tǒng)投堿量大等。

2、新型生物脫氮技術(shù)

(1)短程硝化反硝化技術(shù)。短程硝化反硝化是在同一個反應(yīng)器中,先在有氧的條件下,利用氨氧化細(xì)菌將氨氧化成亞硝酸鹽,阻止亞硝酸鹽進(jìn)一步氧化,然后直接在缺氧的條件下, 以有機物或外加碳源作為電子供體,將亞硝酸鹽進(jìn)行反硝化生成氮氣。

短程硝化反硝化與傳統(tǒng)生物脫氮相比具有以下優(yōu)點:對于活性污泥法,可節(jié)省25%的供氧量,降低能耗;節(jié)省碳源,一定情況下可提高總氮的去除率;提高了反應(yīng)速率, 縮短了反應(yīng)時間, 減少反應(yīng)器容積。但由于亞硝化細(xì)菌和硝化細(xì)菌之間關(guān)系緊密,每個影響因素的變化都同時影響到兩類細(xì)菌, 而且各個因素之間也存在著相互影響的關(guān)系, 這使得短程硝化反硝化的條件難以控制。

(2)同時硝化反硝化技術(shù)。當(dāng)硝化與反硝化在同一個反應(yīng)器中同時進(jìn)行時, 即為同時硝化反硝化(SND)。廢水中溶解氧受擴(kuò)散速度限制,在微生物絮體或者生物膜的表面,溶解氧濃度較高,利于好氧硝化菌和氨化菌的生長繁殖,越深入絮體或膜內(nèi)部,溶解氧濃度越低,形成缺氧區(qū),反硝化細(xì)菌占優(yōu)勢,從而形成同時硝化反硝化過程。

有實驗表明當(dāng)DO 為1mg/L,C/N=30,pH=7.2 時,COD、NH4+-N、TN 去除率分別為96%、95%、92%, 并發(fā)現(xiàn)在一定的范圍內(nèi),升高或降低反應(yīng)器內(nèi)DO 濃度后,TN 去除率都會下降。同時硝化反硝化法節(jié)省反應(yīng)器, 縮短了反應(yīng)時間,且能耗低、投資省。

(3)厭氧氨氧化技術(shù)。厭氧氨氧化是指在缺氧或厭氧條件下,微生物以NH4+為電子受體,以NO2- 或NO3- 為電子供體進(jìn)行的將NH4+。

厭氧氨氧化技術(shù)可以大幅度地降低硝化反應(yīng)的充氧能耗,免去反硝化反應(yīng)的外源電子供體,可節(jié)省傳統(tǒng)硝化反硝化過程中所需的中和試劑, 產(chǎn)生的污泥量少。但目前為止,其反應(yīng)機理、參與菌種和各項操作參數(shù)均不明確。

膜技術(shù)

1、反滲透技術(shù)

反滲透技術(shù)是在高于溶液滲透壓的壓力作用下,借助于半透膜對溶質(zhì)的選擇截留作用,將溶質(zhì)與溶劑分離的技術(shù),具有能耗低、無污染、工藝先進(jìn)、操作維護(hù)簡便等優(yōu)點。利用反滲透技術(shù)處理氨氮廢水的過程中, 設(shè)備給予足夠的壓力,水通過選擇性膜析出,可用作工業(yè)純水,而膜另一側(cè)氨氮溶液的濃度則相應(yīng)增高,成為可以被再次處理和利用的濃縮液。在實際操作中,施加的反滲透壓力與溶液的濃度成正比, 隨著氨氮濃度的升高,反滲透裝置所需的能耗就越高,而效率卻是在下降。

2、電滲析法

電滲析是在外加直流電場的作用下, 利用離子交換膜的選擇透過性, 使離子從電解質(zhì)溶液中分離出來的過程。電滲析法可高效地分離廢水中的氨氮,并且該方法前期投入小,能量和藥劑消耗低,操作簡單,水的利用率高,無二次污染副產(chǎn)物。

采用自制電滲析設(shè)備對進(jìn)水電導(dǎo)率為2920 μS/cm, 氨氮質(zhì)量濃度為534.59 mg/L 的氨氮廢水進(jìn)行處理,通過實驗得到在電滲析電壓為55V,進(jìn)水流量為24 L/h 這一最佳工藝參數(shù)條件下,可對實驗用水有效脫氮的結(jié)論,出水氨氮質(zhì)量濃度為13 mg/L。

不同濃度工業(yè)含氨氮廢水的處理方法比較

不同氨氮廢水處理方法優(yōu)缺點比較見表4。

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通過對以上幾種不同方法的論述, 可以看出目前針對工業(yè)廢水中高濃度氨氮的處理方法主要使用物理化學(xué)方法做預(yù)處理, 再選擇其他方法進(jìn)行后續(xù)處理,雖能取得較好的處理效果,但仍存在結(jié)垢、二次污染的問題。

對低濃度的氨氮廢水較常用的方法為化學(xué)法和傳統(tǒng)生物法, 其中化學(xué)法的一些處理技術(shù)還不成熟,未在實際生產(chǎn)中應(yīng)用,因此還無法滿足工業(yè)對低濃度氨氮廢水深度處理的要求; 生物法能較好地解決二次污染問題, 且能達(dá)到工業(yè)對低濃度氨氮廢水深度處理的要求, 但目前對微生物的選種和馴化還不完全成熟。

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