旋转填料床处理氨氮废水的技术经济分析

化工经济

文章编号:1002-1124(2001)03-0042-03

旋转填料床处理氨氮废水的

技术经济分析

柳来栓　刘有智

(华北工学院化学工程系　太原　030051)

摘　要:简要介绍了氨氮废水治理技术,在处理量为100L/h 氨氮废水中试成果基础上,预测了旋转填料床处理氨氮废水的工业化前景,并对它的技术经济性进行分析。结果表明,旋转填料床处理氨氮废水技术以其明显的技术经济优势,在我国化肥企业有广阔的应用前景。

关键词:旋转填料床;氨;废水;处理;技术经济中图分类号:T Q 05111+9 文献标识码:B

T echno -E conomic Analysis of I ndustrialization for T reatment of Ammonia -Nitrog

W aste w ater with R otating P acked B ed

Liu Laishuan Liu Youzhi

(N orth China Institute of T echnology T aiyuan 030051China )

Abstract :This paper gives a brief outline on the treatment of amm onia -nitrogen wastewater.Based on 100L/h process development unit tests ,prospect of industrialization for treatment of amm onia -nitrogen wastewater with rotating packed bed is forecast.The technology -economic analysis showed that this process has great industrial significance 1

K eyw ords :R otating packed bed ;Amm onia ;Wastewater ;T reatment ;T echno -Economy

收稿日期:2001-03-01

作者简介:柳来栓,男,1968年生,硕士,讲师。

1　引言

传统化肥工业排放的氨氮废水给水资源及生态

环境造成极大的危害。氨氮污染可能引起江河湖泊水体藻类过度繁殖,形成富营养状态,大量消耗水中的溶解氧,致使鱼类和其它水生物窒息死亡,威胁生物的生长,破坏生态平衡。随着人们环保意识的增强及国民经济可持续发展战略的实施,氨氮废水的治理已越来越为人们所重视。我国于1992年7月颁布的《合成氨工业水污染物排放标准》对合成氨厂废水中的氨氮含量按不同规模及不同原料结构也作了明确规定。

目前,氨氮废水治理方法很多,但不同程度存在许多不足,很难普遍推广,结合我国氨氮废水的实际情况,开发新的氨氮废水治理方法及设备势在必行。

2　国内外研究概况

从70年代后期美国环保局制定氨氮排放标准

后,氨氮废水处理技术层出不穷。目前,氨氮废水处理的方法主要有空气气提法、蒸汽汽提法、预氯化-活性炭吸附法、离子交换法、氧化池法、生物硝化-反硝化法等[1],氨氮废水治理方法的技术经济评估指标如下表[2]。

表1　各种方法的费用比较

氨氮脱除方法

净化能力/m 3/d 处理费用

/美分/m 3

特点

空气气提法2184×104

015操作简单,可靠性高,运行费用低

蒸汽汽提法2163×104

214蒸汽耗量大,热能回收困难

预氯化—活性炭吸附法213×104

1180投资低,消耗氯气,操作费用高沸石离子交换法517×104

313选择性好,投资大,维修困难

电渗析法517×10

4

413预处理要求高,投资和运行费用高

反渗透法517×104

8116氨得到回收利用,膜使用寿命短

硝化法-反硝化法318×104019～111处理时间长,适用于

低浓度废水 由上表可知空气气提法技术可靠,投资费用和

运行费用相对较低,是处理氨氮废水技术中最成熟、运用最广泛、运行成本最低的一种方法。空气气提

Sum 84N o 13 化学工程师

Chemical Engineer

2001年6月

法自二十世纪初提出以来,以其结构简单、操作稳定以及高效、经济等优点在水处理领域广泛应用[2]。空气气提法是利用相间氨浓度差促使水中游离氨向空气中扩散的一种单元操作,在此单元操作中气提速率与气体接触方式及相间浓度密切相关。目前,已有包括填料塔、喷淋塔、扩散曝气池、贮水塘等多种系统用于氨的空气气提,其中填料塔已达到工业化规模。

然而,填料塔在运行过程中产生诸多负面效应而妨碍其优越性的充分发挥。其中,碳酸钙污垢的沉积是填料塔运行过程中遇到的较严重问题。在以空气气提法处理氨氮废水过程中,通常用石灰调节水中的pH值,以使大部分铵离子转化为游离氨。废水进入塔内与空气接触时,水中的钙离子便与空气中的二氧化碳反应生成碳酸钙沉淀并沉积于填料上。长时间沉积的碳酸钙沉淀致使气液通道变窄,甚至阻塞。所以,填料必须定期冲洗维修,从而增加了运行及维修费用。另外,填料塔体积庞大,耗用填料量多,投资费用高。

1994年南京化工大学的沈浩、施南庚等[3]首次开展了旋转填料床技术用于吹脱氨氮废水的实验研究。实验的模拟氨氮废水浓度为50～500mg/L,在气液比为200时,得到的最低传质单元高度为3014mm,吹脱率为10%～15%。

华北工学院化学工程系从1999年开始进行了这方面的研究工作,经过一年多的艰苦努力和上百次的潜心研究,已成功地完成了处理能力为0125m3/h的小试实验,实验达到的主要技术指标为

:采用太原化肥厂实际废水,氨氮废水pH值在1018～1115范围内,气液比为1200时,传质单元高度最低达20mm,单程吹脱率可达85%。

3　工业化前景预测

311　工艺流程

氨氮废水首先在调节池加固碱或碱溶液调pH 值,然后通过送入超重机,与风机鼓入的空气在旋转填料床内进行逆流传质。氨氮废水由转床内腔的液体分布器均匀喷洒到转床内缘后,受高速旋转填料的作用,在几十到几百倍重力加速度条件下,以高分散、强混合的形式与空气逆流接触,经两级串联吹脱,出口氨氮废水即可达到化肥企业废水排放标准,含氨气体送往吸收装置回收利用。工艺流程图如下:

图1　工艺流程

312　技术特点

(1)气液比低、吹脱率高

进口pH值为1018～1115、气液比为1200～2000m3/m3范围内,旋转填料床处理氨氮废水的吹脱率≥98%。

(2)设备小维修方便

体积传质系数大幅度提高,传质单元高度仅为01015～01070m,设备体积小占地面积少,安装维修不需要大型辅助机械。

(3)液体流速高,污垢不宜沉积

液体在旋转填料床内的流速极高,填料与流体之间的剪切力极大,污垢及好氧生物和藻类不易沉积在填料层中,保证设备的长期正常运行。

(4)过程放大容易,开车、停车时间短

在数分钟内就能达到稳定运行状态,更适合间断氨氮废水排放的处理。

313　经济分析

采用旋转填料床处理20t/h氨氮废水工程总投资及工厂运行成本估算见表2和表3。

表2　处理20t/h氨氮废水设备投资

序号项目数量金额/万元

1设备:输送泵2013

　风机13

超重机240

辅助设备24 2土建40m28

3其它费用10

4合计6513

本项目年运行费用4514万元,折合218元/t废水。若将吹脱出的氨气加以吸收,则每年可回收氨1512t,每吨售价按800元计,价值1211万元,氨氮废水治理达标后,氨氮废水排污费又可适当减免。由此可见,采用该方案治理氨氮废水,并加以回收利用,不仅可以大大减轻环境污染,而且还可以变废为宝,减少资源浪费。

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2001年第3期 柳来栓等:旋转镇料床处理氨氮废水的技术经济分析 43