本文節選自 《廢水污染控制技術手冊第三章》

廢水處理和利用

    （一）處理方法

　　1.造氣污水治理方法

　　主要可分為：沉淀-冷卻法、沉淀-冷卻-生化法、空氣催化氧化法以及回收法等。

　　（1）沉淀-冷卻法

　　該法處理造氣污水具有流程簡單、操作方便、易管理、投資省、運行費用低等優點。但當氰化物、酚等含量超過一定數值時會造成二次污染。

　　其污水處理工藝流程為：造氣污水流經截留池，將懸浮物中的大量粗顆粒去除，然后流入平流式初沉池，進行初次沉淀處理。沉淀后的水經集水槽流入吸水池，由半地下式泵房的污水泵抽送到澄清池（或斜板沉淀池），同時加入混凝劑，去除大量的懸浮物和其它雜質。出水流入熱水池，用熱水泵送入冷卻塔（逆流式或橫流式），冷卻后的清水用泵送回崗位循環使用。當污水中的氰化物含量≥25mg/L時，冷卻塔尾氣需要進行處理。可采用帶生物吸收降解段的橫流式冷卻塔，對逆流式尾氣進行吸收。含氰化物的吸脫廢氣經過噴淋洗滌及生物降解，減少氰化物的二次污染（也可將吹脫出的氣體經氣水分離器去除水分后，送至吹風氣燃燒爐焚燒）。初沉池和澄清池或斜板沉淀池的污泥送入污泥濃縮池進行濃縮處理，經濃縮后的污泥可運出燒磚。其工藝流程見圖1-3-10[4]。

圖1-3-10  沉淀-冷卻法處理工藝流程圖

　　（2）沉淀-冷卻-生化法

　　我國對于造氣含氰廢水生物法處理，主要采用塔式生物濾池。這種方法占地面積小，冷卻和脫氰效果好，但只能有效地去除游離氰和簡單的氰化物，對絡合氰化物的去除率低，并存在二次污染。沉淀-冷卻-生化法處理造氣污水，其工藝流程為：造氣污水經截留池將懸浮物中的大量粗顆粒去除，然后流入平流式初沉池，進行初次沉淀處理，沉淀后的水經集水槽流入吸水池。由污水泵抽送到冷卻型塔式生物濾池的支管，同時通過噴頭均勻地分布在蜂窩填料上。污水與蜂窩填料中的生物膜進行充分的接觸，由于微生物的作用，使有機物和有害物質得到降解。同時由于軸流風機的作用，使其水溫下降，經過生物處理的污水流入集水池，由鐘罩式脈沖發生器流入脈沖澄清池，同時加入混凝劑。此時蜂窩填料內老化的生物膜脫落后，隨污水流入脈沖澄清池，由脈沖澄清池底部的懸浮污泥截留脫落的生物膜和懸浮物，使水得到澄清，清水流入清水池后由清水泵送崗位閉路循環使用。初沉池和脈沖澄清池排出的污泥送入污泥濃縮池進行濃縮處理。其工藝流程見圖1-3-11[4]。

圖1-3-11  沉淀-冷卻-生物法處理工藝流程圖

　　（3）空氣催化氧化法

　　其原理是在催化劑和藥劑的作用下，利用空氣中的氧，把造氣廢水的氰化物氧化成CO2和N2。流程為：造氣污水進入截留池去除大的懸浮顆粒后，流入氧化池，在氧化池中加入催化劑與藥劑，利用空氣中的氧把氰化物氧化為CO2和N2，最后污水經沉淀后回用或外排。其工藝流程見圖1-3-12[4]。

圖1-3-12  空氣催化氧化處理工藝流程圖

　　（4）回收法

　　主要是將造氣污水沉淀去除懸浮物后，往污水中加入少量的輔助劑，然后在一定的溫度壓力下（脫除設備），將氰自污水中提出，然后用相應的化學物質固定，生產成副產品回收，水經過冷卻后回用。

　　2.廢水中石油類的處理

　　氮肥廢水中石油類污染物，主要來自用油工藝排油、動機械部分漏油、清洗機械的廢油、固體燃料熱加工過程產生的煤焦油。這些混溶在廢水中的油類污染物質，一般有浮油、分散油、乳化油和溶解油。其中浮油占廢水中總含油量的75%左右，其次是分散油和乳化油，而浮油和分散油的分離是氮肥含油廢水處理的關鍵。對其處理可利用油水相對密度差，由隔油井或建除油池進行處理。

　　對于動機械部分漏油和清洗機械進入水中的廢油，可用隔油井除油。對于用油工藝排油和固體燃料熱加工過程中產生的煤焦油，用除油池進行處理。除油池可建成平流式或斜板式，并可在池的出水一側的水面上安裝撇油機進行機械撇油。

　　3.稀氨水的回收處理

　　氮肥企業稀氨水如沒有很好的回收利用，必將對水體造成污染，既浪費資源，又污染環境。采用稀氨水處理回用技術，將有回收價值的稀氨水（固定氨的需加藥, 使之成游離氨）從頂部進入解吸塔，噴淋而下，經填料與上升的蒸汽逆流相遇，此時稀氨水中的游離氨進入蒸汽，飽含氣氨的蒸汽從解吸塔頂部逸出后，進入吸收塔，經吸收后制成產品氨水或氣氨回綜合回收塔。其工藝流程見圖1-3-13[4]。

圖1-3-13  稀氨水處理回用系統流程圖

　　4.NH4+-N廢水處理方法

　　對于NH4+-N廢水，國內目前主要采用生化法（A/O工藝）、汽提（吹脫）+生化法、離子交換法、化學沉淀+生化法、折點加氯法、液膜分離法等進行處理。氮肥企業選擇處理方法時，主要考慮處理工藝線路、運行費用、工程投資、運行的可靠性、操作管理方便、易維修等因素。

　　（1）生化法（A/O工藝）

　　生物硝化-反硝化處理NH4+-N廢水，是現階段較為經濟有效的方法。其工藝技術較為成熟，目前主要應用于城市污水處理。對于氮肥企業生化法應考慮碳源問題。其工藝流程見圖1-3-14[4]。

圖1-3-14  A/O工藝流程圖

　　（2）汽提（吹脫) +生化法

　　該處理工藝采用物理化學法去除高濃度NH4+-N，然后用生化法處理。對于高濃度NH4+-N廢水采用汽提是一種比較經濟的有效方法，可回收氨。

　　汽提（吹脫)法是將廢水的pH值調至11-13，然后通過氣液接觸將廢水中的游離氨吹脫至大氣中。吹脫有二次污染問題，對排出的污染物的最大地面濃度及最大濃度點距排氣筒的距離應按相應國家標準中指定的公式進行計算。當計算的結果確定氨的排放濃度超標時，需對吹脫尾氣進行處理，通常是采用酸噴淋吸收，經吹脫后的污水進入生化池。目前國內應用美國某公司生產的專用于治理NH4+-N廢水的菌種，它在好氧條件下，快速、有效地將NH4+-N硝化，從而使廢水中的NH4+-N濃度達到排放要求。其工藝流程見圖1-3-15[4]。

圖1-3-15  汽提（吹脫）+生化法工藝流程圖

　　（3）離子交換法

　　該法適用于低濃度的NH4+-N廢水，脫除效率可達90%-96%。采用特殊離子交換劑過濾層吸附，吸附后污水排出，離子交換劑飽和后，用鈉鹽解脫，其工藝流程見圖1-3-16[4]。

圖1-3-16  離子交換法工藝流程圖

　　（4）化學沉淀+生物法

　　該法可以處理各種濃度的NH4+-N廢水，尤其適用于處理高濃度氨氮廢水。在廢水中投加MgO和H3PO4，使之和氨氮生成難溶復鹽MgNH4PO4·6H2O(MAP)結晶沉淀，使MAP從廢水中分離，其產物可用于復合肥料(最好用廢H3PO4，減少處理成本)。廢水經化學沉淀法大幅度去除氨氮后，再經生物法處理，其工藝流程見圖1-3-17[4]。

圖1-3-17  化學沉淀+生物法處理工藝流程圖

　　（5）折點加氯法

　　該法可通過正確控制加氯量和對流量的均化作用，使廢水中NH4+-N得到去除，并具有消毒作用，該法由于加氯量大，一般將其作為深度處理采用。

　　（6）液膜處理法

　　該法采用高效選擇性透過膜，廢水中的NH4+-N選擇性透過膜，與膜外側的強酸反應，生成銨鹽（可作化肥）。

　　膜式氨氮脫除設備由中空纖維萃取柱和萃取劑循環裝置組成，萃取柱中中空纖維膜內走待處理液，膜外走萃取液，待處理液體經過循環，其中的氨氮進入萃取液中。液膜處理NH4+-N廢水的工藝流程見圖1-3-18[4]。

圖1-3-18  液膜處理法的工藝流程圖

　　（二）廢水處理實例

　　1.重油直接洗滌炭黑循環氣化法處理炭黑廢水

　　某化肥廠采用重油直接洗滌炭黑循環氣化法技術處理炭黑廢水。

　　在氣化爐高溫下，重油、氧、蒸汽氧化燃燒并裂化生成合成氨原料氣（水煤氣）。其中碳轉化率95%～97%，未轉化的即生成炭黑。炭黑的親油性優于親水性。利用原料重油直接洗滌高溫裂化氣，把大部分炭黑洗除，其余少量炭黑再利用親水性進行水洗，使夾帶在水中的油霧滴和炭黑形成的油炭團經水洗去除。原料油捕集炭黑后經加壓回氣化爐制氣，油炭團作燃料返回鍋爐。處理工藝流程如圖1-3-19[1]所示。

圖1-3-19  直接洗滌炭黑循環氣化法流程

　　主要技術指標：

　　處理量                     360t/d炭黑廢水；

　　處理后原料氣中炭黑含量與用水洗滌相同，炭黑含量均＜10×10-6；

　　處理后原料氣中烴含量       ＜5×10-6；

　　碳總利用率                 ＞99%；

　　電耗                       0.8kW•h/m3。

　　環境效益：使用重油直接洗滌炭黑，既保證原料氣凈化又消除了炭黑廢水排放。一次重油氣化的碳轉化率是95%，循環氣化則達到98%，若包括作燃料的油炭團，則碳總利用率達99%以上。

　　該技術適用于以重油為原料的合成氨廠。

　　2.中壓汽提-離子交換法處理合成氨工藝冷凝液

　　某化工廠在合成氨生產中，低變和甲烷化冷凝液含有氨800～1000mg/L，甲醇1000～2000mg/L，CO2和其他有機物1500～2000mg/L。把這種工藝冷凝液減壓后引入汽提塔塔頂，向下噴淋，與塔底引入的過熱蒸汽在塔內進行汽提，冷凝液中的易揮發介質從塔頂隨蒸汽一道排入大氣，汽提后的冷凝液經降溫、除雜質，再進入裝有陰陽離子交換樹脂的混床進行交換，除去陰陽離子，凈化后的水作鍋爐給水。由于常壓汽提法存在大氣污染，改用中壓汽提，汽提塔頂出口的氣體全部進一段爐，這樣就避免了大氣的污染，又可節約大量的熱能。處理流程如圖1-3-20[1]所示。

圖1-3-20  中壓汽提-離子交換處理工藝冷凝液流程

　　主要技術指標：

　　處理量            1200m3/d冷凝液；

　　處理后水質  達到高中壓鍋爐水質要求；

　　電耗              0.76kW•h/t。

　　環境效益：消除了汽提塔頂排放氣體（含氨、CO2、甲醇、甲胺等）的污染。塔頂氣體全部進入一段爐，使噸氨的能耗降低0.54×106kJ，每年可回收精制水32萬t。

　　該技術適用于大型合成氨廠。

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