對于高NH3-N廢水的處理技術(shù)可以分為2大類(lèi)：一類(lèi)是物化處理技術(shù)，如吹脫法、MAP法、折點(diǎn)加氯法、膜吸收法、蒸氨法等;另一類(lèi)技術(shù)是以生化為主的生物脫氮技術(shù)，如厭氧氨氧化技術(shù)、AO或AAO法、膜生物反應器法等。鑒于高NH3-N廢水的特點(diǎn)，單一的、傳統的技術(shù)難以對其進(jìn)行有效處理，因此多專(zhuān)業(yè)技術(shù)的組合應用、技術(shù)的突破升級勢在必行。本文以某化工廢水處理工程中的蒸氨系統為研究對象，對其工藝流程及運行效果做了詳細的分析說(shuō)明，并以回收氨水濃度為評價(jià)指標，通過(guò)正交試驗研究了蒸氨塔的最佳工況。

　　1、工藝介紹

　　某化工企業(yè)，主要產(chǎn)品為化工催化劑，其生產(chǎn)產(chǎn)生廢水具有含銅、含NH3-N濃度高、鹽度高、可生化性差、呈堿性等特點(diǎn)。原水水質(zhì)及最終排放要求見(jiàn)表1。

　　根據廢水水質(zhì)特點(diǎn)，考慮長(cháng)期運行的經(jīng)濟性，高效性，采用廢水處理工藝見(jiàn)圖1。

　　其中作為核心單元的蒸氨系統工藝流程見(jiàn)圖2。由圖2可知，廢水首先經(jīng)過(guò)管道混合器，向廢水中投加NaOH調節廢水pH值在9~10.5范圍，之后廢水經(jīng)貧廢水換熱器，與從蒸氨塔底排出的蒸氨廢水換熱，將原廢水加熱到60℃，然后送至廢水加熱器用飽和蒸汽將原廢水加熱到90℃后進(jìn)入蒸氨塔。蒸氨塔采用直接蒸餾方式，原廢水從塔頂部進(jìn)入設備，同時(shí)塔底通入飽和蒸汽直接將廢水中的氨蒸出，蒸出的氨汽入蒸氨塔塔頂分縮器，用循環(huán)水冷卻，冷凝下來(lái)的液體入蒸氨塔頂作回流，未冷凝的氨汽進(jìn)入氨水冷凝冷卻器，再用循環(huán)水將氨汽冷凝冷卻成濃氨水至濃氨水槽。蒸氨塔底排出的蒸氨廢水在廢水換熱器中與原廢水換熱后，溫度降至約70℃進(jìn)入廢水冷卻器，用循環(huán)水冷卻至40℃以下后至后續處理系統。

　　蒸氨塔作為該系統的核心單元，采用大孔導向篩板式蒸氨塔，其具有液面梯度小、鼓泡均勻、返混小、抗堵能力強等優(yōu)點(diǎn)。其設備由塔底儲液段、加熱蒸餾段、分縮器3段組成，其中加熱蒸餾段，總共含有篩板31層，分縮器換熱面積10m2。在塔體各段分別設有液位計、壓力變送器及溫度變送器檢測蒸氨塔的運行狀況，其正常生產(chǎn)工藝指標見(jiàn)表2。

　　2、運行工況分析

　　2.1 正交試驗設計

　　蒸氨塔運行的效率主要通過(guò)通入蒸氨塔的蒸汽流量及廢水pH值來(lái)控制，所以在蒸氨的操作中應嚴格控制蒸氨塔底部溫度，分縮器出口溫度等指標。為了分析各指標對蒸氨塔運行效果的影響，采用正交試驗設計的方法，安排多因素試驗，尋求最優(yōu)水平組合，同時(shí)評價(jià)各因素對結果的影響顯著(zhù)水平。

　　系統運行中，控制原廢水pH值在9~10范圍內，調節通入蒸氨塔的飽和蒸汽量控制塔底溫度，調節分縮器冷凝水通入量控制液氨管溫度，以進(jìn)水流量、塔底溫度、液氨管溫度為因素，以蒸出濃氨水的濃度為目標值，采用四因素三水平的正交試驗表L9(34)進(jìn)行正交試驗，設計表頭見(jiàn)表3。

　　2.2 結果分析

　　通過(guò)對各因素做不同的組合運行分析，得出正交試驗結果見(jiàn)表4。正交試驗設計中空列用來(lái)估算試驗誤差。

　　正交試驗方差分析見(jiàn)表5。對試驗設計進(jìn)行極差分析可知，對于目標值，試驗中極差分別為RC=10>RB=2.6>RA=1.3，則在選定各因素對目標值的影響作用為C>B>A。在這幾組組合參數中對產(chǎn)生氨水濃度最佳水平搭配為A2B1C1，即進(jìn)水量2.5m3/h，塔底溫度105℃，液氨管溫度50℃。

　　由表5結果可以看出，對目標值的影響，因素C高度顯著(zhù)，因素B較顯著(zhù)，因素A略有影響。分析結果同極差分析結果一致。由以上分析結果同時(shí)考慮到設備承擔負荷，確定選用最佳的因素水平組合為A2B1C1。

　　3、運行效果

　　采用確定的最佳因素組合作為設備的運行參數，嚴格控制系統運行。分別取原廢水、蒸氨廢水NH3-N濃度及產(chǎn)生的濃氨水NH3-N濃度作為指標進(jìn)行監測，結果見(jiàn)表6。

　　由表6可以看出，采用蒸氨塔對高NH3-N廢水進(jìn)行預處理，NH3-N去除率可達到90%以上，處理后的廢水NH3-N質(zhì)量濃度小于80mg/L，大大降低了該廢水后續處理的難度及后續廢水處理系統的負荷。同時(shí)產(chǎn)生高濃度純氨水，可回用于產(chǎn)線(xiàn)或作為產(chǎn)品，具有較好的經(jīng)濟價(jià)值。

　　4、設備運行異常問(wèn)題及對策

　　4.1 蒸餾塔塔底壓力高

　　正常運行條件下，蒸氨塔底部壓力在15~50kPa范圍內，當壓力超過(guò)上限值，說(shuō)明設備出現了問(wèn)題，需要立刻停止蒸汽吹入，查明原因。經(jīng)過(guò)運行分析，該問(wèn)題可能是由于設備堵塞，通入的蒸汽無(wú)法正常排出導致塔內部憋壓所致。

　　造成此問(wèn)題的主要原因及解決辦法有以下4個(gè)方面：

　?、偻ㄈ胝羝窟^(guò)大，應協(xié)同蒸汽流量、塔底溫度等數據綜合分析，合理控制蒸汽量;

　?、诮Y合塔頂部壓力數據，若塔頂部壓力升高，說(shuō)明液氨管內液氨排放不暢，有液封或氨水冷凝冷卻器堵塞，應立刻排查濃氨水管道及冷凝冷卻器;

　?、鄯挚s器堵塞，需打開(kāi)分縮器上封頭對其進(jìn)行檢查疏通;

　?、芩w篩板堵塞，由于廢水含鹽量過(guò)高，長(cháng)期運行會(huì )造成鹽分在篩板上析出，因此對于此類(lèi)問(wèn)題，需通入弱酸性液體，對塔體進(jìn)行浸泡，溶解固結在篩板上的鹽分。

　　4.2 液氨管溫度不穩定

　　由正交分析可知，液氨管溫度對蒸氨塔運行效果具有十分顯著(zhù)的影響，因此需嚴格控制此處溫度。設備安裝時(shí)，由于整個(gè)塔體較高，為了便于操作及觀(guān)察，液氨管溫度變送器安裝在了高3m操作平臺位置，液氨管較長(cháng)，受環(huán)境溫度及塔體內狀況變化影響大。因此為了減少該處溫度的波動(dòng)，獲得適宜的濃氨水濃度，除對液氨管進(jìn)行保溫處理外，在分縮器循環(huán)冷卻水管路上增加同溫度變送器聯(lián)動(dòng)的電動(dòng)控制閥，自動(dòng)通入冷卻水的量從而達到自動(dòng)調節液氨管溫度的目的。

　　5、結論

　　(1)以某化工廢水處理工程實(shí)例為背景，詳細介紹了其中蒸氨系統的工藝流程及原理，蒸氨塔采用直接蒸氨的方式，同時(shí)設備采用大孔導向篩板，避免了常規篩板塔的一些不足。蒸氨工藝成熟可靠，流程簡(jiǎn)單，操作方便，作為高NH3-N廢水的預處理具有很大的推廣價(jià)值。

　　(2)外界對蒸氨塔運行的影響因素較多，因此以蒸氨塔進(jìn)水流量、塔底溫度、液氨管溫度為因素，以回收濃氨水濃度為目標值，建立正交試驗，通過(guò)極差分析及方差分析得出，對蒸氨塔運行的影響程度依次為液氨管溫度、塔底溫度、進(jìn)水流量。同時(shí)篩選出了蒸氨塔的最佳運行工況：進(jìn)水量2.5m3/h，塔底溫度105℃，液氨管溫度50℃。

　　(3)在最佳運行工況下對高NH3-N廢水進(jìn)行處理，NH3-N去除率可達到90%以上，處理后的廢水NH3-N質(zhì)量濃度小于80mg/L，大大降低了該廢水后續處理的難度及后續廢水處理系統的負荷。同時(shí)系統產(chǎn)生的副產(chǎn)物濃氨水NH3-N質(zhì)量分數可達到15%以上，可回收利用或作為產(chǎn)品，具有很大的經(jīng)濟價(jià)值。( >

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