一體化凈水器在合成氨造氣廢水處理回用中的應
瀏覽： 發布日期：2017-04-17
摘 要： 合成氨造氣廢水懸浮物高，含有氰化物、硫化物、揮發酚和氨氮等。其處理方法多采用沉淀、冷卻、 生化工藝。選用一體化凈水器和雙層曝氣生物濾池處理造氣廢水，不但可提高回用水質，達到了《污水綜合排放 標準》（GB 8978-1996）的一級標準；還能減少處理運行能耗和工程占地。為老企業合成氨造氣廢水的處理改造提 供了新途徑。
關鍵詞：合成氨造氣廢水；一體化凈水器；雙層曝氣生物濾池
合成氨造氣是用水大戶之一。以無煙煤或焦炭 為原料生產合成氨時，每生產1 t合成氨可排出造 氣廢水50～80 t。其廢水來源于洗氣箱和洗滌塔對 造氣氣爐產生的半水煤氣的噴淋、洗滌與冷卻水。 造氣廢水中所含主要污染物有煤粒類懸浮物、氰化 物、硫化物、揮發性酚和氨氮等。半水煤氣的噴 淋、洗滌與冷卻對水質的要求不高，處理方法多采 用沉淀、冷卻閉路循環和沉淀、冷卻、生化閉路循環二大類。考慮到造氣廢水中含有較多的氰化物和 硫化物等有毒有害成分經冷卻塔揮發到大氣中可能二次污染，研究者對吹脫等方法進行了研究。上述各工藝在不同的時期對造氣廢水的回用處理中都起到了一定的作用。隨著技術的不斷發展，一些新設備在造氣廢水處理中得到了應用，如一體化凈水器和雙層曝氣生物濾池的應用，大大提高了處理效率 和水質，同時減少了過程單元和工程占地面積，節省了運行能耗。本文介紹一種以預沉調節池為先、 一體化凈水器為主，雙層曝氣生物濾池為輔的典型工藝，及其工作原理、作用、特點，以供參考。
1.造氣廢水處理回用工藝
沉淀、冷卻、生化閉路循環的造氣廢水處理,該工藝的沉淀和生化單元分別采用一體化凈水器和雙層曝氣生物濾池，其特點有：
（1）與常規處理工藝相比，一體化凈水器和管 道混合器，替代了平流沉淀池和斜管沉淀池，提高 了處理效率和水質，節省了占地面積。由于一體化凈水器較高，出水可以直接流入后續處理單元，省 去了二、三級泵，節省了運行能耗。
（2）采用了兩級疊加的旁流曝氣生物濾池，可 根據水質平衡決定處理水量，脫氮效果好，不用后 續過濾或沉淀設備，管理方便。生物濾池反洗水與 污泥干化排水都流回集水井，并參與再處理，基 本實現了廢水零排放。
2 一體化凈水器
所謂一體化凈水器是利用與分列式凈水設施相 同的設計參數，將幾個水處理單元有機地組合在一臺凈水設備中，以達到節省占地面積，減少中間水 泵與水池、降低運行能耗、節省運行成本和投資的目的。目前國內一體化凈水器發展很快，各種鋼結構和鋼筋砼結構的都有。在造氣水處理中主要是用 YZJ型一體化高濁度凈水器來實現除濁目標。
2．1 YZJ高濁度一體化凈水器原理
YZJ高濁度一體化凈水器是將旋流反應室、澄清室、斜管沉淀室、潷渣裝置、沉泥與排泥系統等6項水處理單元豎向排列組合成的一體化除濁設備。根據不同水質，采用不同的設計參數，可將原水濁度的質量濃度從大于10 000 mg／L一次降到小 于20 mg／L。在處理沖灰沖渣水和黃河水中都獲得成功運用。YZJ高濁度一體化凈水器結構見圖2。
（1）反應。投加了混凝劑或助凝劑經管道混合 器混合的混合水從進水管進入旋流反應室旋流上升 反應。由于反應室的截面由小到大的變化，隨著水 流上升，絮凝體不斷長大，水流流速不斷減小，減 弱了水流對絮凝體的剪力，使之不被破壞，有利于 絮凝體迅速長大到可沉降的程度。
（2）懸浮澄清。在反應室頂部設中央輸泥斗， 由于它的阻隔，將剩余污泥送入泥斗與反應室內的 絮凝體分開。由于反應室內水流呈升流狀態，使絮 凝體形成懸浮狀的懸浮層。懸浮層對新來水中的懸 浮物進行吸附、過濾、沉淀作用，使絮凝體不斷長 大到可沉淀的尺度，并且可以吸附一定數量的油類 和有機物，起到一般反應室所起不到的作用。反應 水繼續上升進入設在反應室上面的澄清室進行第一 次澄清，并為在更上部的斜管沉淀室配水。
（3）斜管沉淀。澄清水從澄清室上升進入斜管 沉淀室，由于斜管濕周大，水力半徑小，每根斜管 就是一個小沉淀室，沉淀效率高于澄清室，將澄清 室沉不下來的更細的絮凝體沉淀下來，進入澄清 室，進一步反應成大絮凝體沉淀下來。沉淀水經清 水區流入集水系統，出水管排出。
（4）排泥。泥斗設在反應室外圍，通過中央輸 泥斗與反應室內的懸浮層相通。斗頂設澄清水管， 當開啟澄清水管閥門適量排水時，懸浮層中的剩余 活性污泥便不斷地經過中央輸泥斗進入泥斗沉淀下 來，再經過集泥管與自動排泥閥排出。排泥閥的排泥周期和排泥歷時可調。由于泥斗容量大，泥在泥 斗中的停留時間長，澄清水管排出的澄清水可流入 清水池回用。
（5）排渣。集水管為淹沒式出水，使水中沉不 下去的輕質顆粒浮在水面上，通過排渣系統排出。
2．2 YZJ高濁度一體化凈水器的特點
YZJ高濁度一體化凈水器，工藝流程合理，結 構簡單，占地面積小，設備容量大，二級沉淀，能 適應高濁度和較惡劣的污水水質，出水水質好，排 泥周期長。設備高，出水可以直接進入后續設備， 省去了中間提升設備與調節構筑物。排泥閥用時間 繼電器來控制排泥周期與排泥歷時，實現了簡單的 自動運行。
3 雙層曝氣生物濾池
3．1雙層曝氣生物濾池結構
在循環水量較大，前級YZJ高度高于10 m的 條件下，為了節省占地，可將2個生物濾池疊加設計，串聯運行。進水管在上層濾池的下方進水，反向過濾。濾 后水從中間出水管Ⅰ引入下層濾池下向過濾，從出 水管Ⅱ流入清水池。鼓風機供風，由供風管分別從 兩池下方配風。清水池反沖洗水泵供應反洗水，從 反沖洗進水管分別進入濾池，反應水從反沖洗排水 管Ⅰ、Ⅱ排出。
3．2雙層曝氣生物濾池特點
（1）有機負荷高，處理能力大，省去了二沉池。池內采用高比表面積、易掛膜的細顆粒陶粒濾料，單位體積內的生物量高達10～15 g／L，容積負荷遠高于傳統工藝。同時由于濾料對懸浮物的高效吸咐與截留作用，無需二沉池，減少了占地面積，降低了造價。
（2）除污功能強，出水質量高。由于二級曝氣生物濾池的特殊結構和運行方式，其生物膜呈現了 優勢菌種在不同空間位置上的“生態分布”特征，使 其同時具有去除有機物，硝化和反硝化等多種功 能，出水水質好。如曝氣生物濾池出水中ρ（NH 3 － N）＜1 mg／L，這是其它工藝較難達到的指標。 （3）工藝流程短，氧利用率高，維護管理方 便，處理成本低。曝氣生物濾池的曝氣量遠低于生 物接觸氧化法，一般比活性污泥降低30％~40％。
（4）串聯運行，兩段疊加結構，占地面積小。
4 結語
一體化凈水器開發于上世紀70年代，90年代 得到發展。特別是在一些環保公司中為了適應鋼結構與玻璃鋼結構的需要，大力發展一體化凈水設備。它可將多道水處理單元有機地組合在一臺設備 中，最常見的有除濁設備，除鐵、錳設備，廢水處 理設備和膜技術與常規凈水設備的組合體等。一體 化凈水設備可使工程項目上馬快、占地少、能耗 低、容易實現自動化運行和管理方便。目前，單臺制水量為800 m3／h的YZJ型高濁度一體化鋼結構 凈水器已經在水城鋼鐵公司運行；在內蒙巴顏淖爾 已經成功地將含砂的質量濃度從7．8 kg／m3的黃河 水一次降到小于5 NTU；在內蒙東能化工廠的合成 氨造氣廢水處理中一次將濁度的質量濃度從3 000 mg／L降到46 mg／L；在四川鴻鶴化工廠的沖灰沖 渣水處理中一次將濁度的質量濃度從20 kg／m3降 到小于40 mg／L。
合成氨造氣廢水的閉路循環處理中采用水處理組合工藝和一體化凈水設備及雙層曝氣生物濾池，確保了循環水水質，從曝氣生物濾池排放的水可符合《污水綜合排放標準》（GB8978－1996）的一級排放標準。特別是一體化凈水器的使用，在當今土地十分寶貴的條件下給老企業改造提供了方便條件。