工业循环水杀菌灭藻剂
 
  您现在的位置是:首页 >> 技术专栏 >> 技术文章
丙烯腈装置废气污水处理技术与设备改进

                        丙烯腈装置废气污水处理技术与设备改进
                         杨郁满1,孙铁1,张素香1,许幸发2
    ( 1. 辽宁石油化工大学机械工程学院,辽宁抚顺113001;2. 抚顺石化公司腈纶化工厂,辽宁抚顺113009)
    摘要: 采用日本巴布柯克-日立公司工艺技术,对废水焚烧炉进行改造; 优化废水处理方式,对低质量浓度污水进行处理后进行回用; 与环境工程公司合作,共同研究开发废水处理工艺,对污水处理场进行改扩建。技术与装置改进后,废气中非甲烷烃痕量排放,废水外排量和新鲜用水量明显减少,污水处理场出水达标排放,产生良好的经济效益和环境效益。
    关键词: 丙烯腈废气; 丙烯腈污水; 废水焚烧炉; 污水处理场
    中图分类号: TQ09 文献标志码: A 文章编号: 0253 - 4320( 2014) 01 - 0126 - 03
    辽宁某腈纶化工厂是我国大型石油化工化纤企业,现有1 套丙烯腈、腈纶联合生产装置。该厂丙烯腈装置1990 年建成,工艺路线采用美国BP 公司的丙烯氨氧化法专利技术。技改前丙烯腈废气来源于2 处,一是吸收塔废气,污染物含AN( 丙烯腈) 、非甲烷烃和CO2; 二是丙烯腈废水焚烧炉尾气,含SO2、NOx和CO2。丙烯腈污水( 包括生产废水和清净下水) 中主要污染物为CODCr、石油类、氰化物、氨氮和SS。丙烯腈污水依次经过四效蒸发系统、废水焚烧炉、污水处理场处理后外排或回用。丙烯腈装置在2004 年和2006 年进行了2 轮扩能改造,生产能力由最初的5 万t /a 达到9. 2 万t /a,污染物产生量相应增加。该厂针对污染物处理瓶颈问题,改进处理技术,改造处理装置,提高了处理能力,改善了处理效果。
    1· 改进前存在的问题
    1. 1 吸收塔尾气非甲烷烃超标排放
    丙烯腈装置扩能改造后吸收塔尾气中非甲烷烃的排放质量浓度为4 330 mg /m3,超过国家《大气污染物综合排放标准》二级标准限值( 120 mg /m3 ) [1]。
    1. 2 清洁下水直排问题
    丙烯腈装置在生产过程中产生2 股废水: 一是生产废水和生活污水经污水处理场处理后排出; 二是脱盐水站、净化水站、空分站产生的假定净水( CODCr < 60 mg /L) 直接排出,扩能改造后这部分废水流量可达到170. 76 m3 /h,既不符合环保原则,也浪费了大量的水资源。可以采取一定措施,将这部分水进行再处理后回用。
    1. 3 污水处理场排放超标
    由于国内丙烯腈生产废水的处理存在技术难关,污水处理问题一直是瓶颈问题[2]。化工厂原有1 座处理能力为250 m3 /h 的污水处理场,处理工艺为厌氧/好氧/生物碳三级处理工艺,主要处理含丙烯腈、DMF( 二甲基酰胺) 等污染物的生产废水。
    由表1 中数据相比较可以看出,污水处理场出水部分污染物质量浓度不能满足《辽宁省污水与废气排放标准》( DB 21-60—1989) 二级标准的要求,主要包括CODCr和氨氮等。
             
    2· 技术与装置改进方案
    2. 1 废水焚烧炉改造
    丙烯腈废水焚烧炉是焚烧含丙烯腈、乙腈、氢氰酸及硫胺等高浓度有机废水的装置,炉膛温度950℃,正常焚烧废水量为5. 5 t /h 左右。该装置于1990 年11 月与丙烯腈装置同时投用。腈纶厂采用日本巴布柯克-日立公司工艺技术对废水焚烧炉进行改造,将吸收塔尾气和装置废液采用多级分级焚烧法进行焚烧处理。将丙烯腈装置的2 个废气排放源减少为1 个,使排放的非甲烷烃类为痕量。该技术的工艺流程为: 丙烯腈装置吸收塔尾气进入水封罐后,再进入AOG 加热器进行预热,然后分3 股进入焚烧炉喷嘴; 丙烯腈及辅助装置的废水也分3 股进入焚烧炉喷嘴; 助燃空气用鼓风机升压,再进入空气加热器用蒸汽预热至170℃,导入焚烧炉; 焚烧炉烟气经余热炉回收热量后,从烟囱排入大气; 二级脱盐水经脱氧后,利用烟气预热,进入废热锅炉产生4. 0 MPa 过热蒸汽。
    2. 2 低质量浓度污水回用技术改进
    腈纶厂对低质量浓度污水处理至CODCr <30 mg /L 后,用于循环系统补充水和厂区绿化用水。处理工艺为: 假定净水—调节池—气浮池—精密过滤罐—臭氧发生器—活性炭滤罐—回用。具体参数为: 1 座1 000 m3 的调节池,1 座100 m3 /h 的气浮池,2台50 m3 /h 的精密过滤罐,2 台臭氧发生器,2台活性炭滤罐。此改造总投资250 万元,其中建筑工程投资70 万元,设备投资180 万元。
    2. 3 污水处理场装置改进
    腈纶厂与上海工大科技园环境工程有限公司合作,共同研究开发丙烯腈废水处理工艺( 化学氧化混凝沉淀、缺氧、生物流化、硝化、生物碳工艺路线) ,对原有污水处理装置进行改扩建,新增污水处理单元,调整污水处理流程。该套污水处理方案的工艺流程见图1。由于该污水处理流程为国内首例,腈纶厂为首家采用单位,存在一定风险,工程按照“一次整体设计、二期分步建设”,即一次完成整体工程设计,第一期建设规模为总体设计规模的50%( 125 m3 /h) ,待实际运行验证后,再进行第二期( 125 m3 /h) 的建设。项目总投资1 570 万元,一期投资1 127 万元。

    2. 3. 1 污水处理场改造建设
    增建1 座10 m × 5 m × 3. 5 m 的调酸池,并配3台污水提升泵; 增加8 台化学氧化反应器; 增建4 座6 m × 6 m × 8. 7 m 的高效沉淀池; 增建2 座18 m ×13 m × 6. 5 m 的缺氧池; 增建12 座6 m × 6 m ×6. 5 m 的生物流化池; 增建2 座18 m × 22 m ×6. 5 m 的硝化池; 增建4 座6 m × 6 m × 6 m 的污泥沉淀池; 增建1 座5 m × 4 m × 2. 5 m 的集泥池及2台污泥提升泵; 原污水处理场的8 台活性炭塔移位;增建2 座储罐( 总容积250 m3 ) 作为事故罐; 增设污水处理装置的加药系统; 拆除原污水处理设施中的中和塔。
    2. 3. 2 工艺各部分具体设计原理、参数
    ( 1) 化学氧化混凝沉淀
    来自沉淀池的污水和30% 来自调节池的污水,在调酸池中混合,调节pH 达到3 ~ 4。调酸池中加入一定量的聚铝铁溶液,以增加絮凝效果,再将污水送入化学反应器的底部进水口。反应器内有铁屑、焦炭及铁钯催化剂组合材料。反应器内通入压缩空气进行曝气。污水进入反应器后,反应器内填料本身发生了氧化还原反应,铁是阳极,碳是阴极,污水是电解质,构成无数个微电池电路。污水从化学氧化反应器出水后靠重力流入管式静态器,加入NaOH调节pH 为8. 0 ~ 8. 5,碱性的污水中生成Fe( OH)3活性胶性絮凝剂,以及聚铝铁溶液,具有较强的絮凝沉淀效果。它使污水中的悬浮物、低聚合物和微电池反应中产生的不溶物共沉而去除。高效沉淀池的沉淀污泥由底部排泥管排入污泥浓缩池,上清液通过流水堰流入缺氧池。在化学氧化混凝沉淀过程中需要加入浓硫酸、聚铝铁溶液和NaOH。
    ( 2) 缺氧反应
    污水从高效沉淀池出来流入缺氧池。池上部安装1. 5 m 高的半软性组合材料,底部设置曝气管,污水呈S 型流动,缺氧池中大量微生物将污水中颗粒物和胶体物质截流并吸收,将大分子物质、难于降解的物质转化为易于生物降解的小分子物质,进一步去除CODCr。    
    ( 3) 生物流化反应
    生物流化反应池采用液气并流向上的流动方式,依靠空气的升液作用,使载体粒子和污水在容器内翻动,在供养充分的情况下进行良好的生化处理。生物流化反应池对流体混合性能好、生物浓度高、传热传质效果好,生物膜颗粒的剧烈运动和碰撞使生物膜表面不断更新,生物膜表面的微生物处理效率高,不需要污泥回流,耐负荷变化能力较强。
    ( 4) 硝化反应
    污水从生物流化反应池出来流入硝化池,污水在池内呈S 形流动,池内安装半软性组合填料高3m,底部用可变性微孔曝气头进行曝气。生物硝化包括2 个步骤,第一步是由亚硝酸菌将氨氮转化为亚硝酸盐,第二步则由硝酸菌将亚硝酸盐进一步氧化为硝酸盐。硝化反应适宜的pH 为7. 0 ~ 8. 0,亚硝酸菌适宜的生长温度为35℃,硝酸菌适宜的生长温度为35 ~ 45℃。 
    ( 5) 沉淀、污泥回流和生物碳塔
    硝化反应处理后的污水进入沉淀池,沉淀池底部沉淀污泥排入集泥池,上清液流入生物碳塔。
    ( 6) 曝气量
    缺氧池为0. 125 m3 /min,生物流化反应池为58. 3 m3 /min,硝化池为92. 7 m3 /min。
    3· 技术与装置改进效果
    3. 1 废水焚烧炉改进效果
    由表2 中数据对比看出,该设施改造后废气中非甲烷烃已基本处理至微量,解决了丙烯腈装置吸收塔尾气排放的非甲烷烃超标问题,对丙烯腈装置产生明显的环境效益。
           
    3. 2 低质量浓度污水回用效果
    此改造项目建成实施后,废水外排量及新鲜水用量减少了100 m3 /h,中水回用于循环水系统70m3 /h,用于厂区绿化、道路冲洒等30 m3 /h。
    3. 3 污水处理场装置改进效果
    从污水处理场扩建工程实施前后的情况来看,污水处理场改扩建一期工程完成后,CODCr排放浓度由原来的< 500 mg /L 降至< 300 mg /L,CODCr排放量削减接近一半; 二期工程试运行期间CODCr降至< 200 mg /L,正式运行后,从监测点测试数据来看,由丙烯腈装置排出的废水,在经过四效蒸发系统、废水焚烧炉和改进后的污水处理场后,污水中的主要污染物含量大大降低,CODCr降至设计指标< 100 mg /L,氨氮降至设计指标< 15 mg /L,排放量大幅度削减。使得排入沈抚灌渠的处理后废水外排污染物浓度满足DB 21-60—1989 二级标准的要求。
    4 ·结语
    采用日本巴布柯克-日立公司工艺技术,对废水焚烧炉进行改造,将吸收塔尾气通入其中处理,使非甲烷烃痕量排放; 建设新装置处理低质量浓度污染物废水回用,大大减少废水外排量和新鲜用水量;改扩建污水处理场,研发新工艺,使原本CODCr和氨氮超标的处理后污水达标排放。通过3 方面的技术和装置的改进与实施,既使废气和污水达标排放,又节约了用水量,降低了能耗和物耗,提高了经济效益和环境效益。
参考文献
[1]国家环境保护局. GB 16297—1996. 大气污染物综合排放标准[S]. 北京: 中国标准出版社,1997.
[2]何学萍. 丙烯腈装置废水综合治理探讨[J]. 化学工程与装备,2011,( 9) : 222 - 224. 


关闭窗口


Copyright (c) 2004 水处理化学品网 All rights reserved. E-mail: fsp214@126.com 
联系电话:0371-63920667 传真:0371-63696116 地址:郑州市丰产路21号世纪城东19D
版权说明:本站部分文章来自互联网,如有侵权,请与信息处联系

豫ICP备10204082号-13