高濃度氨氮廢水來源甚廣，如合成氨、煤炭焦化、石油化工、制藥、食品生產(chǎn)等均產(chǎn)生大量高濃度氨氮廢水，這類廢水不僅會(huì)引起水體富營養(yǎng)化，造成水資源污染，而且給水處理回收利用帶來很大的困難，甚至?xí)䦟?duì)人體和各種生物產(chǎn)生毒害作用［1］。
本文主要討論蒸氨法在處理煤氣化工藝產(chǎn)生的工業(yè)廢水中的應(yīng)用，煤氣化生產(chǎn)工藝在現(xiàn)代工業(yè)應(yīng)用中已經(jīng)十分成熟，大約有二十多種，其生產(chǎn)過程主要包括以下環(huán)節(jié) ：原煤準(zhǔn)備、氣化單元、變換單元、酸性氣體脫除單元 [2]。其中，氣化單元產(chǎn)生的粗煤氣進(jìn)行急冷和洗滌過程會(huì)產(chǎn)生大量的廢水，這些廢水成分復(fù)雜，氨氮含量很高，一經(jīng)排放會(huì)對(duì)生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生長期危害 [3]。
1 裝置簡介
本蒸氨裝置建成后為連續(xù)運(yùn)行生產(chǎn)，處理原料為變換系統(tǒng)汽提尾氣產(chǎn)生的低溫凝液、變換尾氣進(jìn)入酸性火炬系統(tǒng)產(chǎn)生的酸性火炬氣凝液和煤氣化廢水閃蒸后的閃蒸汽體進(jìn)入高壓富氫火炬系統(tǒng)產(chǎn)生的高壓富氫凝液。
本裝置適用三種操作工況 ：
工況一 ：僅適用以變化系統(tǒng)產(chǎn)生的汽提尾氣凝液作為進(jìn)水。
工況二 ：在工況一基礎(chǔ)上，考慮酸性氣火炬凝液進(jìn)入蒸氨系統(tǒng)。
工況三 ：在工況一基礎(chǔ)上，考慮高壓富氫火炬凝液進(jìn)入系統(tǒng)。采用單塔加壓側(cè)線抽出汽提工藝，流程簡單，操作方便，能耗低，酸性水經(jīng)過凈化，可達(dá)到回用指標(biāo)，送至下游裝置進(jìn)行處理 ；汽提塔側(cè)線采出富氨氣，經(jīng)三級(jí)分凝和氨吸收生成 20%（wt）氨水，送至其他裝置回用。
2 工藝原理及流程
2.1 工藝原理
本 裝置 處 理的 原 料 廢水 主 要是 含 NH4HS、(NH4)2CO3、NH4HCO3 等銨鹽水溶液，這些弱酸堿鹽在水中產(chǎn)生游離態(tài)硫化氫、氨和二氧化碳分子，是化學(xué)平衡、電離平衡和相平衡共存的復(fù)雜體系，影響體系平衡的主要因素是濃度和分子比。對(duì)原料廢水進(jìn)行加熱可促進(jìn)水解作用，使游離的硫化氫、氨和二氧化碳分子增加，在適當(dāng)條件下游離分子可從液相轉(zhuǎn)入氣相，從而達(dá)到去除廢水中氨氮的目的。汽提過程中存在如下化學(xué)平衡 ：
2.2 工藝流程
來自裝置外的變換凝液和酸性氣火炬凝液進(jìn)入原料水槽，高壓富氫火炬凝液進(jìn)入緩沖水槽，兩種廢水經(jīng)離心泵升壓后送入加壓汽提塔，在塔底用蒸汽進(jìn)行加熱汽提，塔頂酸性氣送入酸性火炬系統(tǒng)，塔釜凈化水送至污水處理工段。加壓汽提塔側(cè)線采出富氨氣經(jīng)三級(jí)分凝處理后送入氨氣吸收塔，洗滌水從氨氣吸收塔頂部進(jìn)入與氨氣在塔內(nèi)逆流接觸進(jìn)行氨氣吸收，產(chǎn)生的氨水進(jìn)行回收濃縮，直至氨水合格后送至氨水罐待售。工藝流程如圖 1 所示。
3 處理效果討論
本蒸氨裝置處理原料為變換低溫凝液、高壓富氫火炬凝液和酸性火炬凝液，處理量為 30 m3/h，經(jīng)蒸氨處理后送去污水處理工段進(jìn)行后續(xù)處理。本次以蒸氨裝置運(yùn)行中的某一段時(shí)間運(yùn)行情況進(jìn)行分析討論，主要分析其高氨氮廢水處理后期氨氮含量的變換情況，其氨氮運(yùn)行分析如圖 2 所示。
由圖 2 可知 ：變換 / 酸性火炬凝液原料氨氮含量非常高，在 20 000~40 000mg/L 之間，且數(shù)值波動(dòng)比較大，這與酸性火炬系統(tǒng)介質(zhì)復(fù)雜性和多樣性有很大關(guān)系，凝液氨氮含量波動(dòng)原因需進(jìn)一步做大量原料分析才能確定 ；高壓火炬凝液原料氨氮含量比較穩(wěn)定，一般在 5 000 mg/L 左右，這是因?yàn)楦邏夯鹁嬷饕獮槊簹饣ざ闻欧�，原料成分單一，故氨氮含量波�?dòng)不大 ；兩種廢水經(jīng)蒸氨處理后氨氮含量明顯降低。
本次隨機(jī)選取五天原料廢水和處理后凈化水氨氮含量作為參考，討論本裝置對(duì)廢水氨氮去除效果，水中氨氮含量單位為 mg/L。分析數(shù)據(jù)如表 1 所示。
由表可知 ：兩種高濃度氨氮廢水混合進(jìn)入蒸氨系統(tǒng)處理后，其凈化水氨氮含量＜ 30 mg/L，氨氮去除率達(dá)99% 以上，且氨氮含量水平穩(wěn)定，由此可知蒸氨法在處理高濃度氨氮廢水效果非常明顯。
由以上運(yùn)行數(shù)據(jù)及結(jié)果可知，蒸氨法在處理高濃度氨氮廢水效果明顯，氨氮去除率高，流程簡單，易于操作，為工業(yè)應(yīng)用提供了很好的實(shí)踐基礎(chǔ)。
4 問題及建議
本裝置目前運(yùn)行還存在以下問題 ：一是裝置處理能力偏小，處理量為 30 m3/h，這是設(shè)計(jì)瓶頸問題，暫時(shí)不能有效改善，建議后續(xù)應(yīng)用根據(jù)自身需求合理提高設(shè)計(jì)處理量 ；二是氨水產(chǎn)品品質(zhì)不穩(wěn)定，雜質(zhì)較多，需繼續(xù)優(yōu)化調(diào)整工藝操作參數(shù)，改善產(chǎn)品質(zhì)量 ；三是管線易結(jié)晶，尤其在冬季結(jié)晶風(fēng)險(xiǎn)更大，嚴(yán)重影響蒸氨裝置穩(wěn)定長周期運(yùn)行，建議根據(jù)需求在管線易結(jié)晶增處增加電伴熱或蒸汽伴熱，防止管線結(jié)晶堵塞。
作者：薛云峰，張 超，楊 榕
