沈宏偉

(山西省化工設(shè)計(jì)院,山西 太原 030024)

合成氨造氣工段產(chǎn)生的原料氣有水煤氣和半水煤氣，它們溫度很高并且含有大量的粉塵，后續(xù)工段不能直接使用，需要通過洗滌塔或洗氣箱對(duì)此原料氣進(jìn)行降溫和除塵。來自于洗滌塔或洗氣箱的排水就稱之為造氣廢水。造氣廢水的成分十分復(fù)雜，有懸浮物、氰化物、硫化物、氨氮、石油類等主要污染物。廢水量也很大，生產(chǎn)一噸合成氨平均產(chǎn)生約80噸的廢水[1]。如果直接排放不僅對(duì)環(huán)境造成極大的污染也會(huì)造成水資源的大量浪費(fèi)。因此造氣廢水需要經(jīng)過適當(dāng)?shù)奶幚砗笱h(huán)利用，這些循環(huán)利用的造氣廢水就稱為造氣循環(huán)水。

1 工藝流程介紹

造氣系統(tǒng)用水主要為煤氣洗滌、冷卻、沖渣等，對(duì)水質(zhì)要求不高。系統(tǒng)中最關(guān)鍵的一個(gè)是懸浮物含量要低，以防止堵塞洗滌塔的噴淋系統(tǒng)，另一個(gè)是水溫要低，以提高洗滌冷卻效果。因此，造氣循環(huán)水處理的主要任務(wù)就是降低懸浮物含量和水溫。

造氣工段產(chǎn)生的廢水水質(zhì)根據(jù)原料不同而略有差異，但總體相差不大。某合成氨廠的造氣廢水水質(zhì)和工藝對(duì)造氣循環(huán)水水質(zhì)要求見表1。

表1 造氣廢水及造氣循環(huán)水水質(zhì)要求

造氣循環(huán)水水質(zhì)要求是根據(jù)化工工藝條件和《工業(yè)循環(huán)冷卻水處理設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50050-2007)[2]規(guī)定確定的，由上表可以看出規(guī)范中對(duì)造氣循環(huán)水水質(zhì)只要求水溫和懸浮物滿足即可。要降低懸浮物濃度需要通過平流沉淀池先把固體大顆粒沉淀下來，以防堵塞后續(xù)設(shè)備，然后再經(jīng)過一體化高濁度凈水器進(jìn)一步去除懸浮物，一體化高濁度凈水器出水即可滿足懸浮物要求，然后再通過冷卻塔冷卻使水溫達(dá)到工藝要求。工藝流程示意圖見圖1。

下面就各工藝單元分別詳細(xì)介紹：

(1)用水裝置：指合成氨工藝系統(tǒng)中的洗滌塔或洗氣箱。

(2)造氣廢水：指洗滌塔或洗氣箱用來對(duì)原料氣進(jìn)行冷卻、除塵后的排水。

(3)平流沉淀池：為了沉淀造氣廢水中的固體大顆粒物質(zhì)而設(shè)置，為了增加沉淀效率，在設(shè)計(jì)中平流沉淀池設(shè)置時(shí)需要滿足長(zhǎng)寬比不小于4，長(zhǎng)度和有效水深之比不小于8，池長(zhǎng)不大于60m，沉淀時(shí)間2h。平流沉淀池沉淀下來的污泥用抓斗機(jī)抓往污泥濃縮池，上清液流向吸水池。

(4)吸水池：儲(chǔ)存平流沉淀池的上清液，起到均衡水量和水質(zhì)的作用，為一體化高濁度凈水器提供持續(xù)穩(wěn)定的進(jìn)水條件。

(5)一體化高濁度凈水器：此設(shè)備為定型設(shè)備，熱水泵從吸水池吸水送往一體化高濁度凈水器，在此設(shè)備內(nèi)完成混凝、沉淀、過濾等工序。沉淀下來的污泥用管道送往污泥濃縮池，上清液以自流的方式流向冷卻塔，需要注意一體化高濁度凈水器和冷卻塔的高差要滿足冷卻塔的進(jìn)水壓力要求。

(6)冷卻塔：此設(shè)備為定型設(shè)備，在額定流量的條件下，保證出水溫度滿足工藝要求。

記錄兩組產(chǎn)婦麻醉起效時(shí)間、至胎兒娩出時(shí)間,針刺法測(cè)定兩組產(chǎn)婦最高阻滯平面,用VAS法評(píng)價(jià)兩組患者鎮(zhèn)痛指數(shù),分?jǐn)?shù)越高,鎮(zhèn)痛效果越好。

(7)冷水池：儲(chǔ)存冷卻塔冷卻下來的循環(huán)水，起到均衡水量和水質(zhì)的作用，為用水裝置提供持續(xù)穩(wěn)定的進(jìn)水條件。

(8)冷水泵：從冷水池吸水送往各用水裝置，流量和壓力要滿足工藝要求。

(9)加藥裝置：為了增加一體化高濁度凈水器的沉淀效果需要往設(shè)備里加一定的混凝劑和助凝劑，加藥裝置可以通過全自動(dòng)控制方式定時(shí)定量的往設(shè)備里加注指定的藥劑。

(10)污泥濃縮池：用于濃縮污泥的構(gòu)筑物，具有豎流式或輻流式等形式，造氣廢水處理工藝中采用豎流式。在重力作用下通過自然沉降來降低污泥的含水率、減少污泥的體積，實(shí)現(xiàn)污泥減容。沉淀時(shí)間不宜小于12h。

(11)污泥堆場(chǎng)：暫時(shí)存放經(jīng)污泥濃縮池沉淀后的污泥，達(dá)到一定的量后外運(yùn)處理。

圖1 工藝流程示意圖

通過以上工序處理后造氣污水即可達(dá)到造氣循環(huán)水使用的標(biāo)準(zhǔn)，從而實(shí)現(xiàn)循環(huán)使用減少水資源浪費(fèi)和環(huán)境污染。造氣污水處理工藝平面布置圖見圖2。

圖2 造氣污水處理工藝平面布置圖

2 一體化高濁度凈水器簡(jiǎn)介

一體化高濁度凈水器的工作原理是根據(jù)混凝動(dòng)力學(xué)、空氣動(dòng)力學(xué)和水力學(xué)等原理，將混凝反應(yīng)、斜管沉淀、過濾等工序巧妙地豎向排列結(jié)合為一體，并配有簡(jiǎn)單高效的專用管式混合器，實(shí)現(xiàn)了水力自動(dòng)控制或程序控制的自動(dòng)化程度高的優(yōu)秀除濁設(shè)備。具有工藝流程合理、運(yùn)行順暢、便于操作、去污效率高、適應(yīng)能力強(qiáng)、運(yùn)行費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)。此設(shè)備由 SF管式混合器、旋流反應(yīng)室、懸浮澄清室、斜管沉淀室、過濾單元、排泥系統(tǒng)等組成。

(1)SF管式混合器：采用射流原理與反應(yīng)室進(jìn)水系統(tǒng)相結(jié)合，混凝劑和絮凝劑通過加藥裝置在這里和原水混合?；旌掀魇够煊兴巹┑脑a(chǎn)生微旋渦，起到攪拌的作用。使原水和藥劑充分混合，然后把混合均勻的原水輸送到反應(yīng)工序。

(2)旋流反應(yīng)室：利用水力旋流原理使混合水在反應(yīng)室內(nèi)旋流上升，因反應(yīng)室為喇叭型，面積逐漸增大，所以流速會(huì)逐漸變小，有利于絮凝體不斷增大，從而達(dá)到可自然沉降的程度[3]。

(3)懸浮澄清室：在旋流反應(yīng)室和藥劑充分混合的原水向上流入懸浮澄清室，在這里絮凝體相互結(jié)合形成懸浮層，像網(wǎng)一樣對(duì)水中的懸浮物起到網(wǎng)捕、吸附、過濾的作用。并且可以吸附一定量的油類和有機(jī)物，使絮凝體不斷增大，最后沉淀下來。

(4)斜管沉淀室：指在沉淀區(qū)內(nèi)設(shè)有斜管的沉淀室，這是本設(shè)備中的二次沉淀設(shè)施。澄清室的出水向上進(jìn)入斜管沉淀室，由于斜管沉淀室的沉降效果要優(yōu)于懸浮澄清室，所以在此沉淀室可以把澄清室沉淀不下來的細(xì)小懸浮物沉淀下來。

(5)過濾：此設(shè)備采用輕質(zhì)濾珠過濾法，輕質(zhì)濾珠具有重量輕、比表面積大、孔隙率高、吸附能力強(qiáng)、濾料均勻、脫污能力強(qiáng)、使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。

(6)排泥系統(tǒng)：在喇叭形反應(yīng)室與設(shè)備外殼體之間形成了體積很大的泥斗，污泥進(jìn)入泥斗后經(jīng)過集泥管和自動(dòng)排泥閥排出。因泥斗容積大，所以污泥沉淀時(shí)間長(zhǎng)，排出的污泥含水率低[4]。

此設(shè)備各處理工序豎向排列，具有流程順暢，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)行故障少，占地面積小，建設(shè)周期短等優(yōu)點(diǎn)。而且出水口高可以直接進(jìn)入冷卻塔，可以省掉中間水泵，減少投資，在造氣水處理中被廣泛使用。

3 結(jié)論

通過以上處理工序，造氣廢水達(dá)到了工業(yè)和規(guī)范中規(guī)定的可循環(huán)使用標(biāo)準(zhǔn)，此工藝運(yùn)行穩(wěn)定、操作簡(jiǎn)單在造氣循環(huán)水處理系統(tǒng)中可以廣泛使用。造氣廢水處理后循環(huán)使用不僅保護(hù)了環(huán)境而且還節(jié)約了水資源，具有節(jié)能減排和可持續(xù)發(fā)展的重大意義。尤其是一體化高濁度凈水器的應(yīng)用，它獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)和構(gòu)造方式可以為出水水質(zhì)提供有效的保障。

[1] 王文富，相開陽．造氣循環(huán)水改造小結(jié)．安徽化工，2008，34(zl)：46-47.

[2] 中華人民共和國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.GB50050-2007，工業(yè)循環(huán)冷卻水處理設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，2007.

[3] 張凡軍.造氣循環(huán)水系統(tǒng)運(yùn)行情況及改造建議[J].氮肥技術(shù)，2012，33(1)：38-40.

[4] 夏丁丁.循環(huán)水系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)改造[J].鹽業(yè)與化工，2104，43(1)：40-42.