劉艷麗，趙志龍，劉峰彪，王志國，王永文

(北京礦冶科技集團(tuán)有限公司，北京 100160)

某粉體材料廠生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生三股含鹽廢水。一是氯化銨廢水（原液1），年度排放總量為900 m3，其中，氯化銨含量≤9.7 g/L（NH4+濃度≤3.3 g/L、Cl-濃度≤6.4 g/L），pH 值為7～9，生產(chǎn)用氨水調(diào)pH，用水為自來水。二是硫酸銨廢水（原液2），年度排放總量為353 m3，廢水中各物質(zhì)平均含量為：硫酸銨≤81 g/L（NH4+濃度≤22 g/L、SO42-濃度≤59 g/L）。生產(chǎn)使用氨氣，氨氣使用量≤1.34 g/L，用水為自來水。三是混鹽廢水（原液3），其含有Mg2+、Na+、Cl-、硼酸根離子，Mg2+、Na+、Cl-、硼酸根的混合鹽類溶液，其總離子濃度為5.5%，年度處理量為 3 000 t，其中濃水年處理量為1 850 t，濃度為5%～6%，稀水年處理量為1 150 t，濃度為0.3%。

實(shí)際取水后進(jìn)行水樣分析，水質(zhì)分析結(jié)果如表1所示。

由表1可見，該廠的廢水水質(zhì)特點(diǎn)為：三股廢水間歇排放，水質(zhì)波動較大；pH 值跨度大，含鹽量高、氨氮含量高，主要污染物是氨氮。

處理后需依據(jù)《北京水污染綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（DB 11307—2013）達(dá)到B 級需求，即氨氮＜1.5 mg/L，總氮小于15 mg/L，硼＜2.0 mg/L。設(shè)計(jì)處理量為1 t/h，溫度為30℃（預(yù)計(jì)）。

表1 廢水水質(zhì)

1 工藝流程

三股廢水采用間歇式處理，首先將不同來源的廢水進(jìn)行調(diào)質(zhì)等預(yù)處理，去除廢水中的硬度、懸浮物等，之后將預(yù)處理后的廢水打入脫鹽系統(tǒng)進(jìn)行脫鹽處理[1-3]。本工程采用了技術(shù)成熟度較高的雙效蒸發(fā)工藝進(jìn)行脫鹽，脫鹽后的半固態(tài)混合鹽交給有資質(zhì)的固廢回收企業(yè)處理，冷凝液中殘留的氨氮用吸附法進(jìn)行進(jìn)一步的后處理，工藝流程如圖1所示。

圖1 廢水處理工藝流程

1.1 預(yù)處理系統(tǒng)

原液1 氯化銨廢水采用玻璃鋼儲罐儲存，然后送至雙效蒸發(fā)結(jié)晶器進(jìn)行蒸發(fā)結(jié)晶，分離成氯化銨晶體及冷凝水。原液2 硫酸銨廢水采用玻璃鋼儲罐儲存，然后送至雙效蒸發(fā)結(jié)晶器進(jìn)行蒸發(fā)結(jié)晶，分離成硫酸銨晶體及冷凝水。

原液3 含有氯化鎂且pH 低，投加氫氧化鈉，生成氯化鈉及氫氧化鎂沉淀，同時(shí)，氫氧化鎂絮狀沉淀吸附硼酸鹽，并形成沉淀物。氫氧化鎂沉淀被高壓隔膜廂式壓濾機(jī)壓縮成泥餅，然后進(jìn)行外運(yùn)處置。反應(yīng)后的氯化鈉溶液進(jìn)入玻璃鋼儲罐，然后送至蒸發(fā)器進(jìn)行蒸發(fā)結(jié)晶，分離成氯化鈉晶體及冷凝水[4]。

1.2 雙效蒸發(fā)及結(jié)晶分離系統(tǒng)

1.2.1 雙效蒸發(fā)系統(tǒng)

初始蒸汽進(jìn)入一效加熱室將料液加熱，經(jīng)一效加熱室頂部的噴管噴入一效蒸發(fā)室，料液從蒸發(fā)分離室底部經(jīng)循環(huán)泵流到加熱室底部，再次受熱又經(jīng)一效加熱室頂部的噴管以切線方式噴入蒸發(fā)室形成循環(huán)，水分迅速被蒸發(fā)，物料不斷被加熱蒸發(fā)。一效蒸發(fā)出來的二次蒸汽在真空作用下迅速進(jìn)入二效加熱室給二效料液加熱，二效蒸發(fā)出來的二次蒸汽進(jìn)入預(yù)熱器和冷凝冷卻器列管殼程，冷卻循環(huán)水進(jìn)入冷凝冷卻器管程內(nèi)，從冷凝冷卻器頂部管程出來，可回流至冷卻塔，經(jīng)冷卻塔后進(jìn)入冷卻水池，形成循環(huán)，料液不斷被濃縮?；驹砣鐖D2所示。

圖2 雙效蒸發(fā)原理

1.2.2 結(jié)晶分離系統(tǒng)

過飽和濃縮液進(jìn)入結(jié)晶罐冷卻降溫，析出晶體，形成黏稠溶液；然后進(jìn)入三足式刮刀下卸料全自動操作離心機(jī)，分離出含水率約為10%的晶體。特點(diǎn)為結(jié)晶罐與蒸發(fā)器分開布置，便于易結(jié)垢設(shè)備蒸發(fā)器、結(jié)晶器的清洗，同時(shí)操作簡便。

清洗系統(tǒng)流程為：停機(jī)排殘?jiān)疀_洗→加藥劑→循環(huán)→清洗1.5 h →排污→水洗→完成。

停機(jī)排渣是指先將蒸發(fā)器停機(jī)，將殘余物料全部排出；水洗的目的是清除系統(tǒng)中的泥沙及疏松污垢，水洗1 h 后，排放系統(tǒng)中的污水；進(jìn)行藥劑清洗時(shí)，先把一定量的藥液放在清洗槽內(nèi)，混合均勻后用泵把清洗液打入清洗系統(tǒng)內(nèi)，清洗時(shí)間約為1.5 h。

1.3 冷凝水氨氮處理系統(tǒng)

根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，雙效蒸發(fā)系統(tǒng)冷凝水中的氨氮含量可達(dá)200 mg/L 左右，其氨氮含量遠(yuǎn)超過北京市地方排放標(biāo)準(zhǔn)，經(jīng)過脫氨工藝技術(shù)對比，筆者發(fā)現(xiàn)，生化法運(yùn)行費(fèi)用低，但是占地大，而且需要碳源；化學(xué)法運(yùn)行費(fèi)用高，容易產(chǎn)生二次污染，出水很難達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，經(jīng)過技術(shù)比選和實(shí)驗(yàn)室驗(yàn)證，本工程采用了新型耐高溫吸附工藝，可將氨氮含量降至低于排放標(biāo)準(zhǔn)。樹脂再生產(chǎn)生的少量濃鹽水返回雙效蒸發(fā)工藝，蒸發(fā)結(jié)晶可制得固體鹽，不會引起二次污染[5-6]。冷凝水除氨氮系統(tǒng)工藝流程如圖3所示。

圖3 冷凝水除氨氮系統(tǒng)工藝流程

2 主要設(shè)備設(shè)計(jì)參數(shù)

2.1 預(yù)處理系統(tǒng)

預(yù)處理系統(tǒng)主要設(shè)備及構(gòu)筑物規(guī)格參數(shù)如表2所示。

表2 預(yù)處理系統(tǒng)主要設(shè)備及構(gòu)筑物參數(shù)

2.2 雙效蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)

雙效蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)主要設(shè)備及構(gòu)筑物規(guī)格參數(shù)如表3所示。

表3 蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)主要設(shè)備及構(gòu)筑物參數(shù)

2.3 冷凝水氨氮處理系統(tǒng)

氨氮處理系統(tǒng)設(shè)備配置如表4所示。

表4 氨氮處理系統(tǒng)主要設(shè)備參數(shù)

3 運(yùn)行效果

廢水處理系統(tǒng)自2019年3月安裝調(diào)試完畢并驗(yàn)收合格后正式投入運(yùn)營，出水各項(xiàng)指標(biāo)可以達(dá)到《北京水污染綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（DB 11307—2013）的B 級要求。

4 結(jié)論

本工程采用“物化法預(yù)處理+雙效蒸發(fā)結(jié)晶+冷凝液吸附法脫氨氮”工藝對該粉體材料生產(chǎn)企業(yè)高鹽氨氮廢水進(jìn)行處理，處理后，氨氮可以達(dá)到《北京水污染綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（DB 11307—2013）的B 級要求，緩解了企業(yè)的環(huán)保壓力，減少了企業(yè)對周邊水體中SS、鹽類和氨氮等污染物的排放，具有良好的社會效益和環(huán)境效益。