許 令，王曉波，趙 亮，袁延宗

(山東?；煞萦邢薰炯儔A廠，山東 濰坊 262737)

1 研究背景

鹽水精制為氨堿法生產(chǎn)純堿過(guò)程中的一道必要工序，常用的鹽水精制的方法有石灰-純堿法、石灰-碳酸銨法、碳酸銨法和石灰-芒硝法等。我廠老線鹽水工序采用的為石灰-碳酸銨法。

1)加入石灰乳除鎂：

Mg2++Ca(OH)2→Mg(OH)2↓+Ca2+

2)在除鈣塔中，將第一步除鎂后的清液與碳化尾氣反應(yīng)，第一步生產(chǎn)的Ca2+和粗鹽水中固有的Ca2+一并生成沉淀而除去：

2NH3+H2O+CO2→(NH4)2CO3

Ca2++(NH4)2CO3→CaCO3↓+2NH4+

我廠老線鹽水精制的澄清桶采用道爾式澄清桶，依靠用重力沉降除去鹽水中的不溶物后進(jìn)入下一步制堿工序，該方法雖然操作容易、運(yùn)行穩(wěn)定，但存在單位面積澄清能力低、一次鹽水濁度也較高等缺點(diǎn)。精鹽水濁度的高低對(duì)后續(xù)蒸吸、碳化工序設(shè)備運(yùn)行周期，以及固相重灰工序生產(chǎn)工況的穩(wěn)定性影響非常大，我廠老線現(xiàn)有3套固相重灰系統(tǒng)，頻繁因鹽水濁度影響減量生產(chǎn)，年平均產(chǎn)能僅為設(shè)計(jì)能力的70%，使得重灰能耗過(guò)高以及重灰產(chǎn)量占比極不合理，嚴(yán)重影響了企業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

2 氣浮技術(shù)介紹

氣浮法是固液分離或液液分離的技術(shù)，是工業(yè)廢水處理的典型方法之一，即在待處理廢水中通進(jìn)大量微氣泡，水中的細(xì)小微粒粘附在氣泡上，形成密度小于水的氣浮體，在液體浮力和界面張力的共同作用下，上浮到水面形成浮渣與水分離。氣浮法按產(chǎn)氣機(jī)理不同分為溶氣氣浮法、電氣浮法和散氣氣浮法，其中溶氣氣浮中加壓氣浮是最為常用的方法。氣浮法與其他處理方法相比有其自身優(yōu)點(diǎn)，氣浮池表面活性比沉淀池高，水力停留時(shí)間短、體積小、池深淺、浮渣含水率低，且排渣方便。與混凝沉淀法相比加藥劑量小， 氣浮法氣泡充入水中， 水中溶解氧較多，有利于后期處理，不腐化。隨著環(huán)境保護(hù)的繼續(xù)深入，國(guó)家及地方政府對(duì)環(huán)保投入增加，水處理工藝也日益完善，氣浮技術(shù)隨之被廣泛采用，氣浮處理設(shè)備不斷研發(fā)，品種齊全，在理論研究方面，該技術(shù)已相當(dāng)成熟。

氣浮裝置目前廣泛應(yīng)用于煉油、化工、釀造、植物油生產(chǎn)與精煉、屠宰、電鍍、印染等工業(yè)廢水和市政污水的處理。該類裝置工作原理是：在加壓下將空氣溶解在帶有懸浮物的粗鹽水中，然后突然減壓將溶解的氣泡釋放，在聚凝劑的作用下附聚在沉淀的顆粒上，因其比重大大低于水，故能以一定的速度浮到水面上。該方法分離水不溶物的速度及效果要遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于自身重力沉降的方法，對(duì)比重接近與水的不溶物分離效果更為明顯。

將氣浮裝置試用于一次鹽水的精制過(guò)程中，通過(guò)深度去除Mg(OH)2等不溶物，解決目前一次鹽水中各類不溶物偏高，進(jìn)入除鈣塔后絮凝成沉淀，影響除鈣塔除Ca2+效果的問(wèn)題，最終達(dá)到降低精鹽水濁度的目的。降低精鹽水濁度，可減輕后序工序設(shè)備及管道內(nèi)結(jié)疤現(xiàn)象，延長(zhǎng)蒸餾塔等設(shè)備作業(yè)周期，提高系統(tǒng)產(chǎn)能，改善重灰一水堿結(jié)晶，穩(wěn)定固相重灰生產(chǎn)，提高重質(zhì)純堿的產(chǎn)品質(zhì)量。

3 實(shí)施方案

3.1 流程簡(jiǎn)述

氣浮進(jìn)水自一次鹽水泵入口總管切斷閥之前引出，加入混凝劑及絮凝劑后在氣浮裝置混合管處與溶氣水混合，經(jīng)布水系統(tǒng)均勻的分布在氣浮池內(nèi)；溶氣水由氣浮回流水與壓縮空氣在溶氣裝置處制備；經(jīng)過(guò)氣浮后，清水溢流至原一次鹽水泵入口總管切斷閥后，由一次鹽水泵送入除鈣塔，污泥經(jīng)撇泥裝置撇出后經(jīng)污泥管道送至污泥回收利用裝置全部回收利用。具體工藝流程如圖1。

圖1 鹽水精制工序流程圖

3.2 主要設(shè)備

氣浮裝置(處理水量850 m3/h)1套，池徑15 m，池深1.2 m，材質(zhì)Q235。池頂附帶安裝行走刮泥裝置1套。

壓縮空氣制備裝置1套，包含空氣壓縮機(jī)2臺(tái)、儲(chǔ)氣罐1臺(tái)。

加藥裝置1套，包含PAM自動(dòng)加藥裝置、PAC加藥裝置各一組。

分析設(shè)備：HACH-2100Q便攜式濁度儀(濁度儀采用散射法測(cè)量濁度)。

圖2 氣浮裝置

3.3 生產(chǎn)試驗(yàn)

主要通過(guò)調(diào)整各影響因素對(duì)比氣浮進(jìn)出水濁度的變化，對(duì)試驗(yàn)過(guò)程中暴露的問(wèn)題進(jìn)行改進(jìn)，研究氣浮維持正常工況下的運(yùn)行周期；并進(jìn)行項(xiàng)目技術(shù)經(jīng)濟(jì)性分析，包括能耗分析、成本核算等。開(kāi)展了藥劑選型、冬季惡劣天氣對(duì)氣浮裝置連續(xù)運(yùn)行的影響等研究，解決試驗(yàn)過(guò)程中的出水濁度不穩(wěn)定的問(wèn)題。

3.3.1 藥劑選型

氣浮試驗(yàn)過(guò)程，藥劑試驗(yàn)為不加藥劑與添加藥劑兩種路線，其中添加藥劑路線又分為：只加PAM、只加PAC與PAM+PAC組合藥劑三種情況。

通過(guò)在生產(chǎn)中進(jìn)行的氣浮試驗(yàn)效果，不添加藥劑時(shí)，只依靠氣泡帶動(dòng)懸浮物上浮。當(dāng)進(jìn)水濁度較大時(shí)，氣浮處理能力明顯不足，故必須添加一定的藥劑來(lái)去除懸浮物。

因鹽水生產(chǎn)過(guò)程應(yīng)盡量減少添加硫酸根離子，故PAC選用聚合氯化鋁作為試驗(yàn)藥劑。懸浮物絮凝效果較好，且絮凝物成絮狀，比重較輕，加入溶氣水后，易于上浮。

3.3.2 運(yùn)行穩(wěn)定性的研究

冬季氣溫較低，氣浮進(jìn)水為一次飽和鹽水，經(jīng)查定，氣浮進(jìn)水與出水溫度最低溫差為9 ℃，溫度降低對(duì)NaCl溶解度有影響，從而降低鹽水鹽分影響后續(xù)生產(chǎn)系統(tǒng)的循環(huán)量，且氣浮池內(nèi)鹽析出結(jié)晶影響氣浮效果，縮短了氣浮運(yùn)行周期；因氣浮撇泥勺及污泥泵均為間歇運(yùn)行，撇泥勺及管道內(nèi)部產(chǎn)生鹽結(jié)晶造成管線堵塞，影響了污泥的外送，同樣縮短了運(yùn)行周期。經(jīng)試驗(yàn)論證，為保證效果，應(yīng)增加管道保溫措施，并增加壓縮空氣加熱裝置、保溫措施，相關(guān)管道增加沖洗水定期沖洗，保證氣浮運(yùn)行的穩(wěn)定性。

3.3.3 試驗(yàn)結(jié)果

氣浮穩(wěn)定運(yùn)行周期達(dá)到28天以上，處理水量最高811.23 m3/h，選用“聚合氯化鋁+PAM”組合藥劑，加藥點(diǎn)選擇在提升水泵進(jìn)口管道(距離氣浮進(jìn)水口30 m左右處)，出水濁度可穩(wěn)定在5 NTU以下。

4 結(jié)論分析

氣浮自2018年10月12日首次試驗(yàn)以來(lái)，共長(zhǎng)周期運(yùn)行六次，實(shí)現(xiàn)了設(shè)備連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行(運(yùn)行周期28～31天)；氣浮正常運(yùn)行時(shí)，一次鹽水全部經(jīng)過(guò)氣浮裝置，處理水量最大時(shí)超過(guò)800 m3/h，可以滿足我廠老線生產(chǎn)的需求；氣浮出水及精鹽水能穩(wěn)定保持在濁度5 NTU以下，懸浮物(ss)與濁度(NTU)經(jīng)驗(yàn)換算關(guān)系為：1 mg/L≈0.13 NTU，精鹽水懸浮物(ss)能穩(wěn)定保持在40 mg/L以下。

目前老線2套固相流化床工藝的重灰系統(tǒng)，氣浮自2019年8月22日開(kāi)車后長(zhǎng)周期運(yùn)行，以2019年9～11月份與2018年同期相關(guān)數(shù)據(jù)對(duì)比，各項(xiàng)對(duì)比如表2。

表1 氣浮工業(yè)化試驗(yàn)降濁情況

表2 老線重灰1#、2#重灰平均出力率統(tǒng)計(jì)表

試驗(yàn)運(yùn)行一段時(shí)間后，總結(jié)發(fā)現(xiàn)當(dāng)前裝置仍然存在以下兩方面的不足：

一是降雨及大風(fēng)天氣會(huì)對(duì)氣浮運(yùn)行效果產(chǎn)生影響，雖經(jīng)理論計(jì)算降雨對(duì)鹽分影響不大，但雨滴會(huì)將氣浮表層的污泥擊碎，影響出水濁度，遇到大風(fēng)天氣時(shí)，漂浮在氣浮表層的污泥受到風(fēng)力壓迫會(huì)再次下沉，影響氣浮出水濁度。為此，我們打算通過(guò)對(duì)氣浮裝置增加頂蓋和擋風(fēng)板，以消除惡劣天氣造成的影響。

二是氣浮水池、溶氣裝置及管道內(nèi)壁在運(yùn)行一段時(shí)間后亦會(huì)出現(xiàn)結(jié)垢現(xiàn)象，這一問(wèn)題成為制約氣浮裝置運(yùn)行周期的主要原因。我們打算從投用納濾精制鹵水化鹽、提高原鹽質(zhì)量入手，結(jié)合精細(xì)化操作、精致化管理，開(kāi)展氣浮裝置防結(jié)垢技術(shù)研究，使氣浮運(yùn)行周期進(jìn)一步提升，從而產(chǎn)生更佳的經(jīng)濟(jì)效益。