焦化废水治理方案
简介：本文为我公司为某焦化厂含氨氮的废水治理方案。现已投入使用中。首先根据工程概况提出设计内容和设计的标准要求，继而确定使用蒸氨塔方案，接着介绍了该方案的施工方法和工艺流程及特点。
关键字：含氨氮的废水，废水处理，废水处理方案，蒸氨塔
焦化厂是国内新建的一座大型焦化厂，设计能力为机焦40万吨/年，配套相应的化产车间。40万吨/年的焦化厂，剩余氨水产生量约为10t/h。剩余氨水处理工艺采用直接蒸汽蒸氨，产生的浓氨蒸汽进脱硫工段回收使用，蒸氨后的废水冷却后进生化处理站。
设计的内容　　
   方案所述剩余氨水的氨蒸馏系统作为新建项目。使剩余氨水经蒸馏处理后达到生化处理要求(或回用熄焦)，蒸馏出的氨水蒸汽与冷鼓煤气混合进硫铵饱和器被回收，不产生二次污染。因此，本系统必须与硫铵生产系统联合运转。
   建设规模、剩余氨水设计进水水质及要求达到的排放标准
蒸氨系统设计处理流量10 m3/h， 相当于年产40万吨机焦的焦化厂对应剩余氨水排量。蒸氨系统仅处理剩余氨水，剩余氨水按NH3-N浓度最高为3500 mg/L进行设计，处理后废水中NH3-N浓度(挥发氨)要求小于200 mg/L，以满足后序回用熄焦要求。
方案的确定　
一、蒸氨塔方案　　
  焦化行业早期使用的蒸氨系统一般选用铸铁栅板或泡罩塔，因其处理效率低下、存在诸多问题，难以正常运转，常常难以把废水NH3-N浓度控制在较低水平，无法满足回用熄焦要求。本方案选用我公司自主开发的不锈钢导向浮阀塔作为主蒸馏设备。采用导向浮阀塔油污不易积存，操作维修简便。蒸出的氨水蒸汽用于脱硫或利用硫铵系统加以回收，不产生二次污染。对导向浮阀蒸氨塔介绍如下：　　
   1、）概述：　　
   蒸氨塔是蒸氨工艺的核心设备，导向浮阀蒸氨塔是我公司自主开发的在国内较为先进的蒸馏设备，它可广泛应用于焦化、化肥、煤气化、化工、生物发酵等行业的蒸馏分离等，具有效率高、操作弹性大、设备维护周期及使用寿命长等优点，特别适用于含氨废水的蒸馏处理，已在多项工程中成功应用
　　2、）原理
导向浮阀式蒸馏塔处理含氨废水，为了系统的稳定运行，剩余氨水进蒸氨塔前须加少量的烧碱调pH值至设计值，再经预热后从塔上部进入塔内，同时从塔下部通入饱和蒸汽，汽液在塔盘上逐层逆流接触进行热交换和传质交换。由于氨相对于水有更高的挥发度，氨不断从液相转移到汽相，在塔顶冷凝器中被浓缩分离，被回收利用。废水中的氨沿塔向下浓度逐渐降低，从塔的底部排出时氨的浓度≤200mg/L(进口含氨在2500mg/L左右)，达到工艺设计指标，满足回用要求。　　
3、）特点： ⑴导向浮阀塔盘是目前国内最佳的塔盘之一。导向浮阀塔盘具有良好的流体力学性能和传质性能，它保留了一般浮阀塔盘的优点，克服了其存在的缺点，与F1浮阀相比：处理能力可提高20%左右，效率提高10～20%，塔盘压降减少20%左右。 ⑵导向浮阀塔盘上设有一个或两个导向孔，导向孔的开口方向与塔盘上的液流方向一直，在操作中从导向孔中喷出的少量气体，推动塔盘上的液体流动，从而可以明显减少甚至消除塔盘上的液面梯度，还可消除塔盘上的液体滞止区，并且可减少液体的泄漏量。 ⑶导向浮阀为矩形，在操作中气体主要从浮阀的两侧喷出，汽体喷出的方向垂直于液流方向，因此塔盘上的液体返混是很小的，故其效率高。 ⑷阀体在操作中不转动，因此基本无磨损，不易脱落，使用寿命长。 ⑸塔盘本身不易堵塞，操作周期长，维护工作量小，可大大降低维修费用。 ⑹蒸氨塔的主体材质为不锈钢，耐腐蚀性好，若有渣垢残留则易于清除，设备寿命长，与铸铁泡罩塔和铸铁栅板塔相比，处理量大、操作弹性大、维修方便，重量轻，不必设置框架，土建投资低。　　
4、）蒸氨塔的操作须知 ⑴塔的操作压力、温度、废水流量应严格控制在设计范围内，压力≤0.04 Mpa，塔底温度≤110℃，流量在10吨/小时以内。 ⑵塔底部废水的液位应控制在液位计可显示的范围内，以免造成把塔抽空，蒸汽从底部冲出，或淹塔影响塔的操作效率。 ⑶经常注意塔内的压力降，压力降过大说明塔内出现堵塞，应采取相应措施，及时清理塔盘或被堵塞的管口。 ⑷塔的控制应从塔顶温度、塔底温度、塔顶压力、塔底压力、进塔剩余氨水的pH、流量等方面考虑。
(5)塔顶冷凝器氨蒸汽出口应设置安全阀和止回阀，以免煤气倒流，发生事故。　
　分缩器采用我公司最早开发应用的4管程U型管式换热器，主体材质为304，换热器的一端直接插入蒸氨塔顶部，氨蒸汽走壳程，壳程内有折流板，冷却水走U型管内，由于效率高，所以其设计换热面积为24平方米
三、 pH调节系统　　
    因为剩余氨水来水pH不稳定，为了使整个蒸氨系统的稳定运行，达到稳定的处理效果，须增设pH调节系统，该系统包括碱储槽、碱液计量泵和自控调节系统。　　
   四、蒸馏热源供选方案
　　使用0.3～0.6MPa低压蒸汽直接给蒸氨塔进行供热
五、工艺流程简述
　　蒸氨系统的中心设备为蒸氨塔，选用我公司自主开发的、国内先进的导向浮阀塔，保证有较大的操作弹性。在剩余氨水量及氨浓度发生变化时，仍可对废水作有效处理，并可根据回收氨水蒸汽总量调整蒸汽通量，降低消耗。</
剩余氨水经氨水泵加压输送至过滤器，在氨水泵的出口引出分支管道用计量泵向剩余氨水中加入碱液，加碱的氨水在静态混合器中混合均匀调节pH值，经过滤器滤除易产生渣垢的颗粒物、吸附除去焦油等油污，然后进换热器中与蒸馏后的热废水换热，预热后的剩余氨水入蒸氨塔。蒸馏所需的热源可使用直接蒸汽，也可使用导热油。直接蒸汽从塔底加入与液体逆流接触，蒸出的氨水蒸汽去脱硫工段或进硫铵饱和器前的煤气管道以回收氨。塔底蒸馏后的废水经热交换器与入塔氨水换热后温度降低至60℃左右充分回收余热，再经冷却到40℃排往生化站
总之，蒸馏法回收剩余氨水中的氨，简便可靠，保证废水的脱氨效果；采用导向浮阀塔油污不易积存，操作维修简便；蒸出的氨水蒸汽用于脱硫或进硫铵回收系统回收不产生二次污染。
   六、工艺特点
(1)为控制废水NH3-N，在蒸馏前加入NaOH可使整个系统稳定运行，保证氨被回收，不影响硫铵质量，可把处理后废水的NH3-N控制在较低水平
(2)选用国内先进的我公司自主开发的导向浮阀塔作蒸氨塔，适应操作弹性较大的要求，重油渣和其它固体物不易在塔内沉积
(3)利用煤气生产的硫氨系统，简化处理步骤，节省投资。</
(4)利用焦炉煤气燃烧加热、导热油加热废水直接产生蒸汽，此工艺思路新颖，况有成熟的使用经验，充分利用废热节省能耗，减少直接蒸汽用量从而减少了废水产生量，减轻了生化处理的负担，降低了基建投资
七、主要设备一览表
   (1)蒸氨塔 1台 不锈钢
   (2)分缩器 1台 不锈钢
   (3)过滤器 1台 碳钢 一开一备
  (4)废水换热器 2台
   (5)碱贮槽 1台 碳钢 (带液位计
  (6)计量泵 1台
(7)氨水泵 2台
   (8)废水泵 2台
  (9)废水冷却器 1台
   (10)废水槽 1台
  (11)静态混合器 1台 碳钢
   (12)配套电气、仪表 1套
   八、公用及辅助工程
　　1、）给水
　可按原设计(蒸氨系统需用循环冷却水量可按120 m3/h计算)，循环冷却水可从厂循环水系统引入，出本系统循环回水温度40~45℃，同样接至循环水回水管路
　　2 、）蒸汽
蒸馏热源若使用直接蒸汽，则蒸氨系统用汽量为2 t/h，可使用0.3~0.6 MPa低压蒸汽。若选用导热油作热源则不消耗直接蒸汽
　　3 、）焦炉煤气
　　蒸馏热源若使用导热油，则导热油加热炉的焦炉煤气(按热值4000kcal/Nm3)消耗量为320 Nm3/h。</
　4、）化验
  本工程涉及的分析项目主要是进出系统的NH3-N浓度和pH，无特殊分析要求，可利用焦化厂生产及产品的分析化验人员及化验室一并完成，无需另增设
　　5 、）维修
　　本工程生产装置的机、电、仪三修，原则上依靠焦化厂现有人员，不新设维修人员
九、工作制度及定员
　生产、辅助装置及公用工程设施按8640h／a运行，每天三班，配备四班操作人员，即四班三运转
  十、技术经济
　1、） 建设规模及产品方案
　蒸氨系统处理剩余氨水约86.4万吨/年。
　产品方案：回收20%(NH3)氨水蒸汽1296吨/年(与废水中的NH3-N浓度按3000mg/l计算)，折合生产硫铵约2013吨/年。另回收轻、重油若干(与废水中的焦油含量有关
    2 、）运行费用估算
　　碱液： 2元/kg×50kg/h÷50t/h=2 元/ t(废水
电费： 0.5元/kwh×15kw÷50t/h=0.15元/ t(废水
人工费： 800元/人月×4人÷(50t/h×24×30)=0.09元/ t(废水)
循环冷却水费： 0.2元/t×120t/h÷50t/h=0.48元/ t(废水)</
蒸汽费：100元/ t×** t/h÷50t/h =15元/ t(废水)
合计运行费用 17.72元/ t(废水
仅供参考