(黑龙江黑化集团有限公司,黑龙江 齐齐哈尔161041)
[中图分类号] TQ 085+.411[文献标识码]B[文章编号]1004-9932(2013)
在硝酸铵生产过程中,由稀硝酸带入的水分在中和、蒸发及结晶过程中以一次蒸汽的形式排出,形成含有氨态氮及硝态氮的工艺冷凝液,这是硝酸铵生产的主要污水源。我公司120 kt/a硝酸铵装置是1971年设计、1983年建成投产的,采用常压中和法和单效蒸发工艺,浓度为99%的硝酸铵熔融液送高塔喷淋造粒生产颗粒硝酸铵,但生产中产生的冷凝液氨氮含量高,既使公司环保压力大,又造成了产品的流失。2010年,我公司采用江苏华晖公司的电渗析法水处理技术对该硝酸铵装置的氨氮废水进行了治理。
1 水处理技术的选择
目前氨氮废水的处理方法主要有物理化学法、化学法和生物法。物理化学法包括反渗透、蒸馏、土壤灌溉等;化学法包括离子交换、空气吹脱、化学沉淀、折点氯化法、电渗析、电化学处理、催化分解等。
我公司于2008年及2009年对内蒙、四川、山东及江苏的同类型企业和环保工程公司进行了考察,发现目前应用在硝酸铵或硝酸盐生产装置上的水处理技术主要是徐州水处理所的A/B法和江苏华晖公司的电渗析法。在对A/B法的使用厂(四川金象化肥厂、山东桓台化工厂)和电渗析法的使用厂(川化股份有限公司、乌拉山化肥厂、山东联合化工厂等)实地考察后,对2种处理方法的优缺点及应用情况进行了分析、对比,具体如下。
1.1 电渗析法
我国是从1958年开始电渗析技术的研究开发,属于世界上起步较早的国家之一。
江苏华晖公司开发的电渗析工艺处理、回用硝酸铵蒸发冷凝废液,其原理是在电极作用下阴、阳离子向两极迁移形成浓液,根据废液浓度采用1级或2级处理,每级3组(每组是整体的1台电渗析设备,由300对阴阳膜片组成)。第1级是硝酸铵废液的浓缩,浓缩液回用系统;第2级是将第1级的淡化水进一步淡化,淡化后的水达标排放(电导率在20~60 μS/cm),第2级浓液进入缓冲罐回第1步的进料罐与蒸发废液混合。此法的优点是工艺属于传统技术,比较成熟,运行效果较好,能处理氨氮浓度高的废液,浓缩的硝铵溶液浓度可达到15%;缺点是投资较大(乌拉山化肥厂处理30 t/h废水投资870万元),运行费用较高(10 t/h废水处理装置吨废水耗电5 kW·h,每吨废水耗电费用约2元),操作上需将废液pH调至6,处理后的淡化水达到氨氮质量浓度≤100 mg/L的国家标准,不能回用,只能排放。
1.2 A/B法
A/B法催化处理硝铵废水工艺如下:废水先进入A床,A床中新型催化填料吸附废水中的NH4+,当吸附浓度达到要求时用HNO3置换出来,生成硝酸铵溶液;再进入B床,吸附废水中的NO3-,当吸附浓度达到要求时用氨水置换出来,生成硝酸铵溶液。处理后的清液氨氮质量浓度为5 mg/L,可以用作锅炉用水。
此法的优点是:投资省,运行费用低,操作简单,处理效果好。缺点是:回收的硝酸铵溶液浓度低,在5%~6%,最高能到8%,但是不稳定且对填料要求高;处理氨氮质量浓度在5 000 mg/L以上的废液效果不是很好。
1.3 2种技术的比较
2种氨氮废水处理技术都是新技术。从主要设备使用周期上看,2种技术差不多,A/B法的催化填料使用寿命理论上是3~5 a,电渗析工艺的电极分离膜使用寿命也是3~5 a;从技术可靠程度看,电渗析技术比A/B法技术要成熟一些,使用厂家多;从操作难度看,电渗析技术比A/B法技术要简单一些;从运行费用看,2种技术基本相当,电渗析法吨废水耗电5 kW·h,A/B法吨废水耗电虽只有1 kW·h,但多耗蒸汽3~5 kg。
对我公司来说,硝酸铵废水量只有10 t/h左右,如果采用徐州水处理所的A/B法,投资降幅有限;如采用江苏华晖公司的电渗析技术,只用1套设备即可,设备套数减少,投资成本降低。
综合比较,2种技术的总投资相差不会太大,考虑我公司污水处理站配套的二次污水综合水处理项目同期在建,氨氮质量浓度为100 mg/L的排放废水可作为点源治理排到污水站