造氣污水凈化回用及污泥干化處理工程實例

楊昌力，曹旭，尚凱，2

（1.貴州綠色環(huán)保設備工程有限責任公司，貴陽550002；2.貴州大學資源與環(huán)境工程學院，貴陽550025）

造氣污水凈化回用及污泥干化處理工程實例

楊昌力1，曹旭1，尚凱1，2

（1.貴州綠色環(huán)保設備工程有限責任公司，貴陽550002；2.貴州大學資源與環(huán)境工程學院，貴陽550025）

介紹了某大型合成氨廠造氣污水水質特點，采用平流沉降／干化池－一體化凈水器及真空抽濾污泥干化工藝對其進行處理。結果表明：凈水器單臺處理能力大于1 000 m3／h；造氣污水進水渠進水SS的質量濃度為164～418 mg／L，pH值為7.41～8.08，溫度為38～43℃時，清水池出水濁度為13.26～23.60 mg／L，pH值為7.67～8.44，溫度為27～31℃，達到進口溫度≤55℃，出口溫度≤32℃，濁度合格率100%的要求，出水水質穩(wěn)定達到循環(huán)冷卻系統補充水的要求。污泥干化后的含水率達到70%。

造氣污水；一體化凈水器；真空抽濾；污泥干化

造氣污水是合成氨廠生產污水的最大來源，該廢水未經處理或處理未達標就直接排放，會將大量的煤渣、懸浮物、氰化物、硫化物等有害物質帶入水體，將對環(huán)境造成惡劣的影響［1］。造氣污水處理后全部回用，使之達到零排放，在極大程度上減少了合成氨廠排水對受納水體的污染，既保護了環(huán)境，又創(chuàng)造了社會效益。因此造氣污水處理回用是必須解決的問題。本文介紹了貴州省開陽縣某集團30萬t合成氨工程造氣污水的處理及回用工程。

1 設計水質、水量

造氣污水為30萬t合成氨造氣工段洗滌塔內與半水煤氣直接接觸的洗滌水，該污水中含有硫化物、氰化物、酚、氨氮等。該污水經過處理后循環(huán)回用作為洗滌水，處理后水質要求達到GB 13458—2001《合成氨工業(yè)水污染物排放標準》間接排放標準的相應指標要求，同時滿足出水溫度≤32℃，出水濁度≤70 mg／L的要求。設計水量為5 000 m3／h。

設計進、出水水質如表1所示。

表1 設計進、出水水質Tab.1Design influent and effluent water quality

2 造氣污水處理工藝

在各大、中、小型以煤為原料的合成氨廠中，造氣污水已有多年的處理經驗，一般的處理工藝為：造氣污水→預沉池→二沉池→冷卻塔→回用。該工藝存在的主要問題是對懸浮物的去除率不高。造氣污水中細小的不易自然沉降的煤粉顆粒未被去除，在污水的不斷循環(huán)中逐漸累積，污水流經冷卻塔時煤粉顆粒被截留在填料上，長期將會使填料堵塞甚至煤粉顆粒倒塌，造成冷卻塔效率降低。因此，該工藝在剛開始時能正常運行，長時間后系統就會出現煤粉存積，系統不能正常運行。

2.1 改進處理工藝

根據各廠的運行經驗，通過認真分析和調查研究，提出了加藥絮凝、增加過濾處理的流程，并在處理裝置的選擇上做了2種方案，2種方案分別如圖1、圖2所示。

圖1 斜管沉淀方案(方案1) Fig.1Scheme with inclined tube sedimentation(schemeⅠ)

圖2 一體化凈水器方案（方案2）Fig.2Scheme with integrated water purifier（schemeⅡ）

以上2種方案的特點如下：①經處理后懸浮物的質量濃度降低至10 mg／L以下，污水可全部回用，實現零排放。②不需每年更換填料，減少了維修費。③方案2適用老系統改造，預沉池不要求很長的停留時間，因此可不建新預沉池，利用原有沉淀池即可。④方案2流程簡單，集反應、絮凝、沉淀、過濾、污泥濃縮于一體，操作方便。

2.2 改進處理方案的經濟比較

改進后2種方案的經濟比較如表2所示（僅比較污水凈化部分，以1 050 m3／h設計規(guī)模為例）。

表2 不同方案經濟比較Tab.2Economical comparison of different schemes

綜上所述，方案2具有投資省、占地小的特點。因此，推薦采用一體化凈水器方案作為處理造氣污水的最佳方案。

2.3 處理工藝流程

改進后的造氣污水處理工藝流程如圖3所示。

（1）可切換平流沉降池。污水從排水地溝進入沉降池，利用平流沉降，將污水中大顆粒懸浮物沉降至一定水平，便于后續(xù)凈水器的處理。切換使用平流沉降池一是保證行車抓灰時沉降池平流沉降層不被攪動破壞；二是使真空抽濾污泥干化裝置具有一定的干化周期，便于污泥干化［2］。

（2）一體化凈水器。污水經污水泵送入管道混合器內與混凝劑、助凝劑混合后，進入凈水器內的旋流反應室進行混凝反應，結成可快速沉降的絮凝體（礬花），進入懸浮澄清室后大多數絮凝體向中心集聚沉入積泥斗，污水經懸浮澄清層進入斜管沉淀室，去除懸浮物［3］。活性污泥經靜止沉降后，上清液經澄清環(huán)管匯入主出水管，污泥排泥管由液動排泥角閥自動控制，定時排入沉降池，與污水混合后繼續(xù)發(fā)揮混凝、助凝作用［2］。

圖3 改進后的造氣污水處理工藝流程Fig.3Improved process of gas-making sewage treatment

（3）凈水藥劑的投加?；炷齽榫酆下然X，助凝劑為聚丙烯酰胺［4］。在污水懸浮物的質量濃度超過500 mg／L時，單加混凝劑不經濟，效果較差，故必須在其后投加助凝劑，它們分別在2個管道混合器中進行混合。

（4）真空抽濾污泥干化系統。相對粘性較強、透水性差的污泥而言，造氣污水的污泥透水性較好。尤其在污水中加入混凝劑、助凝劑時，污泥的透水性、松散性可進一步得到改善。利用備用污水泵抽取水池的水反洗被切換下來的沉降／干化池的池底管網→真空抽濾機抽吸被切換下來沉降／干化池的濾后水→電動雙梁抓斗行車抓泥→汽車裝運至渣場。該工藝一是處理量大，60 h內可將平流沉降／干化池中的污泥和水分離，使污泥干化到可抓運、不流淌的程度，含水率約為70%左右；二是能耗低，因為平流沉降池是切換使用，一套裝置可輪流用于多格平流沉降池；三是污泥干化不需要投助凝劑，節(jié)省了運行成本；四是維修量小，便于管理。

3 工藝特點

（1）沉降池特點?？汕袚Q平流沉降池“一池三用”，既是調節(jié)池，又是沉降池和污泥干化池，不需另設污泥集泥池和污泥泵。能處理大量污泥，且污泥干化不需加助凝劑，污泥干化成本低。凈水器排出的活性污泥自流到平流沉降池入口，大大降低了凈水藥劑的用量和免去了污泥的二次提升，從而降低了運行費用。

（2）一體化凈水器特點。設備的水質凈化與污泥濃縮系統在工作時互不干擾；液動角閥自動排泥，排泥快，故障率低，排泥效果好；屬于低速度、大容量凈水器，能適應高濁度及微污染水的處理，抗沖擊能力強；系統運行可靠性高，維修量極少（無傳動部件）。

針對造氣污水的特點，在工藝上采取以下措施保證出水水質和設備正常運行：①在一體化凈水器設多個排泥口并加裝液動排泥角閥，自動按時排泥，以保證排泥均勻、迅速及時。②采用φ50 mm PVC斜管，其具有表面光滑，不易結垢，強度好，使用壽命長的特點，并在凈水器頂部接水管定期沖洗斜管，保證斜管不堵塞。

（3）真空抽濾系統特點。采用大泥量真空抽濾污泥干化系統，污泥干化不需添加助凝劑，活性污泥回流到沉降池入口可節(jié)約凈水藥劑，降低運行費用；污泥干化后含水率與帶式壓濾、離心脫水干化方式相同，確保污泥運輸途中不對環(huán)境造成二次污染。

4 主要構筑物及設計參數

（1）可切換平流沉降池。1座，鋼筋砼結構，尺寸為60.0 m×10.8 m×5.2 m，有效池深為4.0 m，有效容積為2 500 m3，停留時間為0.5 h。

（2）管道混合器。2臺，型號為SF－900，材質為Q235A，尺寸為DN 900 mm×1.5 m。

（3）一體化凈水器。4座，鋼筋砼結構，型號為YZJ－1250C，單臺處理水量為1 250 m3／h，外形尺寸為φ17.0 m×12.7 m。

（4）冷卻塔。5座，鋼筋砼結構，單座冷卻水量為1 000 m3／h，尺寸為10.5 m×10.5 m，進水溫度為55℃，出水溫度為32℃（每年5月中旬到10月上旬回用水溫度為35℃），風機直徑為φ6.0 m，電機功率為55.0 kW，電機設置在風筒外面。

5 運行效果

該工程經調試后于2008年11月正式投入運行，近半年后在滿負荷運行下進行連續(xù)72 h取樣，經監(jiān)測分析可知，各單元處理效率高，出水水質達到設計要求，穩(wěn)定連續(xù)運行階段出水水質如表3所示。本工程運行了將近8 a，工藝設備運行穩(wěn)定，處理效果良好，各項指標均滿足GB 13458—2001中的間接排放標準。

表3 造氣污水實際運行出水水質Tab.3Effluent water quality of gas-making sewage treatment during actual operation

6 技術經濟分析

本工程總投資約700萬元，回用水成本為0.239元／t，僅為工業(yè)供水成本的1／3。

7 總結

（1）采用一體化凈水器和真空抽濾污泥干化系統處理回用造氣污水是可行的，工藝自2008年11月正式投入以來，運行穩(wěn)定，性能可靠，自動化程度高，操作管理方便，投資占地少，運行費用低。

（2）該工藝凈化效率高，無二次污染，經凈化后造氣污水的濁度合格率達到100%，污泥干化后的含水率達到70%，真正實現工業(yè)用水閉路循環(huán)、零排放。

（3）單位回用水成本低，每立方米回用水成本僅為0.239元，僅為工業(yè)供水成本的1／3，因而具有很好的經濟效益和社會效益。

［1］張俊霞.合成氨造氣廢水治理技術研究［D］.南京：南京理工大學，2006.

［2］林柯，孫莉.煤化工造氣污水處理回用的實踐［J］.河南化工，2010，27（9）：53－55.

［3］郭東芳.高濁度一體化凈水器在選礦－拜耳法氧化鋁生產廢水處理中的應用［J］.工業(yè)用水與廢水，2011，42（3）：81－83.

［4］班福忱，李亞峰，李慧星，等.水庫水源水的二次混凝效果分析與討論［J］.勘察科學技術，2006，（5）：20－22.

Project example of gas-making purification and reuse and sludge drying

YANG Chang－li1，CAO Xu1，SHANG Kai1，2
（1.Guizhou Green Environmental Protection Equipment Engineering Co.,Ltd.,Guiyang 550002,China;2.College of Resource and Environmental Engineering,Guizhou University,Guiyang 550025,China）

In view of the characteristics of the sewage from the gas-making process of a large scale synthetic ammonia plant,advection sedimentation/drying pool-integrated water purifier-vacuum filtration sludge drying process was adopted for its treatment.The results showed that,when the single processing capacity of the water purifier was above 1 000 m3/h,the mass concentration of SS of the influent gas making sewage was 164-418 mg/L,the pH value was 7.41-8.08,the temperature was 38-43℃,the effluent turbidity from clean water tank was 13.26-23.60 mg/L,the pH value was 7.67-8.44,the temperature was 27-31℃,the inlet and outlet water temperature were lower than 55 and 32℃respectively,the acceptability of turbidity was 100%,the effluent water quality met the requirement of make-up water of circulating cooling system,the moisture content of the dryed sludge reached 70%.

gas-making sewage;integrated water purifier;vacuum filtration;sludge drying

X703.1；X784.1

A

1009－2455（2016）06－0047－04

楊昌力（1957－），男，貴州貴陽人，高級工程師，碩士，主要從事污染物治理工程設計和環(huán)保技術工程設計，（電子信箱）yangchangli＠ghome.com.cn。

2016-08-04（修回稿）