随着社会经济的不断发展,人类在农业和工业生产活动中使用了大量的含氮农药、工业原料,水中三氮(氨氮、亚硝酸盐氮、硝酸盐氮)含量过高对人体和水体中的水生物都有毒害作用。水体中的三氮之间在一定的条件下可相互转换,如亚硝酸盐氮过高可与仲胺类物质反应生成致癌物质,硝酸盐氮含量过高可使血液中变性血红蛋白增加,还可经肠道微生物作用转变成亚硝酸盐而出现毒害作用,所以在水处理中废水的排放标准对三氮的控制越来越高。
现有的水处理工艺对含氮废水以物化法耦合生化法为主,但对一些难降解有机氮(organic nitrogen,ON)处理效果不佳。有机氮一直是化工废水处理过程中的难点,目前大多通过物理法、化学法、物化法、生物法或上述方法的综合应用将有机氮转化成氨氮或彻底去除。物理吸附法的效果取决于废水中含氮有机物的分子立体结构和吸附材料的性质,且吸附材料的再生性问题有待解决。超临界水氧化法不仅体积小、使用范围广,且处理过程中处于全封闭状态,准备过程繁复,成本高。絮凝等物化法能有效去除部分有机氮,但需要投加絮凝剂及其它联合化学药剂才能达到预期效果,其处理效果在较大程度上受环境因素影响。生化技术是目前处理污水经济有效的方法,然而过高的有机氮会抑制微生物的生长,从而进一步抑制化学需氧量(COD)与氮的去除。当废水中ON较高时,生化池的水力停留时间将大大延长,造成投资成本的增加。
集水井:收集生产来水,并作为泵前水池使用;隔油池:集水井废水提升至旋转筛网机,后进入隔油池,进行隔油处理;混凝沉淀池:集水井废水提升至旋转筛网机,后进入混凝沉淀隔油池,进行隔油处理;中间水池:暂存混凝沉淀池出水,作为进入气浮一体池的缓冲水池;气浮一体池:进一步进行气浮除油处理;调节池:调节水质水量,并作为泵前水箱。调节池内进入后续生物及深度处理系统。
2.2 废水生物处理系统
厌氧水解池:地上式钢结构,设计量为1000m3/d,停留时间为8.8h,有效容积为440m3,外形尺寸为Φ7.0×12.0m。SST:地上式钢结构,设计量为1000m3/d,停留时间为5.6h,有效容积为280m3,外形尺寸为Φ7.0×8.0m。IC塔:地上式钢结构,厌氧设计负荷为5.2kg/m3•d,设计量为1000m3/d,停留时间为35h,有效容积为1760m3,外形尺寸为Φ10.0×23.0m。
缺氧—好氧池:地上式钢结构,设计量为1000m3/d,有效容积为2145m3,外形尺寸为30.0×11.0×7.0m。MBR池:半地上式结构,设计量为1000m3/d,有效容积为130m3,外形尺寸为4.0×5.0×7.0m。氧化池:半地上式结构,设计量为1000m3/d,有效容积为140m3,外形尺寸为4.0×5.5×7.0m。
2.3 废水深度处理系统
混凝反应池:地上钢结构,设计量为1000m3/d,有效容积为12.5m3,停留时间是15min,外形尺寸为4.0×5.5×7.0m。终沉池:地上钢结构,设计量为1000m3/d,有效容积为200m3,表面负荷是1.0m/h,外形尺寸为8.0×5.0m。pH回调池:地上钢结构,设计量为1000m3/d,停留时间是18min,有效容积为15m3,外形尺寸为3.0×2.5×2.5m。清水池:半地上式结构,设计量为1000m3/d,停留时间是1.5h,有效容积为75m3,外形尺寸为3.0×5.5×5.0m。
混合水池:半地上式,设计量为1200m3/d,有效容积为518m3,外形尺寸为14.0×9.25×4.50m。标准排放槽:砖混半地上式,可拆卸移动,外形尺寸为7.0×1.4×1.2。事故水池:半地上式,设计量为1000m3/d,有效容积为500m3,外形尺寸为13.75×9.25×4.50m。
2.4 污泥处理系统
2.4.1 预处理污泥池
将预处理系统产生污泥输送到预处理污泥池,然后通过叠螺压滤机干化处理。预处理污泥池内污泥,通过泵送入叠螺压滤机的絮凝剂混合装置,经絮凝混合后进入机械挤压部分,进行脱水。压滤液回流至集水井。脱水后的污泥不作为危废,由企业委托相关单位进行外运处理。每天产生含水率为85%的预处理污泥约13T。
半地上式结构,污泥储量175m3,有效容积为175.0m3,外形尺寸为7.0×5.5×5.00m。配有压滤提升泵,1用1备;1台叠螺压滤机。
2.4.2 生物污泥池
将生物处理系统产生污泥输送到生物污泥池,然后通过叠螺压滤机干化处理。生物污泥池内污泥,通过泵送入叠螺压滤机的絮凝剂混合装置,经絮凝混合后进入机械挤压部分,进行脱水。压滤液回流至集水井。脱水后的污泥不作为危废,由企业委托相关单位进行外运处理。每天产生含水率为85%的预处理污泥约5T。
烟气洗涤是危险废物焚烧系统烟气净化的重要工艺环节,亦是确保烟气达标排放的必备环节,由于危险废物的种类繁多、成分复杂,烟气洗涤产生的高盐废水具有杂盐含量较高的特点,且含有较高的有机污染物,pH偏碱性。该高盐废水不适合采用物化或生物处理技术,反渗透技术虽可以解决高盐废水的减量,但反渗透产生的高含盐浓缩液的出路更为棘手。
近年来,随着环评对污染物排放总量控制日益严格,绝大多数危险废物综合处理厂执行废水处理达标后“零”排放,为此,实现高盐废水的高效减量与达标处理迫在眉睫。本研究结合某危废处理厂的高盐废水处理工程,探索多效蒸发工艺在高盐废水处理工艺设计中相关重要工艺流程的选取与关键参数的取值,以期为类似工程提供参考与借鉴。
多效蒸发是一个多级串联浓缩过程,其中各效操作参数与单效蒸发相同,但各效过程参数相互制约。一般而言,增加效数可以提高蒸发处理的经济性,但由于存在温度差损失,效数不可能无限制地增加。针对无机盐溶液的蒸发,目前一般选择二~四效蒸发。
根据多效蒸发中物料与二次蒸汽的流向不同,多效蒸发细分为平流、顺流和逆流等多种蒸发工艺。
危废焚烧系统产生的高盐废水总溶解固体(Total Dissolved Solids,TDS)含量较高,且含有一定的杂质、悬浮物(Suspended Solids,SS)和CODCr,黏度较大,适合选用逆流式三效蒸发工艺。
2、工艺流程与设计参数
多效蒸发工艺计算遵循物料衡算、热量衡算及传热速率方程。计算内容包括加热蒸汽(生蒸汽)的消耗量、各效蒸发量以及各效传热面积。多效蒸发的计算一般采用试算法。