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【废水处理】蒸氨塔在苏氨酸废水处理中的应用

发酵环保化工知识圈 2020-03-28 10:05:19



废水处理工艺

针对膜过滤浓缩液COD和SS高、浓缩后可作为饲料的特点 ,按照 “清污分治 ”的原则, 将该股废水进行单独压滤预处理;针对膜过滤浓缩液、离子交换吸附流出液、发酵及膜过滤冲洗水的NH3 -N浓度高的特点 ,将该三段废水进行蒸氨预处理;同时考虑到工程的可靠性和设计的合理性, 根据小试 、中试结果以及工程经验, 确定了苏氨酸废水处理工艺(见图1)。

主要处理单元

物化预处理系统。该系统由带式压滤机 、集水池 、混凝沉淀池 、蒸氨塔系统、生物调节池和中间沉淀池构成。膜过滤浓缩液含有菌体蛋白等大量悬浮物和胶体物质, COD和SS都较高 ,如果不回收菌体蛋白,不仅增加废水处理成本,而且还浪费了宝贵的菌体蛋白资源。通过带式压滤机可去除90%的SS, 产生的滤液与离子交换吸附流出液、发酵及膜过滤冲洗水在集水池中混合后 , 加入混凝剂进行混凝沉淀 ,可去除40%的COD和50%的SS。然后加碱调pH值至适合的蒸氨气提条件后打入蒸氨塔系统 ,利用废水所含挥发性物质氨氮的实际浓度和平衡浓度之间存在的差异, 在碱性条件下用蒸汽气提, 使废水中的氨氮不断由液相转移到气相中,从而达到去除废水中氨氮的目的(氨氮去除率达95%)。蒸氨塔出水经过换热冷却后与中低浓度的离子交换冲洗水、制糖压榨冲洗水 、生活污水一起进入生物调节池 ,在生物调节池中有少量污泥回流 ,并设有曝气装置 ,除了起到调节废水水质 、水量的作用外, 回流污泥还起到了吸附混凝的作用, 有利于悬浮物在中间沉淀池中沉淀, 而曝气装置防止了悬浮物在生物调节池中沉降 ,还一定程度地起到了生化降解作用,降低了后续处理负荷。生物调节池出水进入中间沉淀池 ,可去除废水中30%的COD和40%的ss。


水解酸化系统 。该系统由水解酸化一、二反应池和各自独立的沉淀一 、二池组成 。水解酸化工艺是考虑到产甲烷菌与水解产酸菌生长速度不同, 将厌氧处理控制在反应时间短的厌氧处理前两阶段 ,即在大量水解细菌 、产酸菌作用下将不溶性有机物水解为溶解性有机物, 将难生物降解的大分子物质转化为易生物降解的小分子物质的过程 。水解酸化系统选用厌氧 、兼氧两类不同世代周期的菌属,形成了一种独特的动态水解工艺 , 改变了传统的静态水解工艺,把水解酸化改为完全混合式连续进水的过程,增加了动态反应和部分污泥回流等环节 ,减少了剩余污泥量,实现污水、污泥一次处理。水解酸化系统不仅提高了废水的可生化性 , 而且还可去除35%的COD。


接触氧化系统 。该系统由接触氧化池和终沉池组成 ,废水经水解酸化系统进入接触氧化池 ,水质、水量都较稳定, 可生化性好, 又利用生物接触氧化池中微生物菌群较稳定的优势 , 对废水中的有机物进行大幅度降解 ,再经终沉池去除废水中80%的COD。


主要构筑物及设计参数

该废水处理工程主要构筑物尺寸及设计参数见表2。

蒸氨塔的工作流程和操作条件

蒸氨塔系统是针对苏氨酸废水的NH3-N含量极高 ,其他处理方法难以对其有效降解而特别设计的一套去除NH3-N的装置 。它是通过加碱调节废水pH值 ,使离子铵转化为分子氨 ,然后经过换热提高废水温度,再进入蒸氨塔中利用分子氨在废水中的实际浓度和平衡浓度之间存在的差异 ,用蒸汽气提进行传热、传质, 使废水中的分子氨不断由液相转移到气相中,从而达到去除废水中氨氮的目的。蒸氨塔系统流程见图2, 它由集水池、碱液储槽、过滤器、废水换热器 、塔顶分凝器 、氨冷凝回收器、计量泵 、废水提升泵 、氨水泵、蒸氨塔共同组成,其中蒸氨塔是该系统的主体 ,采用高效导向浮阀塔

该系统流量为4.9m3/h,氨氮浓度为3200mg/L的混凝沉淀池出水进入蒸氨塔系统的集水池中 ,然后由废水提升泵泵至过滤器 ,进一步去除固体悬浮物 ,同时由计量泵把一定量的碱液打入废水提升泵的入口 ,经泵叶轮及管内的流动混合 ,控制蒸氨塔中废水pH=10-10.5。过滤器出水进入废水换热器与蒸氨塔下部出来的高温废水进行换热, 回收热量 ,提高废水温度至85℃左右 。换热后的废水从蒸氨塔上部进入塔内 ,废水在塔内顺流而下与上升的蒸汽 (P =0.4MPa, T =140℃, Q =0.735t /h)进行热量和质量交换,废水中含氨浓度逐步降低 ,至塔底部达到处理要求排出塔外, 废水出塔温度在103℃左右 。蒸气直接从塔底部进入塔内, 与废水逆流接触而上至塔顶进入分凝器中 , 蒸气中的氨浓度逐步提高 ,在分凝器中被部分冷凝回流到塔顶,出分凝器的氨蒸气达到所要求的回用浓度 ,再经氨冷凝冷却器做进一步的冷凝, 冷凝液 (10%左右的稀氨水 , T =35℃, Q =149kg/h)自流至氨冷凝回收器储存 ,根据生产需要由氨水泵泵至离子交换工段回用。处理后的废水 (含氨浓度达到160mg/L左右 , Q =5. 5m3/h)被泵至废水换热器与上塔废水换热 , 温度降至60℃左右 ,再经进一步冷却至40℃左右 ,进入生物调节池 (冬天无需再进一步冷却 , 可直接进生物调节池 )。分凝器的冷却介质为循环冷却水, 氨冷凝冷却器的冷却介质冬天为循环冷却水 ,夏天为冷冻水 (进水温度为18℃), 分凝器通过控制冷却水流量控制未冷凝的氨蒸气温度(92℃左右),从而达到所要求的回用氨水浓度 (10%左右 )。该系统氨氮的去除率为95%左右。


结   论

针对苏氨酸废水的NH3 -N含量高、处理难度大的特点,采用了蒸氨塔预处理措施,工程实践证明不仅是可行的,同时也为苏氨酸废水及高NH3 -N废水的治理找到了一条新途径 。

采用蒸氨塔预处理措施, 不仅大大减少了废水中NH3 -N含量 降低了废水处理难度 ,而且可对废水中NH3 -N回收循环利用 ,降低了企业生产成本, 提高了企业效益 。

经调试证明, 为使蒸氨塔有较高的去除效率 ,一方面应在废水进入蒸氨塔前加碱液 ,严格调控废水的pH值, 使废水中的离子铵最大限度向分子氨转化 ;另一方面应严格控制蒸氨塔内废水流量、操作温度 、操作压力 、回流比等操作条件, 建立并维持适宜的气液平衡条件 ,以制取高浓度的氨 。

该工程水量少, 厌氧段若采用完全厌氧装置 ,操作条件控制严格 ,费用高 ,且甲烷气无回收价值 ,而用水解酸化系统代替完全厌氧装置 , 不需密闭 ,不需加温 ,耐水量 、水质冲击负荷能力强,投资费用和运行费用都较低,出水水质稳定。

好氧段采用了耐冲击能力强、处理效果好的接触氧化池 ,该池内具有比表面积较大的填料和较好的充氧条件, 使得池体内具有大量的生物固体和较高的容积负荷 ,保证了出水水质稳定达标。


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