廢水氨氮超標(biāo)分析論文

1、 西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第II頁對催化裂化煙氣脫硫總排中氨氮的分析單 位: 煉油廠 姓 名: 李東升 二零一五年六月摘 要為了使催化裂化裝置排入大氣的煙氣中硫含量合格達(dá)標(biāo),新引入了催化煙氣脫硫系統(tǒng)使煙氣得到凈化，在運(yùn)行期間出現(xiàn)了新問題，煙氣脫硫總排中氨氮含量高，對水污染嚴(yán)重。分析得到氨氮主要來自于催化裂化加工的減壓渣油，反應(yīng)產(chǎn)生的氮氧化物隨著煙氣帶入煙氣脫硫系統(tǒng)造成總排水中氨氮值超標(biāo)。綜合考慮，用化學(xué)沉淀法來處理總排水中的氨氮具有可行性，通過投加和，使之與廢水中的氨氮生成難溶的復(fù)鹽Mg(簡稱MAP)沉淀物。從而達(dá)到從廢水中脫除氮的目的。關(guān)鍵詞：催化裂化；煙氣脫硫；氨氮；化學(xué)沉淀法目

2、 錄一 引言1二 氨氮的來源2二 氨氮去除的可行方法4致 謝6參考文獻(xiàn)7第一章 緒 論2014年催化裂化裝置新增煙氣脫硫工藝，采用濕法洗滌工藝有效的脫除、顆粒物及氮氧化物，將大部分催化劑顆粒轉(zhuǎn)移到液相中，使煙氣得到凈化，直排大氣。但是在將煙氣中的二氧化硫脫除至標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)之內(nèi)時(shí)，另一個(gè)問題也隨之而來，即部分排出的煙氣脫硫洗滌塔里的循環(huán)吸收液，在經(jīng)過沉降、過濾、多次氧化等過程后，里面的氨氮并不能達(dá)標(biāo)排放。而水體中的氨氮是指以游離氨態(tài)氮（ N）和銨鹽態(tài)氮（ N)形式存在。氨氮是各類型氮中危害影響最大的一種形態(tài)，是水體受到污染的標(biāo)志，其對水生態(tài)環(huán)境的危害表現(xiàn)在多個(gè)方面。與COD一樣，氨氮也是水體中的主要

3、耗氧污染物，氨氮氧化分解消耗水中的溶解氧，使水體發(fā)黑發(fā)臭。氨氮中的非離子氨是引起水生生物毒害的主要因子，對水生生物有較大的毒害，其毒性比銨鹽大幾十倍。在氧氣充足的情況下，氨氮可被微生物氧化為亞硝酸鹽氮，進(jìn)而分解為硝酸鹽氮，亞硝酸鹽氮與蛋白質(zhì)結(jié)合生成亞硝胺，具有致癌和致畸作用。同時(shí)氨氮是水體中的營養(yǎng)素，可為藻類生長提供營養(yǎng)源，增加水體富營養(yǎng)化發(fā)生的幾率。第二章 氨氮的來源催化裂化裝置處理的原料為減壓渣油，分析原料中的性質(zhì)，其中：元素分析wt%C86.06H12.58N0.33S0.61表1 原料中元素成分N元素有0.33wt，研究結(jié)果表明，氮在反應(yīng)過程中可轉(zhuǎn)化成氨氣和少量的氰化物，原料中的氮約有

4、5轉(zhuǎn)化為氨，在輕燃料氣中也有一定量的氨，這部分氮約占原料氮的3。以有機(jī)氮的形式存在于液體產(chǎn)品中的氮占原料氮的50左右，而且一般都濃集在重餾分中。約3540的氮轉(zhuǎn)化到焦炭中，從而在催化劑再生過程中轉(zhuǎn)化為和，主要是混合在煙氣中。通常燃燒過程中生成的主要有燃料型、熱力型和快速型三類。其中燃料型是燃料中的含氮化合物與氧氣發(fā)生反應(yīng)生成的;熱力型主要是高溫下空氣中的氮?dú)獗谎趸?快速型是碳氛化合物燃料的過濃預(yù)混燃燒時(shí),經(jīng)HCN、NH、N等中間產(chǎn)物生成的。有關(guān)催化裂化過程的產(chǎn)生,一般認(rèn)為有兩種途徑。一種是在催化劑再生過程中空氣中的氮熱氧化的結(jié)果,即熱力型;還有一種是源于原料油中的氮化物燃燒,即燃料型。研究

5、證明,原料氮才是催化裂化過程中排放的最主要來源,在催化裂化再生條件下由空氣中的氮熱氧化生成的N與由于原料氮而生成的相比幾乎可以忽略不計(jì)。圖1 再生過程焦炭中氮化物的反應(yīng)歷程從上表可以清晰地看出氮化物的來反應(yīng)歷程，催化反應(yīng)部分產(chǎn)生的煙氣經(jīng)過余熱鍋爐回收熱能，煙氣中的一氧化碳在爐膛內(nèi)完全燃燒轉(zhuǎn)化成二氧化碳，而氮氧化物則生成氮?dú)?，但燃燒過程不完全，且出于對設(shè)備的保護(hù)，燃燒的溫度不能過高，從而一部分氮氧化物隨著煙氣進(jìn)入到煙氣脫硫洗滌塔的文丘里噴射器，經(jīng)循環(huán)吸收液將二氧化硫、大部分催化劑顆粒和氮氧化物帶入塔底，其中一部分循環(huán)液至后續(xù)廢液處理系統(tǒng)。污水中的顆粒物在澄清器內(nèi)沉降，含水率85左右的污泥自澄清器

6、底部排出，經(jīng)污泥泵增壓后送至污泥脫水機(jī)中，脫水后污泥作為危廢外輸送出裝置。澄清器頂部的清液自流送至氧化罐中，其中液體經(jīng)污水循環(huán)泵抽出，與堿液混合后，返回至氧化罐內(nèi)，在氧化噴嘴處與空氣充分混合后排至氧化罐底部。利用氧氣將污水中的亞硝酸鹽氧化為硫酸鹽，降低污水的COD。氮氧化物在污水中形成氨氮，大部分污水外排至污水處理場出口檢測池。第三章 氨氮去除的可行方法3.1 提高燃燒室溫度記錄連續(xù)30天催化煙氣脫硫總排水中的氨氮值并分析得到：123456789101600155513501560171016202085172087513101112131415161718192010507355303301

7、429175.491.512011621222324252627282930120.592.5170.5926790.296.4128163211表3 30天污水氨氮濃度值圖2 30天污水氨氮濃度趨勢從圖表中，我們可以看出在裝置剛開始運(yùn)行階段，氨氮值高至2000mg/L以上，屬于高濃度氨氮廢水。在車間調(diào)整操作，將余熱鍋爐的燃燒室溫度提高后，氨氮值明顯下降，但仍屬于中濃度氨氮廢水（50500mg/L）,且長期爐膛溫度太高,對設(shè)備的適用壽命大大減少。3.2 化學(xué)沉淀法在查閱了諸多文獻(xiàn)資料后，對于污水中氨氮的去除方法有多種，主要包括物理法、化學(xué)法、生物法。對于煉油化工所產(chǎn)生的氨氮廢水必須具有處理性能

8、穩(wěn)定、適用于廢水的水質(zhì)且經(jīng)濟(jì)實(shí)用。因?yàn)楸狈匠鞘谐Ｄ隁鉁剌^低，寒冷季節(jié)較長，對于一些受溫度影響的處理廢水氨氮的方法并不適用。因?yàn)闊煔饷摿騿卧械奈鬯幚硐到y(tǒng)，有投加絮凝劑、助凝劑，從而脫泥的工序，綜合考慮，用化學(xué)沉淀法來處理污水中的氨氮具有可行性。其有沉降反應(yīng)速度快、不受溫度影響、操作簡單可自動(dòng)化控制、流程簡單投資成本低等優(yōu)點(diǎn)?；瘜W(xué)沉淀法的機(jī)理是通過投加和，使之與廢水中的氨氮生成難溶的復(fù)鹽Mg(簡稱MAP)沉淀物。從而達(dá)到從廢水中脫除氮的目的。主要反應(yīng)過程:對模擬氨氮濃度值為1000mg/L的廢水做試驗(yàn)。試驗(yàn)過程為：1 沉淀試劑：按 n（）:n（:n（）的理論摩爾比 1:1:1，投加不同種類的鎂

9、鹽（MgO、MgCl2、MgSO4）和磷酸鹽（Na2HPO412H2O、NaH2PO42H2O、H3PO4），反應(yīng)在 pH 值為 10 下進(jìn)行，反應(yīng)時(shí)間15min，攪拌速度 100r/min，進(jìn)行三次重復(fù)試驗(yàn)得到不同沉淀劑對氨氮的去除效果?？紤]對氨氮的去除率及藥劑成本等方面的影響，選取Na2HPO412H2O 和MgCl2作為沉淀劑較為合理。2 操作條件：反應(yīng)時(shí)間選擇為15min最為合適，當(dāng)反應(yīng)時(shí)間小于15min時(shí)，所投加的藥劑比為充分混合，所以氨氮去除率較低；當(dāng)反應(yīng)時(shí)間大于 15min，氨氮去除率和磷利用率變化不大，延長反應(yīng)時(shí)間對氨氮去除效果的影響小。當(dāng)攪拌速度小于 100r/min時(shí)，攪拌

10、速度不充分。則反應(yīng)物料混合不均勻，導(dǎo)致反應(yīng)不夠完全；當(dāng)攪拌速度大于100r/min 時(shí)，氨氮去除率與磷利用率變化不大。因此從提高反應(yīng)效率角度，試驗(yàn)攪拌速度選取100r/min。3 實(shí)驗(yàn)單因素研究：對去除率影響最大的因素為PH值、n（）:n（和n（）:n（。1） 對于PH值，根據(jù)試驗(yàn)的反應(yīng)機(jī)理可知：磷酸銨鎂必須在堿性條件下才能穩(wěn)定存在；pH 不同，磷酸銨鎂的溶解度會(huì)有所變化；同時(shí)，pH對磷酸根的解離有較大影響，這直接影響反應(yīng)平衡的移動(dòng)。因此在選擇pH 值的水平分別為 8.0、9.0 和 10 ，其他條件不變的情況下進(jìn)行試驗(yàn)之后，得出PH為9時(shí)對氨氮的去除率最高。2） 根據(jù)反應(yīng)機(jī)理可知，n（）:n

11、（的理論摩爾比為 1:1 時(shí)可生成 MgNH4PO4沉淀。為了使廢水中的氨有效的去除，適當(dāng)?shù)靥岣?n（）:n（配比，能使殘液中剩余的和磷的濃度降低，故選擇 n（）:n（配比的水平為 1:1、1:2 和 1:3試驗(yàn)，在其他條件不變的情況下得到配比為1:3時(shí)最效果最佳。同樣n（）:n（的配比為1:1時(shí)最合適。4 PAM（聚丙烯酰胺）是一種有機(jī)高分子絮凝劑，PAM 在溶液中具有橋聯(lián)作用，該作用可以提高M(jìn)gNH4PO4沉淀效率，從而提高了氨氮的去除率。確定 pH值為 9.5，Na2HPO4和 MgCl2按 n（）:n（:n（）配比為 1:1:1 投加，反應(yīng)時(shí)間為20min，攪拌速度為 100r/min

12、 的條件下，改變 PAM 添加量 0、20、40、60、80、100mg/L，測定濾液N 和 P 含量。得出在 PAM 添加量小于 20mg/L 時(shí)，氨氮去除率隨 PAM 投加量的增加而迅速增加，在 PAM 添加量為 20mg/L 時(shí)，氨氮去除率達(dá)到 99.01，與未添加 PAM 相比較氨氮去除率提高了 5.38，在 PAM 投加量在 20mg/L40mg/L 之間，氨氮去除率均在 99以上，當(dāng) PAM 添加量大于 40mg/L，氨氮去除率隨 PAM 添加量增加，略有減小。主要因?yàn)樵?PAM 添加量小于 40mg/L 時(shí)添加，隨 PAM 添加溶液中絮凝劑的鏈長增加起到了很好橋聯(lián)作用，但 PAM

13、 添加量大于40mg/L 時(shí)，溶液中絮凝劑分子鏈過長，發(fā)生重疊，不再增加絮凝效果，反而使氨氮去除率和磷利用率略有降低。第四章 結(jié) 論從前面實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，可以總結(jié)出 pH 值、反應(yīng)藥劑配比等與氨氮去除率的關(guān)系，并通過正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)與單因素分析得出該方法在處理高濃度氨氮廢水中最佳的條件。在 5 種沉淀劑（MgO 和 H3PO4、MgSO4和 Na2HPO4、MgSO4和 NaH2PO4、MgCl2和 Na2HPO4、MgCl2和 NaH2PO4、）中，MgCl2和 Na2HPO4為強(qiáng)堿鹽，溶解性比較好。而且在同樣的反應(yīng)條件下氨氮去除率較高，所以選擇 MgCl2和 Na2HPO4為沉淀劑。 結(jié)果表明：1.處理初始氨氮濃度為 1000mg/L 的廢水，在 pH 值為 9.5，攪拌速度為 100r/min，反應(yīng)時(shí)間為 15min。MgCl2和 NaH2PO4以 n（Mg2+）:n（NH4+）:n（PO43）為 1.3:1:1.1 配比投加，氨氮的去除率可達(dá) 98.87%。 2.絮凝劑（PAM）對沉淀劑有共凝效果，絮凝劑的添加能提高氨氮去除率，在n（Mg2+）:n(PO43):n(NH4+)為 1:1:1 的配比、PH值為9.5、攪拌速度為 100r/min、反應(yīng)時(shí)間為 15min 的條件下，考察了聚丙烯酰胺（PAM）絮凝劑對氨氮去除率的影響，試驗(yàn)結(jié)果表明：在 PA