焚燒法處理高濃度有機農藥生產廢水

更新時間：2011-03-16 09:57 來源：給水排水作者: 張永梅，孫潔，吳茂閱讀：5466

摘要：農藥生產廢水屬有害工業廢水，成分復雜、有機物含量高、生物降解性很差，生化處理難以達標。對某農藥廠廢水實行分流處理，將高濃度蒸餾濃縮液利用周邊電廠的循環流化床焚燒爐焚燒，并對焚燒效果和實際可操作性、經濟性進行了分析，證明采用循環流化床焚燒爐焚燒高濃度復雜成分廢水是有效、可行的。

關鍵詞：農藥生產廢水,焚燒法,循環流化床焚燒爐

農藥生產中產生的廢水屬于有毒有害工業廢水，成分復雜，含有大量生物降解性較差和難于生物降解的有機物，可生化性很差，特別是高濃度有機農藥廢水(如蒸餾濃縮液)，對生物處理系統的沖擊較大，常使微生物大量死亡，處理后出水水質波動較大，時有超標現象，給企業的環保工作帶來較大壓力。針對農藥生產不同環節產生的廢水有機物濃度、毒性、可生化性等方面都存在著很大的差異，在考慮全廠廢水處理工藝時，將高濃度廢水與低濃度廢水分開，對高濃度廢水采用焚燒處理工藝進行單獨處理，以減輕廢水生物處理系統的負荷，使系統穩定運行，達標排放。

本工程就淄博市某農藥廠生產氧樂果、百草枯廢水進行了分流，對高濃度蒸餾濃縮液進行單獨焚燒處理，從而降低了混合廢水的污染物含量，降低生物處理系統負荷，確保了系統出水水質穩定達標排放。

1 工程概況

該公司的高濃度有機污染廢水主要來自氧樂果生產氯乙脂精餾工序洗釜水以及百草枯生產廢水，廢水水量約24 m3／d，其中氧樂果廢水量約14 m3／d，百草枯廢水量約10 mVd，廢水主要水質指標見表1。

該公司廢水處理系統以活性污泥法為主體工藝，因為氧樂果生產廢水的COD和氨氮含量很高，對生物處理系統影響很大，2002年未分離氧樂果廢水之前，廢水處理系統出水年均COD和NH3-N 分別達到1 245 mg／L和142 mg／L。廢水處理廠在 2004年進行了改擴建，增加了絮凝沉淀工藝，CODc，和NHs—N降低了很多。氧樂果為季節性生產，這部分廢水的加入對改建后的系統影響仍然很大，出水水質不穩定，COD在200 500 mg／L，NH3-N 在55～65 mg／L，仍不能達到《污水排人城市下水道水質標準》(CJ 3082--1999)要求。在百草枯生產線投產之后，由于百草枯廢水的CODc。和NH。一N很高，尤其是NH3-N高達30 000 mg／L，無法采用常規的廢水處理工藝進行處理，所以對氧樂果和百草枯生產廢水進行了分流，單獨焚燒處理，從而降低了原混合廢水的污染物含量及生物處理系統負荷。廢水處理系統現在達到了穩定運行，出水CODc，和 NH3一N分別在300 mg／L和35 mg／L以下，達到 CJ 3082--1999的要求。

2焚燒處理技術原則及工藝條件

2．1焚燒處理技術原則

焚燒法處理廢液是將含高濃度有機物的廢液在充分供給氧氣(空氣)、反應系統有良好攪動、系統的操作溫度必須足夠高的三個主要工況條件下進行氧化分解，使有機物轉化為水、二氧化碳、灰燼以及釋放熱能，達到無害排放目的。化工廠的高濃度有機廢液常采用這種方法進行處理。通常，熱值為 10 500 kJ／kg以上的廢液，在有輔助燃料引燃時便能夠自燃，熱值較低的廢水由于可燃物比例小，不足以維持焚燒溫度，所以往往先濃縮(如用蒸發和蒸餾法)再焚燒或依靠輔助燃料進行焚燒。

流化床焚燒爐(見圖1)的工作原理：廢水隨二次風進人流化床密相區床層，密相區床層中有大量的惰性床料(如煤及煤渣等)，其熱容量很大，能夠滿足有機廢液的蒸發、熱解、燃燒所需大量熱量的要求。由布風裝置送到密相區的空氣使床層處于良好的流化狀態。床層內傳熱工況十分優越，床內溫度均勻穩定，維持在840～980℃，有利于有機物的分解和燃盡。焚燒后產生的煙氣夾帶著少量固體顆粒及未燃盡的有機物進入流化床稀相區，由二次風送入的高速空氣流在爐膛中心強烈擾動，混合充分，未燃盡成分可在旋風分離器繼續進行燃燒。

與常規焚燒爐相比，流化床焚燒爐焚燒廢水具有以下優點：

(1)焚燒效率高。流化床焚燒爐由于燃燒穩定，爐內溫度場均勻，加之采用二次風增加爐內的擾動，爐內的氣體與固體混合強烈，廢水在爐膛停留時間≥3 S，可以充分氧化(參照某焚燒爐數據)，廢水的蒸發和燃燒瞬問就可以在爐膛內部完成。未完全燃燒的可燃成分在旋風分離器內繼續燃燒，使得燃燒非常充分。

(2)對各類廢液適應性強。由于流化床層中有大量的高溫隋性床料，床層的熱容量大，能提供低熱值、高水分的廢液蒸發、熱解和燃燒所需的大量熱量，所以流化床焚燒爐適合焚燒各種水分含量和熱值的廢液。

(3)環保性能好。流化床焚燒可以使廢水中的主要有害有機化合物的破壞率達99．999％；流化床焚燒爐采用低溫燃燒和分級燃燒，所以焚燒過程中NOx的生成量很小，其體積分數通常小于0.0001；在床料中加入合適的添加劑可以消除和降低有害焚燒產物的排放，如在床料中加入石灰石可中和焚燒過程產生的SO2、 HCl，HCl去除率達99％以上，達到環保要求。

(4)重金屬排放量低。重金屬屬于有毒物質，升高焚燒溫度將導致煙氣中粉塵的金屬含量大大增加，這是因為金屬揮發后轉移到粒徑<10μm的顆粒上，某些焚燒實例表明，鉛、鎘在粉塵中的含量隨焚燒溫度呈指數增加。由于流化床焚燒爐焚燒溫度低于常規焚燒爐，因此重金屬排放量較少。

(5)系統簡單、投資少，運行可靠率高。利用周邊電廠現有設備，稍加改造即可投入使用；因電廠鍋爐全年運行，廢水處理設施可全年運行。

流化床焚燒爐的缺點是，當焚燒含有高濃度堿金屬鹽類的廢液時，在床層內容易形成低熔點的共晶體(熔點在635～815℃)，如果熔化鹽在床內積累，將導致流化失敗。解決這個問題的辦法是向床內添加合適的添加劑，他們能夠將堿金屬鹽類包裹起來，形成像耐火材料一樣的熔點在1 065～ 1 290℃的高熔點物質，從而解決了低熔點鹽類的結焦問題。對于具體情況，需進行深入研究。

2．2工藝條件

目前，該公司有燃煤鍋爐130 t／h循環流化床鍋爐3臺，爐膛溫度840～980℃；爐膛內介質流速 ≤7 m／s；爐膛內凈高28 m；燃煤量16～20 t／h；流化床焚燒爐內襯耐火材料，下部由布風板構成燃燒室。燃燒室分為兩個區域，即上部的稀相區(懸浮段)和下部的密相區。

2．3實施方案說明

綜合以上情況分析，擬采用廢水隨二次風進入的方案，即安裝廢水儲罐(50 m3)，廢水經過濾后由多級離心泵加壓進入廢水總管輸送至鍋爐，在鍋爐左右側二次風管各配置兩支霧化器(0．3～0．5 t／h)，廢水霧化后隨二次風進入爐膛燃燒。

廢水在燃燒前調pH為7～9，儲罐及管道采用普碳鋼材料，儲罐及管道需保溫，必要時加伴熱。儲罐全密閉，安裝呼吸閥，以防止異味溢出。由于廢水中氯離子及有機物含量高，高壓軟管采用襯氟軟管。霧化器安裝于二次風管內靠近內墻位置，保證霧化效果并不被磨損和燒毀。霧化器停用或檢修時可方便地退至爐外。煙道設置取樣孔，監測污物是否完全氧化。

2．4主要設備

(1)多級離心泵。2臺，1用l備，揚程2 MPa，流量2 m3／h，控制箱選用室外型，有總電源開關；由于流量需調節的范圍大，為保證霧化效果，變頻控制系統恒壓；每臺泵控制有自動、手動、檢修、備用切換；備用泵在備用狀態時，系統壓力低可自動切換備用泵，并報警；現場人工啟動，低液位自動停泵；控制箱裝電流電壓表，顯示每臺泵的狀態；可手動切換 1、2號泵；泵前過濾器不小于100目，并易于清理。

(2)機械霧化噴嘴。機械霧化噴嘴也叫做離心式噴嘴，它的噴口前有一個旋流室，液體從旋流室的外圓沿切向進入，從旋流室的中心噴口噴出。液體的高壓在噴出口處轉變成液體的流速，其中大部分速度分量是沿周向的旋轉速度，少部分沿軸向的噴出速度。由于離心力的作用，噴出后的液體形成一個喇叭狀的擴張錐型膜。隨著液體離噴口越來越遠，擴張錐底的半徑越來越大，膜也越來越薄，再加上與助燃空氣的相互沖擊，膜最終撕裂破碎，霧化成細小的液滴。

3 系統運行應考慮的問題及對策

(1)由于焚燒水量1．2～2 m3／h，加熱、燃燒、汽化并加熱至140℃隨煙氣排出，將對鍋爐效率產生一定影響。計算鍋爐效率應將燃燒1 m3廢水耗煤 95 kg考慮在內，便于準確監控鍋爐運行情況。

(2)由于焚燒水量相當于煤濕度增加3．6％～ 6％，水分增加將降低燃燒室溫度，影響燃料著火。為減小對燃燒的影響，應將焚燒的廢水盡量多點噴人、霧狀噴人，避免廢水直接噴濺到一點，而且投用和退出時，要注意對床溫的影響，及時進行調整。

(3)廢水為常溫噴霧進入爐膛，如果出現對爐膛內介質擾動影響燃燒時，可在管道上增加加熱器，以提高廢水進入爐膛的溫度，減輕擾動。

(4)煙氣中蒸汽量增加，且考慮到煙氣中會增加一定量的HCl、SO2，對空氣預熱器、煙道和靜電除塵器等設備的有一定的腐蝕影響，應適當提高空氣加熱溫度和排煙溫度，以防結露腐蝕空氣預熱器和靜電除塵器。冬天應及時投用暖風器，提高空氣預熱器冷端受熱面壁溫，保持空氣溫度不低于30℃，對排煙溫度控制應較設計值高1～2℃，控制在125～130℃。

(5)煙氣中NOx、SO2、HCl增加，通過在床料中加入合適的添加劑(石灰石)，可消除或降低有害焚燒產物的排放。

通過近一年的運行實踐，對農藥廠高濃度有機污染廢水全部進行了焚燒處理，該系統運行穩定。對鍋爐的燃燒和穩定運行未造成影響；通過檢修時的觀察，也未見對空氣預熱器、煙道和靜電除塵器等設備的腐蝕影響；對比焚燒廢水前后的煙氣成分 (見表2)，未見有明顯變化，對煙氣達標排放不造成影響。循環流化床焚燒法成本低、易操作，證明具有較強的實踐可操作性。