焚燒法處理高濃度有機(jī)農(nóng)藥生產(chǎn)廢水
摘要：農(nóng)藥生產(chǎn)廢水屬有害工業(yè)廢水，成分復(fù)雜、有機(jī)物含量高、生物降解性很差，生化處理難以達(dá)標(biāo)。對某農(nóng)藥廠廢水實(shí)行分流處理，將高濃度蒸餾濃縮液利用周邊電廠的循環(huán)流化床焚燒爐焚燒，并對焚燒效果和實(shí)際可操作性、經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行了分析，證明采用循環(huán)流化床焚燒爐焚燒高濃度復(fù)雜成分廢水是有效、可行的。
關(guān)鍵詞：農(nóng)藥生產(chǎn)廢水,焚燒法,循環(huán)流化床焚燒爐
農(nóng)藥生產(chǎn)中產(chǎn)生的廢水屬于有毒有害工業(yè)廢水，成分復(fù)雜，含有大量生物降解性較差和難于生物降解的有機(jī)物，可生化性很差，特別是高濃度有機(jī)農(nóng)藥廢水(如蒸餾濃縮液)，對生物處理系統(tǒng)的沖擊較大，常使微生物大量死亡，處理后出水水質(zhì)波動較大，時(shí)有超標(biāo)現(xiàn)象，給企業(yè)的環(huán)保工作帶來較大壓力。針對農(nóng)藥生產(chǎn)不同環(huán)節(jié)產(chǎn)生的廢水有機(jī)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(shí)，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(jìn)行單獨(dú)處理，以減輕廢水生物處理系統(tǒng)的負(fù)荷，使系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，達(dá)標(biāo)排放。
本工程就淄博市某農(nóng)藥廠生產(chǎn)氧樂果、百草枯廢水進(jìn)行了分流，對高濃度蒸餾濃縮液進(jìn)行單獨(dú)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(tǒng)負(fù)荷，確保了系統(tǒng)出水水質(zhì)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放。
1 工程概況
該公司的高濃度有機(jī)污染廢水主要來自氧樂果生產(chǎn)氯乙脂精餾工序洗釜水以及百草枯生產(chǎn)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(zhì)指標(biāo)見表1。
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該公司廢水處理系統(tǒng)以活性污泥法為主體工藝，因?yàn)檠鯓饭a(chǎn)廢水的COD和氨氮含量很高，對生物處理系統(tǒng)影響很大，2002年未分離氧樂果廢水之前，廢水處理系統(tǒng)出水年均COD和NH3-N 分別達(dá)到1 245 mg／L和142 mg／L。廢水處理廠在 2004年進(jìn)行了改擴(kuò)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(jié)性生產(chǎn)，這部分廢水的加入對改建后的系統(tǒng)影響仍然很大，出水水質(zhì)不穩(wěn)定，COD在200 500 mg／L，NH3-N 在55～65 mg／L，仍不能達(dá)到《污水排人城市下水道水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》(CJ 3082--1999)要求。在百草枯生產(chǎn)線投產(chǎn)之后，由于百草枯廢水的CODc。和NH。一N很高，尤其是NH3-N高達(dá)30 000 mg／L，無法采用常規(guī)的廢水處理工藝進(jìn)行處理，所以對氧樂果和百草枯生產(chǎn)廢水進(jìn)行了分流，單獨(dú)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(tǒng)負(fù)荷。廢水處理系統(tǒng)現(xiàn)在達(dá)到了穩(wěn)定運(yùn)行，出水CODc，和 NH3一N分別在300 mg／L和35 mg／L以下，達(dá)到 CJ 3082--1999的要求。
2焚燒處理技術(shù)原則及工藝條件
2．1焚燒處理技術(shù)原則
焚燒法處理廢液是將含高濃度有機(jī)物的廢液在充分供給氧氣(空氣)、反應(yīng)系統(tǒng)有良好攪動、系統(tǒng)的操作溫度必須足夠高的三個(gè)主要工況條件下進(jìn)行氧化分解，使有機(jī)物轉(zhuǎn)化為水、二氧化碳、灰燼以及釋放熱能，達(dá)到無害排放目的；S的高濃度有機(jī)廢液常采用這種方法進(jìn)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(shí)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(fā)和蒸餾法)再焚燒或依靠輔助燃料進(jìn)行焚燒。
流化床焚燒爐(見圖1)的工作原理：廢水隨二次風(fēng)進(jìn)人流化床密相區(qū)床層，密相區(qū)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(jī)廢液的蒸發(fā)、熱解、燃燒所需大量熱量的要求。由布風(fēng)裝置送到密相區(qū)的空氣使床層處于良好的流化狀態(tài)。床層內(nèi)傳熱工況十分優(yōu)越，床內(nèi)溫度均勻穩(wěn)定，維持在840～980℃，有利于有機(jī)物的分解和燃盡。焚燒后產(chǎn)生的煙氣夾帶著少量固體顆粒及未燃盡的有機(jī)物進(jìn)入流化床稀相區(qū)，由二次風(fēng)送入的高速空氣流在爐膛中心強(qiáng)烈擾動，混合充分，未燃盡成分可在旋風(fēng)分離器繼續(xù)進(jìn)行燃燒。
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與常規(guī)焚燒爐相比，流化床焚燒爐焚燒廢水具有以下優(yōu)點(diǎn)：
(1)焚燒效率高。流化床焚燒爐由于燃燒穩(wěn)定，爐內(nèi)溫度場均勻，加之采用二次風(fēng)增加爐內(nèi)的擾動，爐內(nèi)的氣體與固體混合強(qiáng)烈，廢水在爐膛停留時(shí)間≥3 S，可以充分氧化(參照某焚燒爐數(shù)據(jù))，廢水的蒸發(fā)和燃燒瞬問就可以在爐膛內(nèi)部完成。未完全燃燒的可燃成分在旋風(fēng)分離器內(nèi)繼續(xù)燃燒，使得燃燒非常充分。
(2)對各類廢液適應(yīng)性強(qiáng)。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(fā)、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(huán)保性能好。流化床焚燒可以使廢水中的主要有害有機(jī)化合物的破壞率達(dá)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?jǐn)?shù)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(chǎn)物的排放，如在床料中加入石灰石可中和焚燒過程產(chǎn)生的SO2、 HCl，HCl去除率達(dá)99％以上，達(dá)到環(huán)保要求。
(4)重金屬排放量低。重金屬屬于有毒物質(zhì)，升高焚燒溫度將導(dǎo)致煙氣中粉塵的金屬含量大大增加，這是因?yàn)榻饘贀]發(fā)后轉(zhuǎn)移到粒徑<10μm的顆粒上，某些焚燒實(shí)例表明，鉛、鎘在粉塵中的含量隨焚燒溫度呈指數(shù)增加。由于流化床焚燒爐焚燒溫度低于常規(guī)焚燒爐，因此重金屬排放量較少。
(5)系統(tǒng)簡單、投資少，運(yùn)行可靠率高。利用周邊電廠現(xiàn)有設(shè)備，稍加改造即可投入使用；因電廠鍋爐全年運(yùn)行，廢水處理設(shè)施可全年運(yùn)行。
流化床焚燒爐的缺點(diǎn)是，當(dāng)焚燒含有高濃度堿金屬鹽類的廢液時(shí)，在床層內(nèi)容易形成低熔點(diǎn)的共晶體(熔點(diǎn)在635～815℃)，如果熔化鹽在床內(nèi)積累，將導(dǎo)致流化失敗。解決這個(gè)問題的辦法是向床內(nèi)添加合適的添加劑，他們能夠?qū)A金屬鹽類包裹起來，形成像耐火材料一樣的熔點(diǎn)在1 065～ 1 290℃的高熔點(diǎn)物質(zhì)，從而解決了低熔點(diǎn)鹽類的結(jié)焦問題。對于具體情況，需進(jìn)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(huán)流化床鍋爐3臺，爐膛溫度840～980℃；爐膛內(nèi)介質(zhì)流速 ≤7 m／s；爐膛內(nèi)凈高28 m；燃煤量16～20 t／h；流化床焚燒爐內(nèi)襯耐火材料，下部由布風(fēng)板構(gòu)成燃燒室。燃燒室分為兩個(gè)區(qū)域，即上部的稀相區(qū)(懸浮段)和下部的密相區(qū)。
2．3實(shí)施方案說明
綜合以上情況分析，擬采用廢水隨二次風(fēng)進(jìn)入的方案，即安裝廢水儲罐(50 m3)，廢水經(jīng)過濾后由多級離心泵加壓進(jìn)入廢水總管輸送至鍋爐，在鍋爐左右側(cè)二次風(fēng)管各配置兩支霧化器(0．3～0．5 t／h)，廢水霧化后隨二次風(fēng)進(jìn)入爐膛燃燒。
廢水在燃燒前調(diào)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(shí)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(jī)物含量高，高壓軟管采用襯氟軟管。霧化器安裝于二次風(fēng)管內(nèi)靠近內(nèi)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(shí)可方便地退至爐外。煙道設(shè)置取樣孔，監(jiān)測污物是否完全氧化。
2．4主要設(shè)備
(1)多級離心泵。2臺，1用l備，揚(yáng)程2 MPa，流量2 m3／h，控制箱選用室外型，有總電源開關(guān)；由于流量需調(diào)節(jié)的范圍大，為保證霧化效果，變頻控制系統(tǒng)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(tài)時(shí)，系統(tǒng)壓力低可自動切換備用泵，并報(bào)警；現(xiàn)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(tài)；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(jī)械霧化噴嘴。機(jī)械霧化噴嘴也叫做離心式噴嘴，它的噴口前有一個(gè)旋流室，液體從旋流室的外圓沿切向進(jìn)入，從旋流室的中心噴口噴出。液體的高壓在噴出口處轉(zhuǎn)變成液體的流速，其中大部分速度分量是沿周向的旋轉(zhuǎn)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(gè)喇叭狀的擴(kuò)張錐型膜。隨著液體離噴口越來越遠(yuǎn)，擴(kuò)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(xì)小的液滴。
3 系統(tǒng)運(yùn)行應(yīng)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(chǎn)生一定影響。計(jì)算鍋爐效率應(yīng)將燃燒1 m3廢水耗煤 95 kg考慮在內(nèi)，便于準(zhǔn)確監(jiān)控鍋爐運(yùn)行情況。
(2)由于焚燒水量相當(dāng)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(yīng)將焚燒的廢水盡量多點(diǎn)噴人、霧狀噴人，避免廢水直接噴濺到一點(diǎn)，而且投用和退出時(shí)，要注意對床溫的影響，及時(shí)進(jìn)行調(diào)整。
(3)廢水為常溫噴霧進(jìn)入爐膛，如果出現(xiàn)對爐膛內(nèi)介質(zhì)擾動影響燃燒時(shí)，可在管道上增加加熱器，以提高廢水進(jìn)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(yù)熱器、煙道和靜電除塵器等設(shè)備的有一定的腐蝕影響，應(yīng)適當(dāng)提高空氣加熱溫度和排煙溫度，以防結(jié)露腐蝕空氣預(yù)熱器和靜電除塵器。冬天應(yīng)及時(shí)投用暖風(fēng)器，提高空氣預(yù)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(yīng)較設(shè)計(jì)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(chǎn)物的排放。
通過近一年的運(yùn)行實(shí)踐，對農(nóng)藥廠高濃度有機(jī)污染廢水全部進(jìn)行了焚燒處理，該系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定。對鍋爐的燃燒和穩(wěn)定運(yùn)行未造成影響；通過檢修時(shí)的觀察，也未見對空氣預(yù)熱器、煙道和靜電除塵器等設(shè)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(dá)標(biāo)排放不造成影響。循環(huán)流化床焚燒法成本低、易操作，證明具有較強(qiáng)的實(shí)踐可操作性。
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4技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析
焚燒法處理農(nóng)藥生產(chǎn)廢水會造成鍋爐熱效率降低，經(jīng)計(jì)算煤耗增加為95 kg／m3，按目前市場價(jià)折算約為48元／m3。
5結(jié)論
(1)本工程對農(nóng)藥生產(chǎn)廢水分流處理。其中高濃度的蒸餾濃縮液采用循環(huán)流化床焚燒爐焚燒，大大降低了系統(tǒng)負(fù)荷，確保廢水處理系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。
(2)工程實(shí)踐證明，循環(huán)流化床焚燒爐在高濃度農(nóng)藥廢水焚燒處理中具有明顯的優(yōu)越性和可操作性，環(huán)境、經(jīng)濟(jì)效益顯著。
參考文獻(xiàn)
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