页岩炼油高氨氮污水处理方法研究

李兆福，赵鑫

（抚顺矿业集团有限责任公司，辽宁 抚顺 113000）

页岩在炼油过程中会产生一定量的高氨氮污水，氨氮不利于污水的再生回用，因此需深度处理。高氨氮污水处理技术主要有：选择性离子交换法[1]、生物脱氮法[2]、吹脱法[3]、蒸气气提法[4]、折点加氯法[5]、化学沉淀法[6]、催化湿式氧化法[7]、膜法[8]、电渗析法[9]等。污水氨氮脱除的这些方法各有优缺点，选择一种经济、可靠的高氨氮污水处理技术是页岩炼油行业污水循环再利用的可靠保证。

本文针对抚顺页岩炼油污水高氨氮的特点，结合现有的生化系统，采用氧化钙作为碱源对传统吹脱法、间歇式曝气吹脱法、二级循环吹脱法、膜法以及生化法处理页岩炼油厂高氨氮废水的效果和经济成本进行对比试验。

1 试验部分

1.1 原料与试验设备

主要原料：工业级氧化钙（含量80%以上），H2SO4（工业级98%），高效脱氮剂。

主要试验设备：传统筛板吹脱塔、吸收塔、间歇式曝气吹脱系统、多级循环吹脱法、RANS膜处理系统、SDN生化系统，氧化钙消解池。

1.2 污水中氨氮测定方法

污水中的氨氮测定方法执行行业标准《水质氨氮的测定 纳氏试剂分光光度法》（HJ535-2009）。

1.3 试验方法

1.3.1 页岩炼油厂污水进、出水指标

页岩炼油厂气浮池出水作为高氨氮污水处理试验的进水，处理后的水进入生化池去除生化指标，处理后的水回用，其进、出水水质指标见表1。

表1 高氨氮原水指标

1.3.2 处理方法

分别采用传统筛板吹脱系统、间歇式曝气吹脱系统、多级循环吹脱法、RANS膜处理系统对抚顺页岩炼油厂污水气浮池出水进行高氨氮废水处理，同时与现有SDN池处理系统的处理效果进行对比。

（1）污水分别进入高氨氮处理系统，调整碱度、温度的同时对污水进行处理，分离出来的氨气采用稀硫酸吸收最终形成硫酸铵产品和处理后的污水。

（2）SDN生化法是目前页岩炼油厂主要处理氨氮的方法。污水先进入SDN池的A池进行反硝化反应，然后再进入O池进行硝化反应，反应后的污水采用大回流比回到A池与新水掺配继续反硝化反应。

2 结果与讨论

2.1 温度对不同工艺的影响

在不同温度条件下进行去除氨氮试验工艺方法有传统筛板吹脱塔系统、间歇式曝气吹脱系统和多级循环吹脱系统，试验结果如图1。

图1 不同温度下各工艺除氨效果

由图1可知，随着反应温度的提高，脱氨效率都在增加。以上3种处理方法相比，多级循环吹脱系统的脱氨效果最佳，当温度50℃时脱氨效率达到67%。

2.2 pH对不同工艺的影响

生物法的pH不应有太大的波动，因此此次试验针对除生化法外的4种方法进行对比，具体效果见图2。

图2 pH值对除氨效果的影响

由图2可知，随着pH值的增加，不同除氨方法的效率都有所提高。膜法除氨在pH值为11.5时脱氨效率最高。

2.3 不同工艺最佳处理效果

分别对5种处理方法在pH为9.5～10.5时的最佳除氨效果比较，结果如表2。

表2 5种不同工艺最佳处理效果

由表2可知，传统筛板吹脱系统的处理效率最低为84%。间歇式曝气系统与多级循环系统从提高气液接触面积和接触时间上进行了提升改造，效率有所提高。最高效率99.8%是现有SDN生化法实现的，但现有装置不能实现页岩炼油厂改造后的处理量。RANS膜法由于膜柱快速的化学吸附使得污水的处理效率达到96%。

3 结论

（1）随着反应温度的提高，传统筛板吹脱系统、间歇式曝气吹脱系统和多级循环吹脱系统的脱氨效率都有所增加。3种处理方法相比，多级循环吹脱系统的脱氨效果最佳，50℃时达到67%。

（2）随着pH值的增加，不同除氨方法的效率都在提高。膜法除氨在pH值为11.5时脱氨效率最高。

（3）传统筛板吹脱系统的处理效率最低，仅为84%。间歇式曝气系统与多级循环系统从提高气液接触面积和接触时间上提升改造，效率有所提高。最高效率99.8%是现有SDN生化法实现的，但现有装置不能实现页岩炼油厂改造后的处理量。RANS膜法处理效率达到96%。吹脱系统与RANS膜处理系统可以用更为廉价的氧化钙作为碱源从而实现了低成本高效率的除氨效果。

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