李麗萍
上海化工設計院，上海　200032

　　摘要：造氣廢水含有多種對環境有害物質，排放溫度高。本文論述了造氣廢水處理工藝中的一種冷卻塔-橫流式造氣廢水冷卻塔設計，并介紹了其在造氣廢水處理中的工程實例。
　　關鍵詞：造氣廢水；冷卻塔；設計
　　中圖分類號：X781，TＱ051.5
　　文獻標識碼：B
　　文章編號：1009-2455（2000）06-0049-02

引言

　　化學工業在工業生產中既是用水大戶，也是排水大戶和污染大戶，如何最大限度地提高水的重復利用率是值得每一個化工給排水工作者探討的課題。冷卻塔是化肥廠造氣廢水重復利用的一個關鍵設備，筆者試就造氣廢水處理中冷卻塔的選擇談一些設計體會。

1　造氣廢水的來源及特點

　　化肥工藝中的造氣工段產生的水煤氣或半水煤氣溫度較高并含有粉塵，需經洗滌塔除塵、降溫。洗滌塔的排水即稱為造氣廢水。
　　造氣廢水由于氣化原料不同，廢水成分亦不同，廢水成分亦不同。一般來說，造氣廢水水溫較高，大多含有氰化物，硫化物等，好氧量高。
　　造氣廢水冷卻塔的作用一是將50℃左右的廢水降至33℃左右，以滿足煤氣洗滌要求。二應能去除從水中逸出的硫化物、氰化物及揮發酚，使之不在廢水中積累，滿足重復使用的要求。

2　造氣廢水冷卻塔的選擇

2.1　冷卻塔的塔型
　　冷卻塔按水及空氣流向可分為逆流式和橫流式。由于造氣廢水處理冷卻塔在風機入口下設有尾氣降解段，以去除水中的硫化物、氰化物、揮發酚等有機物，因此，筆者認為，造氣廢水冷卻塔宜選用橫流塔。如用逆流塔，則上部從尾氣吸收降解段落下的帶有生物膜的噴淋水，會與下部冷卻段落下的造氣廢水一起進入塔底集水池，二種水流難以分開，這就會造成廢水中生物粘泥量的增加，影響污水的沉降性能；而采用橫流式冷卻塔，可在塔底將水池分格，使噴淋水在水池中間格，造氣廢水運行在水池外圍格，就可使這二種水流分開，避免因用逆流塔造成的水質不良因素。
2.2　冷卻塔的填料
　　造氣廢水雖經沉淀后，依然有細小的懸浮物如灰份留在水中，經冷卻塔冷卻時易堵塞填料，長時間運行后甚至會將填料壓垮。所以，造氣廢水冷卻塔的填料必須使用填料片間距較大的、不易阻塞、且支撐剛度較大的填料，如格網點滴式填料，可有效防止造氣廢水中細小的粉煤灰對填料的阻塞，保證冷卻塔的長期穩定運行。冷卻塔的填料應避免選用水膜式填料，如蜂窩、重波、插波等填料。
2.3　冷卻塔的結構
　　從結構上來說，由于造氣廢水循環水中含有腐蝕性有害物質，如H₂S、HCN，玻璃鋼冷卻塔多為鋼結構支架，受水中H₂S、HCN等侵蝕，會縮短使用年限。塔的結構上，最好使用鋼筋混凝土冷卻塔。風機除滿足風壓、風量要求外，要考慮防腐。
2.4　帶生物膜的水處理
　　造氣廢水冷卻塔的尾氣生物降解段的填料上，覆有生物膜，并需不斷用水噴淋以保證生物膜的濕潤和營養，以維持生物膜的良好工況。這部分噴淋水帶有脫落的生物膜，噴淋后的水降落至塔底的噴淋水池內后，用噴淋水泵提升至全自動壓力式過濾器過濾，去除了噴淋水中的脫落生物膜。過濾后的水由壓力式過濾器送至造氣廢水冷卻塔，再用于造氣廢水尾氣的處理。壓力式過濾器排污水送至全廠污水處理裝置進行無害化深度處理。
2.5　冷卻塔的計算
　　冷卻塔計算應根據當地氣象條件確定設計參數，本流程工程實例造氣廢水冷卻塔的設計參數為：
　　進水水溫　t 1＝50～55℃，
　　出水溫度　t 2＝32～35℃，
　　補充水按循環水量3％～15％考慮。
　　冷卻塔的阻力和熱力計算可參考《給排水設計手冊》第四冊-工業給水處理（1986年版）的方法。因手冊是按清水條件計算的，計算的冷卻塔處理要乘以折扣系數作為冷卻塔的實際處理量，一般可選折扣系數0.8～0.9。又因風機下部增加了尾氣吸收生物降解。增加了通風阻力，使風機的實際風量減少，因此風機選型是亦以予以注意[1]。

3　工程實例

　　以下是某化工廠造氣廢水處理的工程實例，其廢水是以焦碳為原料生產水煤氣的工藝過程中產生的造氣廢水。
3.1　廢水來源及水質
　　工藝生產及廢水排放流程見圖1。

　　在此造氣過程，到洗滌塔的氣體溫度為160℃，與32℃的洗滌水進行直接換熱，以達到除塵、降溫的工藝要求。煤焦制氣產生的灰份及有害物質洗滌至造氣廢水中，初水煤氣從160℃溫降至35℃，洗滌水溫升至45℃。
　　造氣廢水的水質，洗滌塔對洗滌水的要求，國家對廢水的排放標準見表1。

3.2　處理水量
　　工程處理水量為200 m³/h。
3.3　造氣廢水處理工藝流程
　　造氣車間洗滌塔排放出的造氣廢水通過明溝重力流至平流式沉淀池，經熱水池收集后，由加壓泵加壓送入造氣廢水冷卻塔冷卻，然后由冷水泵加壓，送回造氣車間重復利用。進入洗滌塔的洗滌水的主要作用是對從造氣爐中產生的初水煤氣進行降溫及除塵，及降低初水煤氣的溫度及洗去其夾帶的碳粒，對進水的水質要求并不高，低于環境排放要求，見表1。因此，造氣廢水只需經過沉淀池去除懸浮物，再經冷卻塔降溫，即可滿足工藝使用要求，沒有必要將造氣廢水處理至排放標準后，再送至造氣車間重復使用，這樣可以縮短流程，節省基建投資，降低處理單耗。
　　為加強沉淀效果，系統在進入沉淀池前增設加藥裝置；為改善循環水的水質，采用5％流量經全自動過濾裝置過濾；系統排污、排泥送至全廠污水處理裝置進行無害化深度處理。
3.4　處理后的水質
　　本工程實例造氣廢水冷卻塔出水水質：COD_Cr約為50 mg/L，CN^-為0.03 mg/L，S^2-為0.009 mg/L，揮發酚為0.16 mg/L，造氣廢水冷卻塔的逸出氣不需處理。

4　結語

　　本工藝流程較為成熟，流程簡單，操作方便，在煤焦造氣廢水工程實例中取得了較好的處理效果，起到了節水和保護環境的目的。但目前也存在著一些需要進一步探討的課題，如對造氣廢水冷卻塔來說，就需在如何提高生物降解段的尾氣降解率，以減小逸出氣的方向多作努力。目前出現了無風機、無填料的噴霧型冷卻塔技術，是否能用于造氣廢水的處理?這些問題的解決能使造氣廢水處理的效果進一步提高。

參考文獻：
　　[1]?方天翰，等.化工環境保護設計手冊[M]?北京：化學工業出版社，1996

作者介紹：
李麗萍（1966-），女，工程師。