CN106379952A - 一种氨氮废水处理及氨资源化利用装置及工艺 - Google Patents

Abstract

一种氨氮废水处理及氨资源化利用装置及工艺，属于化工技术领域。针对已有蒸汽汽提脱氨工艺存在蒸汽单耗和运行成本高，或工艺复杂、设备台套数多、投资高等缺陷，本发明提供了一种只利用电能进行氨氮废水处理及氨资源化利用的装置及工艺，包括原料预热器、汽提脱氨塔、塔釜液罐、塔釜液外排泵、塔釜液循环泵、再沸器、蒸汽压缩机、冷凝液回流泵、冷凝液分离罐等。仅在***启动时需要少量蒸汽，汽提所需蒸汽由蒸汽压缩机压缩汽提脱氨塔塔顶蒸汽并通过再沸器获得，在启动后不再需要原生蒸汽。吨水电耗小于10度，运行成本大大低于已有技术，还具有占地面积小、公用工程配套少、工艺简单、设备台套数少、维修及运行管理方便、自动化程度高、总投资少等优点。

Description

一种氨氮废水处理及氨资源化利用装置及工艺

技术领域

本发明涉及一种氨氮废水处理及氨资源化利用装置及工艺，具体是涉及一种采用蒸汽汽提方式处理氨氮废水并对氨进行资源化利用的方法。

背景技术

在化肥、农药、发泡剂、催化剂、煤化工等行业会产生大量氨氮废水，当水体中氨氮浓度增高时会导致水体的富营养化，使水中生物疯狂生长。当这些生物死亡后，被水中的微生物分解，需消耗大量的溶解氧，从而使水体严重缺氧，导致水中生物大量死亡，腐败的死亡机体又导致微生物大量繁殖，最终使水体混浊，产生恶臭。国家对排放废水中的氨氮含量有严格的规定和限制。

关于氨氮废水的处理方法和工艺进行了大量的研究开发工作，不断寻求处理氨氮废水的新途径，详见相关的中国专利200810104999.9、200410064524.3、200410034065.4、200310106515.1、03152877.5、02137109.1。形成了吹脱法、生物膜法、化学沉淀法、膜吸收法、折点氯化法、离子交换法等多种处理方法。其中，吹脱法工艺较成熟，效率高，运行稳定，但动力消耗大。生物法要求氨氮浓度在400mg/L以下，而膜吸收法存在膜的渗漏和膜污染问题，化学沉淀法虽然工艺简单，效率高，但是投加药剂量较大，运行成本高，且会产生大量污泥。折点氯化法处理废水的效果稳定，仅适用于低浓度，副产物氯胺或氯代有机物也会造成水体二次污染。离子交换法适用于中低浓度的氨氮废水(浓度小于500mg/L)，对于高浓度的氨氮废水，会因交换剂再生频繁而造成操作困难，再生后的交换剂容量下降，而再生液中的氨氮仍需处理，导致运行费用较高。

由于吹脱法具有工艺较成熟、运行稳定并且对氨氮浓度变化适应性较强等特点，在工业实际中应用较普遍。吹脱法分为空气吹脱法和蒸汽吹脱法(或蒸汽汽提法)。吹脱法基本原理是将废水pH值调节至碱性，然后在填料塔(或塔板塔)中通入空气或蒸汽，通过气液接触将废水中的游离氨吹脱至大气或蒸汽中，使氨氮从液相转移到气相。空气吹脱法适合常温下处理低浓度氨氮废水，并且必须采用酸液来吸收转移到空气中的氨氮防止造成大气的二次污染，同时还需注意外排空气液滴夹带问题。蒸汽吹脱法可以提高废水温度，具有较高的氨氮脱除率，同时可根据需要得到氨水、氨气和铵盐。与空气吹脱法相比，蒸汽吹脱法因其具有对废水氨氮浓度变化适应性强、氨氮脱除率高等特点而得到更加广泛地应用。

用传统单效蒸氨工艺处理氨氮废水，蒸汽单耗高达250～300kg蒸汽/吨废水，北京化工大学专利(200810104999.9)采用双效汽提蒸氨，蒸汽单耗降低到大约100kg蒸汽/吨废水，运行成本仍较高，且其工艺复杂，设备台套数多，需较多的自控仪表及自动阀门，控制要求高，投资高。

针对上述相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

针对相关技术中存在的上述问题，本发明提出一种氨氮废水处理及氨资源化利用装置及工艺，具有运行成本低，占地面积小、公用工程配套少、工艺简单、设备台套数少、维修及运行管理方便、自动化程度高、总投资少等优点。

为实现上述技术目的，本发明的技术方案是这样实现的：

本发明提供了一种只利用电能进行氨氮废水处理及氨资源化利用的工艺，包括原料预热器、汽提脱氨塔、塔釜液罐、塔釜液外排泵、塔釜液循环泵、再沸器、蒸汽压缩机、冷凝液回流泵、冷凝液分离罐等。仅在***启动时需要少量蒸汽，汽提所需蒸汽由蒸汽压缩机压缩汽提脱氨塔塔顶蒸汽并通过再沸器获得，在启动后不再需要原生蒸汽。需要处理的氨氮废水通过原料预热器预热后进入汽提脱氨塔的汽提段，与塔底上升蒸汽逆流接触，最后流入塔釜液罐，废水中的氨转移到蒸汽中，并随蒸汽上升到塔顶，塔顶含氨蒸汽通过蒸汽压缩机抽出并增压入再沸器，在此过程中，含氨蒸汽的温度、压力和热焓提高；塔釜液循环泵使塔釜液在再沸器、汽提脱氨塔底部和塔釜液罐中循环流动，塔釜液通过再沸器的管程，压缩蒸汽进入再沸器的壳程，塔釜液吸收压缩蒸汽的热量，在汽提脱氨塔底部连续产生用于汽提脱氨的上升蒸汽；压缩蒸汽在再沸器中被冷凝后与氨气一同排入冷凝液分离罐，冷凝液通过冷凝液回流泵提升到汽提脱氨塔顶部，在汽提脱氨塔上部的精馏段中与上升蒸汽逆流接触，使塔顶蒸汽中氨的浓度进一步提高；氨气从冷凝液分离罐顶部排出，可后接氨气吸收塔，根据需要，生产氨气、氨水或铵盐，回收利用；控制塔釜液罐中的塔釜液液位稳定，过量的塔釜液用塔釜液外排泵打入原料预热器回收热能后排出，排出的塔釜液即为脱氨废水。

本发明的有益效果：采用本发明的工艺处理氨氮废水，与已有技术比具有如下优点：仅在***启动时需要少量蒸汽，启动后不再需要蒸汽，吨水电耗小于10度，运行成本大大低于已有技术，还具有占地面积小、公用工程配套少、工艺简单、设备台套数少、维修及运行管理方便、自动化程度高、总投资少等优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的流程示意图。

图中：

1、原料预热器；2、汽提脱氨塔；3、塔釜液罐；4、塔釜液外排泵；5、塔釜液循环泵；6、再沸器；7、蒸汽压缩机；8、冷凝液回流泵；9、冷凝液分离罐；A、脱氨废水；B、氨氮废水；C、蒸汽；D、氨气。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的氨氮废水减排及氨资源化利用工艺是针对传统汽提脱氨工艺的改进。如图1所示为本发明的流程示意图。其中，需要处理的氨氮废水B通过原料预热器1预热后进入汽提脱氨塔2的汽提段，与塔底上升蒸汽逆流接触，最后流入塔釜液罐3，废水中的氨转移到蒸汽中，并随蒸汽上升到塔顶，塔顶含氨蒸汽通过蒸汽压缩机7抽出并增压入再沸器6，在此过程中，含氨蒸汽的温度、压力和热焓提高；塔釜液循环泵5使塔釜液在再沸器6、汽提脱氨塔2底部和塔釜液罐3中循环流动，塔釜液通过再沸器6的管程，压缩蒸汽进入再沸器6的壳程，塔釜液吸收压缩蒸汽的热量，在汽提脱氨塔2底部连续产生用于汽提脱氨的上升蒸汽；压缩蒸汽在再沸器6中被冷凝后与氨气一同排入冷凝液分离罐9，冷凝液通过冷凝液回流泵8提升到汽提脱氨塔2顶部，在汽提脱氨塔2上部的精馏段中与上升蒸汽逆流接触，使塔顶蒸汽中氨的浓度进一步提高；氨气D从冷凝液分离罐9顶部排出，可后接氨气吸收塔，根据需要，生产氨气、氨水或铵盐，回收利用；控制塔釜液罐3中的塔釜液液位稳定，过量的塔釜液用塔釜液外排泵4打入原料预热器1回收热能后排出，排出的塔釜液即为脱氨废水A。

采用本发明的工艺处理氨氮废水，与已有技术比具有如下优点：仅在***启动时需要少量蒸汽，启动后不再需要蒸汽，吨水电耗小于10度，运行成本大大低于已有技术，还具有占地面积小、公用工程配套少、工艺简单、设备台套数少、维修及运行管理方便、自动化程度高、总投资少等优点。

下面结合实施例对本发明的实施方案进一步说明。但是本发明不限于所列出的实施例。

实施例1：

采用本发明工艺处理氨氮废水，氨氮废水B处理量为20m³/h，氨氮浓度为4500mg/L，首先用氢氧化钠溶液调节氨氮废水B的pH值到11，用泵打入原料预热器1预热升温后进入汽提脱氨塔2的汽提段，与塔底上升蒸汽逆流接触，最后流入塔釜液罐3，废水中的氨转移到蒸汽中，并随蒸汽上升到塔顶，塔顶含氨蒸汽通过蒸汽压缩机7抽出并增压入再沸器6，在此过程中，含氨蒸汽的温度、压力和热焓提高；塔釜液循环泵5使塔釜液在再沸器6、汽提脱氨塔2底部和塔釜液罐3中循环流动，塔釜液通过再沸器6的管程，压缩蒸汽进入再沸器6的壳程，塔釜液吸收压缩蒸汽的热量，在汽提脱氨塔2底部连续产生用于汽提脱氨的上升蒸汽；压缩蒸汽在再沸器6中被冷凝后与氨气一同排入冷凝液分离罐9，冷凝液通过冷凝液回流泵8提升到汽提脱氨塔2顶部，在汽提脱氨塔2上部的精馏段中与上升蒸汽逆流接触，使塔顶蒸汽中氨的浓度进一步提高；氨气D从冷凝液分离罐9顶部排出，氨气D纯度为65.4％(其它为水蒸气)；控制塔釜液罐3中的塔釜液液位稳定，过量的塔釜液用塔釜液外排泵4打入原料预热器1回收热能后排出，排出的塔釜液即为脱氨废水A，其氨氮浓度为18.7mg/L，吨水电力消耗8.9度。

实施例2:

采用本发明工艺处理氨氮废水，氨氮废水B处理量为40m³/h，氨氮浓度为18000mg/L，其操作方式与实施例1相同，后接一座氨吸收塔，用冷冻纯水吸收，每小时生产浓度为17.5％的浓氨水4吨，处理后废水氨氮浓度小于67.5mg/L，吨水电耗9.2度。

实施例3:

采用本发明工艺处理氨氮废水，氨氮废水B处理量为10m³/h，氨氮浓度为32000mg/L，其操作方式与实施例1相同，后接一座氨吸收塔，用稀硫酸吸收，生产浓度为28.5％的硫酸铵溶液，处理后废水氨氮浓度为小于50mg/L，吨水电耗9.8度。

综上所述，借助于本发明的上述技术方案，使得本发明具有运行成本低，占地面积小、公用工程配套少、工艺简单、设备台套数少、维修及运行管理方便、自动化程度高、总投资少等优点。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种氨氮废水处理及氨资源化利用装置及工艺，其特征在于：汽提所需蒸汽由蒸汽压缩机(7)压缩汽提脱氨塔(2)塔顶蒸汽并通过再沸器(6)获得，在启动后不再需要原生蒸汽。整套装置包括原料预热器(1)、汽提脱氨塔(2)、塔釜液罐(3)、塔釜液外排泵(4)、塔釜液循环泵(5)、再沸器(6)、蒸汽压缩机(7)、冷凝液回流泵(8)、冷凝液分离罐(9)等。吨水电耗小于10度，运行成本大大低于已有技术。