CN110482741A - 一种高氨氮、高硬度废水处理***及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于高氨氮、高硬度废水处理技术领域，具体涉及一种高氨氮、高硬度废水处理***及方法。本发明所提供的***包括原液槽、第一过滤器、pH调节槽、吹脱塔、吸收塔、结晶槽、离心机、加石灰装置、二氧化碳气体产生装置、碳酸铵母液槽、软化器、第二过滤器、第一泥浆槽、第二泥浆槽和压滤机。经过本发明的技术方案处理后，出水pH废水pH值为6～9，SS≤30mg/L，氨氮含量500ppm～800ppm；总硬度350mg/l，氨氮浓度和硬度得到大幅度降低，完全可以回用。

Description

一种高氨氮、高硬度废水处理***及方法
技术领域
本发明属于高氨氮、高硬度废水处理技术领域，具体涉及一种高氨氮、高硬度废水处理***及方法。
背景技术
高氨氮、高硬度废水属于难处理的工业废水，主要来源于化肥、焦化、石化、制药等。不同类型的工厂由于其生产工艺、产品的差异，所产生的废水含氮情况差异较大，但氨氮浓度及硬度均普遍较高，大量氨氮废水若直接排入水体不仅引起水体富营养化、造成水体黑臭，给水处理的难度和成本加大，甚至对人群及生物产生毒害作用。现今一般企业实行零排放，但仅除氨氮后废水若直接回用，也会因为硬度过高易结垢而无法回用。
发明内容
为解决现有技术的不足，本发明提供了一种高氨氮、高硬度废水处理***及方法。
本发明所提供的技术方案如下：
一种高氨氮、高硬度废水处理***，包括依次连通设置的原液槽、第一过滤器、pH调节槽、吹脱塔、吸收塔、结晶槽和离心机，所述第一过滤器设置有加絮凝剂装置和加混凝剂装置，所述pH调节槽设置有加石灰装置，其中，所述吹脱塔具有吹脱尾气出口，所述吸收塔具有吸收气进口、吸收气出口、喷淋液口和出液口，所述吹脱尾气出口连通所述吸收塔，所述吸收气进口连通二氧化碳气体产生装置和所述吹脱尾气出口，所述喷淋液口连通所述碳酸铵母液槽，所述出液口连通所述结晶槽。
基于上述技术方案，高氨氮、高硬度废水经过pH调解和吹脱后产生NH3，进而在吸收塔内与CO2和H2O反应，得到碳酸铵。
进一步的，所述吹脱塔还具有出液口，所述吹脱塔的出液口依次连通有软化器、第二过滤器和第一泥浆槽。
基于上述技术方案，可对吹脱废水进行软化，得到的清液可回用，得到的泥浆可压滤后进pH调解进行回用。上述技术方案中：
预处理：将高氨氮、高硬度废水在原液池进行收集，用泵泵入高效过滤器，通过加药装置加入絮凝剂和混凝剂，过滤器上清液进入PH调节槽内，过滤器底流浓缩液定期排出至泥浆槽，并进行压滤。
pH调节：在pH调节槽内用石灰或者液碱调节PH值至10.5～12.5。
吹脱：经过调节pH值后的废水用泵送至吹脱塔顶部从上至下进行喷淋，底部风机从上下至上，调节气液比为400～1600。
吸收：将吹脱尾气及CO2气体通入吸收塔中，得到碳酸铵液。
结晶：将碳酸铵液通入结晶槽中进行结晶，并通入离心机内进行固液分离得到碳酸铵晶体，结晶槽和离心机内产生的结晶母液进入碳酸铵母液槽内循环使用。
降硬度：该技术采用在碱性条件下在通入二氧化碳与钙离子反应生成碳酸钙沉淀，达到降低水质硬度的目的。再用第二过滤器进行固液分离，使碳酸钙沉淀下来，上清液水质硬度可降至350mg/l以内(以碳酸钙计)，pH值可回调至6～9，SS≤30mg/L，完全可以全部回用。
进一步的：
所述第一过滤器依次连通第二泥浆槽和压滤机，所述第一过滤器具有第一上清液出口和底流浓缩液出口，所述压滤机具有入料口和下清液出口，所述第一上清液出口连通所述pH调节槽，所述底流浓缩液出口连通所述第二泥浆槽，所述第二泥浆槽连通所述入料口，所述下清液出口连通所述pH调节槽；和/或
所述第一泥浆槽连通所述入料口。
基于上述技术方案，第一过滤器的底流浓缩液进过压滤后得到的清液可可通过pH调节而进行利用。第二过滤器的底流浓缩液进过压滤后得到的清液通过pH调节而进行利用。
进一步的，所述二氧化碳气体产生装置连通所述软化器。
进一步的，所述结晶槽具有第二上清液出口，所述离心机具有第三上清液出口，所述第二上清液出口和/或所述第三上清液出口分别连通所述碳酸铵母液槽。
基于上述技术方案，结晶槽和离心机的上清液可作为吸收塔的喷淋液进行回用。
本发明还提供了一种高氨氮、高硬度废水处理方法，包括以下步骤：
1)将高氨氮、高硬度废水添加絮凝剂和混凝剂，再过滤，得到清液；
2)将步骤1)得到的清液用石灰调节pH后进行吹脱，得到吹脱尾气；
3)将步骤2)得到的吹脱尾气和二氧化碳用碳酸铵母液进行吸收，得到吸收母液；
4)将步骤3)得到的吸收母液依次结晶和离心，得到碳酸铵盐结晶。
基于上述技术方案，高氨氮、高硬度废水经过pH调解和吹脱后产生NH3，进而在吸收塔内与CO2和H2O反应，得到碳酸铵。
进一步的，还包括以下步骤：将步骤2)中吹脱后得到的吹脱废水依次经过软化和过滤，得到第一底流浓缩液并收集。
基于上述技术方案，可对吹脱废水进行软化，得到的清液可回用，得到的泥浆可压滤后进pH调解进行回用。
进一步的，步骤2)中，将步骤1)中过滤后得到的第二底流浓缩液和/或所述第一底流浓缩液收集后压滤得到清液，并将所述清液调节pH后进行吹脱，得到吹脱尾气。
基于上述技术方案，第一过滤器的底流浓缩液进过压滤后得到的清液可可通过pH调节而进行利用。第二过滤器的底流浓缩液进过压滤后得到的清液通过pH调节而进行利用
进一步的，采用二氧化碳对步骤2)中吹脱后得到的吹脱废水进行软化。
进一步的，步骤4)中，将步骤4)中结晶后的上清液和/或离心的上清液作为吸收用碳酸铵母液。
基于上述技术方案，结晶槽和离心机的上清液可作为吸收塔的喷淋液进行回用。
经过本发明的***装置和方法处理后，出水pH废水pH值为6～9，SS≤30mg/L，氨氮含量500ppm～800ppm；总硬度(以碳酸钙计)350mg/l，氨氮浓度和硬度得到大幅度降低，完全可以回用。
附图说明
图1是本发明所提供的高氨氮、高硬度废水处理***的***图。
图2是本发明所提供的高氨氮、高硬度废水处理方法的原理图。
附图1中，各标号所代表的结构列表如下：
1、原液槽，2、第一过滤器，3、pH调节槽，4、吹脱塔，5、吸收塔，6、结晶槽，7、离心机，8、加石灰装置，9、二氧化碳气体产生装置，10、碳酸铵母液槽，11、软化器，12、第二过滤器，13、第一泥浆槽，14、第二泥浆槽，15、压滤机。
具体实施方式
以下对本发明的原理和特征进行描述，所举实施例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
在一个具体实施方式中，如图1所示，高氨氮、高硬度废水处理***，包括依次连通设置的原液槽1、第一过滤器2、pH调节槽3、吹脱塔4、吸收塔5、结晶槽6和离心机7，第一过滤器2设置有加絮凝剂装置和加混凝剂装置，pH调节槽3设置有加石灰装置8，其中，吹脱塔4具有吹脱尾气出口，吸收塔5具有吸收气进口、吸收气出口、喷淋液口和出液口，吹脱尾气出口连通吸收塔5，吸收气进口连通二氧化碳气体产生装置9和吹脱尾气出口，喷淋液口连通碳酸铵母液槽10，出液口连通结晶槽6。结晶槽6具有第二上清液出口，离心机7具有第三上清液出口，第二上清液出口和/或第三上清液出口分别连通碳酸铵母液槽10。
吹脱塔4还具有出液口，吹脱塔4的出液口依次连通有软化器11、第二过滤器12和第一泥浆槽13。第一过滤器2依次连通第二泥浆槽14和压滤机15，第一过滤器2具有第一上清液出口和底流浓缩液出口，压滤机15具有入料口和下清液出口，第一上清液出口连通pH调节槽3，底流浓缩液出口连通第二泥浆槽14，第二泥浆槽14连通入料口，下清液出口连通pH调节槽3，第一泥浆槽13连通入料口。二氧化碳气体产生装置9连通软化器11。
一种高氨氮、高硬度废水处理方法，包括以下步骤：
1)将高氨氮、高硬度废水添加絮凝剂和混凝剂，再过滤，得到清液；
2)将步骤1)得到的清液用石灰调节pH后进行吹脱，得到吹脱尾气，并采用二氧化碳对吹脱后得到的吹脱废水进行软化；
3)将步骤3)得到的吹脱尾气和二氧化碳用碳酸铵母液进行吸收，得到吸收母液；
4)将步骤3)得到的吸收母液依次结晶和离心，得到碳酸铵盐结晶。
方法还包括以下步骤：
将步骤1)中过滤后得到的第二底流浓缩液和所述第一底流浓缩液收集后压滤得到清液，并将所述清液调节pH后进行吹脱，得到吹脱尾气；
将步骤2)中吹脱后得到的吹脱废水依次经过软化和过滤，得到第一底流浓缩液并收集；
将步骤4)中结晶后的上清液和/或离心的上清液作为吸收用碳酸铵母液
上述高氨氮、高硬度废水处理方法的原理如图2所示。
本发明预处理采用的絮凝剂为有机高分子絮凝剂(PAM)，分子量为800万～1200万，加入量为1～5mg/L。所用混凝剂为金属盐，投加量为50～500mg/L，可有效去除废水中的大部分胶体和悬浮物，使废水中SS值≤30mg/L。预处理所采用第一过滤器和第二过滤器可采用高效过滤器，属于本公司武汉飞博乐环保工程有限公司的专利产品，其专利授权号为ZL201310738835.2，该过滤器的过滤原理既有机械过滤、絮凝沉降原理，又有深层过滤吸附原理。过滤器上部用一层60cm厚的悬浮过滤介质，吸收过滤液体中的悬浮物，使排出液清澈，保证出水值≤30mg/L。
吹脱法脱氨氮的基本原理是气液相平衡相传质速度理论。吹脱过程是一个传质过程，推动力来自废水中氨气浓度与空气中此物质的浓度之差。通过在碱性条件下将废水的NH+4离子转化成游离态的NH3分子，在吹脱气(通常是空气)通入废水中后，改变了废水中的氨与界面空气建立的气液平衡关系，吹脱时氨气浓度始终小于平衡条件下的浓度，使废水中的氨不断穿过气液界面由液相转为气相，废水中氨氮浓度逐渐降低，从而达到脱除废水中氨氮的目的。
选择液碱或生石灰进行pH调节，将pH调节成10.5～12.5。这是因为废水中的氨多以离子态(NH4+)和游离态(NH3)形式存在并保持平衡，动态平衡关系式为:在氨氮吹脱过程中，废水中游离态氨从液相迁移到气相实现氨氮的脱除，因此废水中游离态氨的含量直接影响氨氮的吹脱效率。当pH大于10时，游离氨占80％左右，当pH为11左右时，游离氨约占90％。因此，高pH有利于游离氨从废水中逸出，即可获得较好的吹脱效果。
在吸收塔内，采用碳酸铵母液进行喷淋，并通入气体CO2，在喷淋塔内发生如下反应：2NH3+CO2+H2O→(NH4)2CO3，反应过程中碳酸铵不断产生，浓度越来越高，吸收后碳酸铵液直接通入诱导结晶槽内进行结晶，在结晶槽内预先放置结晶母液，结晶母液为含碳酸铵晶种的溶液，结晶母液固含量为15～35％，采用经离心分离后获取碳酸铵晶体并回收利用，离心后的脱水清液返回至浓缩液。
吹脱后废水pH值约为12.5，碱度较高，硬度较高，易结垢，若直接回用，设备及管道极易结垢，堵塞。本发明采用气体CO2对吹脱废水进行脱钙。在碱性条件下可采用通入二氧化碳气体，与水中钙离子反应生成不溶性碳酸钙沉淀，再通过过滤除去，达到降低废水暂时硬度的目的。有以下特点：1、吹脱后废水pH值高，需要对pH值进行回调至中性，CO2气体与水反应可生成碳酸，为弱酸，可降低吹脱后废水PH值至6～9；2、采用气体CO2进行降硬度处理费用低，且不会引入其余杂质离子。3、经过反应后水质硬度可降至350mg/l以内(以碳酸钙计)，完全可以全部回用。
效果例1
某高氨氮、高硬度废水来自磷肥、磷复肥及以氨及铵盐为原料的磷肥生产企业，废水pH值为2～6，温度不大于50℃，固含量为0.1％～3％，其成分主要包括：氨氮含量15000ppm～20000ppm；总硬度(以碳酸钙计)1500mg/l～2500mg/l。
经过本发明所提供的***装置处理后，出水pH废水pH值为6～9，SS≤30mg/L，氨氮含量450ppm～800ppm；总硬度(以碳酸钙计)300mg/l～350mg/l，氨氮浓度和硬度得到大幅度降低，完全可以回用。
效果例2
某高氨氮、高硬度废水来自化工生产企业，废水pH值为1～3，温度不大于30℃，固含量为0.2％～2％，其成分主要包括：氨氮含量8000ppm～12000ppm；总硬度(以碳酸钙计)800mg/l～1000mg/l.
经过本发明所提供的***装置处理后，出水PH废水pH值为6～9，SS≤30mg/L，氨氮含量600ppm～800ppm；总硬度(以碳酸钙计)280～350mg/l，氨氮浓度和硬度得到大幅度降低，完全可以回用。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，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 (10)

1.一种高氨氮、高硬度废水处理***，其特征在于：包括依次连通设置的原液槽(1)、第一过滤器(2)、pH调节槽(3)、吹脱塔(4)、吸收塔(5)、结晶槽(6)和离心机(7)，所述第一过滤器(2)设置有加絮凝剂装置和加混凝剂装置，所述pH调节槽(3)设置有加石灰装置(8)，其中，所述吹脱塔(4)具有吹脱尾气出口，所述吸收塔(5)具有吸收气进口、吸收气出口、喷淋液口和出液口，所述吸收气进口连通二氧化碳气体产生装置(9)和所述吹脱尾气出口，所述喷淋液口连通所述碳酸铵母液槽(10)，所述出液口连通所述结晶槽(6)。
2.根据权利要求1所述的高氨氮、高硬度废水处理***，其特征在于：所述吹脱塔(4)还具有出液口，所述吹脱塔(4)的出液口依次连通有软化器(11)、第二过滤器(12)和第一泥浆槽(13)。
3.根据权利要求2所述的高氨氮、高硬度废水处理***，其特征在于：
所述第一过滤器(2)依次连通有第二泥浆槽(14)和压滤机(15)，所述第一过滤器(2)具有第一上清液出口和底流浓缩液出口，所述压滤机(15)具有入料口和下清液出口，所述第一上清液出口连通所述pH调节槽(3)，所述底流浓缩液出口连通所述第二泥浆槽(14)，所述第二泥浆槽(14)连通所述入料口，所述下清液出口连通所述pH调节槽(3)；和/或
所述第一泥浆槽(13)连通所述入料口。
4.根据权利要求2或3所述的高氨氮、高硬度废水处理***，其特征在于：所述二氧化碳气体产生装置(9)连通所述软化器(11)。
5.根据权利要求2或3所述的高氨氮、高硬度废水处理***，其特征在于：所述结晶槽(6)具有第二上清液出口，所述离心机(7)具有第三上清液出口，所述第二上清液出口和/或所述第三上清液出口分别连通所述碳酸铵母液槽(10)。
6.一种高氨氮、高硬度废水处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)将高氨氮、高硬度废水添加絮凝剂和混凝剂，再过滤，得到清液；
2)将步骤1)得到的清液用石灰调节pH后进行吹脱，得到吹脱尾气；
3)将步骤2)得到的吹脱尾气和二氧化碳用碳酸铵母液进行吸收，得到吸收母液；
4)将步骤3)得到的吸收母液依次结晶和离心，得到碳酸铵盐结晶。
7.根据权利要求6所述的高氨氮、高硬度废水处理方法，其特征在于，还包括以下步骤：将步骤2)中吹脱后得到的吹脱废水依次经过软化和过滤，得到第一底流浓缩液并收集。
8.根据权利要求7所述的高氨氮、高硬度废水处理方法，其特征在于，所述步骤2)中，将步骤1)中过滤后得到的第二底流浓缩液和/或所述第一底流浓缩液收集后压滤得到清液，并将所述清液调节pH后进行吹脱，得到吹脱尾气。
9.根据权利要求6或7所述的高氨氮、高硬度废水处理方法，其特征在于：采用二氧化碳对步骤2)中吹脱后得到的吹脱废水进行软化。
10.根据权利要求6或7所述的高氨氮、高硬度废水处理方法，其特征在于，所述步骤4)中，将步骤4)中结晶后的上清液和/或离心的上清液作为吸收用碳酸铵母液。
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