CH677107A5

CH677107A5 -

Info

Publication number: CH677107A5
Application number: CH124989A
Authority: CH
Inventors: Wolfgang Krueger; Helmut Saalfrank
Original assignee: Siemens Ag
Priority date: 1988-09-12
Filing date: 1989-04-06
Publication date: 1991-04-15
Also published as: DE3831013C2; DE3831013A1

Description

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Beschreibung description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abtrennen von Ammoniak aus Abwässern mittels Luft in einer Desorptionskolonne. Dies ist deswegen wichtig, weil durch wasserrechtliche Auflagen die Ammoniakfracht aus Abwässern von Industrieanlagen vor der Abgabe in Flüsse auf die Grenzkonzentration von 10 ppm begrenzt ist. Deshalb ist es das Ziel der Erfindung, mit einem energiesparenden Verfahren ohne Chemikalieneinsatz den vorgenannten Grenzwert einzuhalten, weil keine Stoffe entstehen sollen, die ihrerseits wieder aufwendig entsorgt werden müßten. The invention relates to a method for separating ammonia from waste water by means of air in a desorption column. This is important because the water legislation limits the ammonia load from wastewater from industrial plants to the limit concentration of 10 ppm before being released into rivers. It is therefore the aim of the invention to comply with the aforementioned limit value with an energy-saving method without the use of chemicals, because no substances are to be produced which in turn would have to be disposed of again in a complex manner.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß das Abwasser vor dem Einleiten in die Desorptionskotonne in einem Mischbehälter auf einen pH-Wert von 11-12 eingestellt und durch Einblasen von Sattdampf auf 80°C erwärmt wird und daß zum Abtrennen Luft im Gegenstrom zum Abwasser durch die Desorp-tionskolonne geführt wird. According to the invention it is provided that the wastewater is adjusted to a pH of 11-12 in a mixing vessel before being introduced into the desorption barrel and heated to 80 ° C. by blowing in saturated steam and that air is separated in countercurrent to the wastewater by the desorption tion column is performed.

Bei der Erfindung werden durch das Einblasen von Sattdampf die für die Desorption günstigen Temperaturen erreicht, ohne daß ein großer apparativer Aufwand getrieben werden müßte. Das Einblasen von Dampf kann mit einfachen Dampflanzen vorgenommen werden. Dies gilt auch für eine vorteilhafte Erwärmung der Luft, die vor dem Einleiten in die Desorptionskolonne durch das Einsprühen von Sattdampf auf mindestens 50°C vorgewärmt werden kann. Hierbei ergibt sich noch der zusätzliche Vorteil, daß eine 100%ige Feuchte (Sättigung) des Luftstromes erreicht werden kann, so dass in der Desorptionskolonne keine Feuchteanreicherung stattfinden muß, die zu einer Verringerung der Temperatur führen würde. In the invention, by blowing in saturated steam, the temperatures which are favorable for desorption are reached without having to go to great expense in terms of apparatus. Steam can be blown in with simple steam lances. This also applies to advantageous heating of the air, which can be preheated to at least 50 ° C. by spraying saturated steam before being introduced into the desorption column. This also has the additional advantage that a 100% moisture content (saturation) of the air stream can be achieved, so that no moisture accumulation, which would lead to a reduction in the temperature, has to take place in the desorption column.

Die mit Ammoniak beladene Luft kann vorteilhaft als Reduktionsmittel einer Anlage zur Stickoxidreduzierung zugeführt werden. Aus dieser Kombination ergibt sich ein besonders hoher wirtschaftlicher Nutzen. The air laden with ammonia can advantageously be supplied as a reducing agent to a plant for reducing nitrogen oxide. This combination results in a particularly high economic benefit.

Es ist zweckmäßig, das Abwasser und die Luft von der gleichen Dampfquelle zu beheizen. Dies erleichtert die Leitungsführung. Dabei kann man durch unterschiedliche Dampfmengen dafür sorgen, dass die für einen isothermen Prozeßablauf gewünschten Betriebsparameter mit minimalem apparativem Aufwand eingehalten werden können. It is advisable to heat the wastewater and air from the same steam source. This simplifies the cable routing. Different amounts of steam can be used to ensure that the operating parameters required for an isothermal process can be maintained with a minimum of equipment.

Als Vorrichtung zur Ausübung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann eine Abwasserleitung mit einer Desorptionskolonne über einen Mischbehälter verbunden sein, in dessen unteren Bereich eine Dampflanze führt und an dessen Oberseite eine Speiseleitung mit einer Dosierpumpe angeschlossen ist, die von einer pH-Wertsonde an dem Mischbehälter gesteuert wird, wobei die Dampflanze mit einem Thermofühler am Mischbehälter gesteuert wird. Mit der Dosierpumpe kann Natronlauge (NaOH) mît z.B. 50%iger Konzentration eingespeist werden. As a device for practicing the method according to the invention, a wastewater line can be connected to a desorption column via a mixing tank, in the lower area of which a steam lance leads and on the upper side of which a feed line with a metering pump is connected, which is controlled by a pH value probe on the mixing tank, the steam lance is controlled by a thermal sensor on the mixing tank. Sodium hydroxide solution (NaOH) with e.g. 50% concentration can be fed.

An die Unterseite der Desorptionskolonne wird vorteilhaft eine mit einem Gebläse versehene Luftleitung angeschlossen, die eine Vorwärmkammer mit einer Dampfdüse zum Einspeisen von Sattdampf umfaßt. Mit Dampfdüse ist dabei auch eine Anordnung gemeint, bei der in einem Raum mehrere Auslaßöffnungen für den Sattdampf vorgesehen sind. An air line provided with a blower is advantageously connected to the underside of the desorption column and comprises a preheating chamber with a steam nozzle for feeding saturated steam. With steam nozzle is also meant an arrangement in which several outlet openings are provided for the saturated steam in a room.

Zwischen der Desorptionskolonne und dem Mischbehälter kann eine vom Flüssigkeitsstand im Mischbehälter gesteuerte Speisepumpe angeordnet sein. Mit dieser Anordnung ergibt sich eine vom Zulauf des Abwassers in den Mischbehälter abhängende Beschickung der Desorptionskolonne. Es ist aber auch denkbar, die Beschickung der Desorptionskolonne mit dem Abwasser aus dem Mischbehälter z.B. auf einen konstanten Durchsatz zu regeln, um die Strippwirkung zu maximieren. A feed pump controlled by the liquid level in the mixing container can be arranged between the desorption column and the mixing container. With this arrangement, the loading of the desorption column depends on the inflow of the waste water into the mixing tank. However, it is also conceivable to charge the desorption column with the waste water from the mixing tank e.g. regulated to a constant throughput in order to maximize the stripping effect.

Zur näheren Erläuterung der Erfindung wird anhand der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel beschrieben. Dabei zeigt die Zeichnung einen Rohrplan mit den wesentlichen Vorrichtungen zur Ausübung des erfindungsgemäßen Verfahrens. For a more detailed explanation of the invention, an embodiment is described with reference to the drawing. The drawing shows a pipe plan with the essential devices for performing the method according to the invention.

Mit 1 ist die zum Strippen von Ammoniak vorgesehene Desorptionskolonne bezeichnet. Sie hat z.B. einen Durchmesser von 1 m bei einer Höhe von 5 bis 6 m und ist in ihrem mittleren Bereich in bekannter Weise mit Böden la, Drahtnetzen oder dergleichen versehen. 1 denotes the desorption column provided for stripping ammonia. For example, a diameter of 1 m at a height of 5 to 6 m and is provided in its central area with floors la, wire nets or the like in a known manner.

In die Kolonne 1 führt eine Abwasserleitung 2, in der eine Speisepumpe 3 vorgesehen ist. Der Elektromotor 4 der Speisepumpe 3 wird über einen Schalter 5 in Abhängigkeit vom Flüssigkeitsstand in einem Mischbehälter 6 betätigt. Zu diesem Zweck ist in dem Mischbehälter 6 eine Flüssigkeitsstandssonde 7 angeordnet, die über die Steuerleitung 8 auf den Schalter 5 einwirkt. Ferner umfaßt die Flüssigkeitsleitung 2 ein Rückschlagventil 10 und einen Schmutzfänger 11. A wastewater line 2, in which a feed pump 3 is provided, leads into the column 1. The electric motor 4 of the feed pump 3 is actuated via a switch 5 as a function of the liquid level in a mixing container 6. For this purpose, a liquid level probe 7 is arranged in the mixing container 6, which acts on the switch 5 via the control line 8. The liquid line 2 further comprises a check valve 10 and a dirt trap 11.

Der Mischbehälter 6 ist ein zylindrisches Gefäß mit einem Volumen von 2 m3. Er wird über eine Abwasserleitung 15 gespeist, in der ein Schmutzfänger 16 vorgesehen ist. Das Abwasser ist z.B. Wasser, das in einem Heizkraftwerk bei der Rauchgaswäsche anfällt. Es wird in dem Mischbehälter 6 mit einer Dampflanze 18 auf eine Temperatur von etwa 80° erwärmt. Jedenfalls sollen diese 80® am Einlaß 19 vorliegen, mit dem die Abwasserleitung 2 in die Kolonne 1 führt. Die Dampflanze 18 ist ein in der Nähe des Behälterbodens von außen in den Mischbehälter 6 führendes Rohr mit nach unten gerichteten Dampfauslaßöffnungen 18a. Das Rohr 18 kann in Anpassung an den Behälterquerschnitt gekrümmt sein. The mixing container 6 is a cylindrical vessel with a volume of 2 m3. It is fed via a sewage line 15, in which a dirt trap 16 is provided. The wastewater is e.g. Water that arises from flue gas scrubbing in a thermal power station. It is heated in the mixing container 6 with a steam lance 18 to a temperature of approximately 80 °. In any case, these 80® should be present at the inlet 19 with which the waste water line 2 leads into the column 1. The steam lance 18 is a pipe leading in the vicinity of the tank bottom from the outside into the mixing tank 6 with downward steam outlet openings 18a. The tube 18 can be curved to match the cross-section of the container.

in dem Mischbehälter 6 wird der pH-Wert des Abwassers eingestellt. Er soll 11 bis 12 betragen. Zu diesem Zweck wird mit einer Dosierpumpe 20 über eine Leitung 21 50%ige Natronlauge eingespeist, und zwar in Abhängigkeit vom pH-Wert, der mit einer pH-Wert-Sonde 22 ermittelt und über eine Steuerleitung 23 mit einem Schalter 24 zur Steuerung der Pumpe 20 mit dem Elektromotor 25 eingesetzt wird. the pH of the waste water is adjusted in the mixing container 6. It should be 11 to 12. For this purpose, 50% sodium hydroxide solution is fed in via a line 21 with a metering pump 20, specifically as a function of the pH value, which is determined with a pH value probe 22 and via a control line 23 with a switch 24 for controlling the pump 20 is used with the electric motor 25.

Die Gasatmosphäre im Mischbehälter 6 kann über eine Abgasleitung 28 mit einem Gebläse 29 abgezogen werden. Sie gelangt in eine Abgasleitung 30, die aus der Oberseite der Desorptionskolonne 1 in eine gestrichelt gezeichnete Entstickungseinrich-tung 32 führt. Mit der Leitung 30 wird der in der Desorptionskolonne 1 abgetrennte Ammoniak der Entstickungseinrichtung 32 mit dem Gebläse 33 in ei- The gas atmosphere in the mixing container 6 can be drawn off via an exhaust pipe 28 with a blower 29. It passes into an exhaust gas line 30, which leads from the top of the desorption column 1 into a denitrification device 32 shown in dashed lines. With line 30, the ammonia of the denitrification device 32 separated in the desorption column 1 is blown with the blower 33 into a

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ner Rauchgasleitung 34 beschickt wird. Die Ent-stickung mit Hilfe von Ammoniak erfolgt dort in bekannter Weise, z.B. so wie in der deutschen Patentschrift 2 458 888 angegeben ist. ner flue gas line 34 is loaded. The denitrification with the aid of ammonia takes place there in a known manner, e.g. as specified in German Patent 2,458,888.

An dem Mischbehälter 6 ist eine Überdruckauslaßleitung 36 mit einem Sicherheitsventil 37 vorgesehen, dessen Auslaß 38 in eine Sumpfleitung 39 führt. Eine ähnliche Überdruckleitung 40 sitzt an der Abgasleitung 30. Auch hier führt der Auslaß 41 des Sicherheitsventils 42 in eine Sumpfleitung 43. An overpressure outlet line 36 with a safety valve 37 is provided on the mixing container 6, the outlet 38 of which leads into a sump line 39. A similar overpressure line 40 is located on the exhaust line 30. Here, too, the outlet 41 of the safety valve 42 leads into a sump line 43.

Die zum Abtrennen des Ammoniaks verwendete Luft wird der Desorptionskolonne 1 über eine Luftleitung 45 mit einem Gebläse 46 zugeführt. Die Luftleitung 45 umfaßt eine Injektorkammer 48 mit einer Dampfdüse 49. Mit dieser wird Sattdampf aus einer Leitung 50 über ein Steuerventil 51 eingespeist, das über einen Schalter 52 in Abhängigkeit von einer Temperatursonde 53 betätigt wird. Die Temperatursonde mißt die Einlaßtemperatur der Luft in die Desorptionskolonne 1. Gewünscht ist eine Ein-laßtemperatur von 60°C bei 100% Feuchtigkeit der eingeblasenen Luft. The air used to separate the ammonia is fed to the desorption column 1 via an air line 45 with a blower 46. The air line 45 comprises an injector chamber 48 with a steam nozzle 49. With this, saturated steam is fed in from a line 50 via a control valve 51, which is actuated via a switch 52 as a function of a temperature probe 53. The temperature probe measures the inlet temperature of the air into the desorption column 1. An inlet temperature of 60 ° C. with 100% humidity of the blown air is desired.

Das in der Desorptionskolonne 1 gereinigte Abwasser kann über einen Überlauf 54 in eine Auslaßleitung 55 abfließen. Parallel dazu liegt ein Steuerventil 56. Die Auslaßleitung 55 führt über einen Kühler 57. Hinter dem Kühler 57 kann noch über eine Dosierpumpe 60 aus einem Vorratsbehälter 61 38%ige Salzsäure zugespeist werden, um einen pH-Wert < 9.5 zu erhalten. Die Dosierpumpe 60 wird über eine pH-Wert-Sonde 63 gesteuert, die über einen Schalter 64 den Motor 65 der Pumpe 60 betätigt. Gleichzeitig wird ein Steuerventil 62 geöffnet, das über ein Rückschlagventil 66 den Weg zu der Reinwasserleitung 68 freigibt. The wastewater cleaned in the desorption column 1 can flow into an outlet line 55 via an overflow 54. In parallel there is a control valve 56. The outlet line 55 leads via a cooler 57. Behind the cooler 57, 38% hydrochloric acid can also be fed in from a storage container 61 via a metering pump 60 in order to obtain a pH value <9.5. The metering pump 60 is controlled by a pH value probe 63, which actuates the motor 65 of the pump 60 via a switch 64. At the same time, a control valve 62 is opened, which clears the way to the pure water line 68 via a check valve 66.

In der Reinwasserleitung 68 liegt dann eine Ammoniakkonzentration von weniger als 10 ppm vor. Die Temperaturen liegen im Ablauf bei weniger als 35°C. Der pH-Wert beträgt höchstens 9,5, so daß die Bedingungen für die Einleitung in Flüsse eingehalten sind. An ammonia concentration of less than 10 ppm is then present in the pure water line 68. The temperatures in the drain are less than 35 ° C. The pH is at most 9.5, so that the conditions for discharge into rivers are met.

Die in den Mischbehälter 6 führende Dampflanze 18 wird von einer Dampfleitung 70 gespeist, die über ein Steuerventil 71 in Abhängigkeit von der Temperatur im Mischbehäter 6 beaufschlagt wird. Zu diesem Zweck ist am Mischbehälter eine Temperatursonde 72 vorgesehen. Sie steuert über einen Schalter 73 das Ventil 71. Die Dampfmenge beträgt maximal 350 kg/h. Die Leitung 70 wird von der gleichen Dampfquelle wie die Dampfleitung 50 gespeist, die maximal etwa 1000 kg/h an die Dampfdüse 49 liefert. Die Sattdampftemperatur beträgt 190°C, der Druck liegt bei 13 bar. The steam lance 18 leading into the mixing container 6 is fed by a steam line 70 which is acted upon via a control valve 71 as a function of the temperature in the mixing container 6. For this purpose, a temperature probe 72 is provided on the mixing container. It controls the valve 71 via a switch 73. The maximum amount of steam is 350 kg / h. The line 70 is fed by the same steam source as the steam line 50, which delivers a maximum of about 1000 kg / h to the steam nozzle 49. The saturated steam temperature is 190 ° C, the pressure is 13 bar.

Für Reparaturen und zum Reinigen kann der Mjschbehälter 6 entleert werden. Zu diesem Zweck ist an der tiefsten Stelle 75 eine Ablaßleitung 76 mit einem Steuerventil 77 angeordnet. The mash container 6 can be emptied for repairs and cleaning. For this purpose, a drain line 76 with a control valve 77 is arranged at the lowest point 75.

Mit der beschriebenen Vorrichtung kann das erfindungsgemäße Verfahren mit geringem apparativem Aufwand ausgeführt werden. Die Dampflanze 18 im Mischbehälter 6 sorgt dabei nicht nur für eine Erwärmung des eingeführten Abwassers, sondern auch für eine Durchwirbelung, die die Vermischung der zudosierten Natronlauge begünstigt. Ebenso sorgt die Injektionskammer 48 bei geringen Abmessungen für die gewünschte Vorwärmung und Befeuchtung der mit dem Gebläse 46 zugeführten Luft. With the device described, the method according to the invention can be carried out with little expenditure on equipment. The steam lance 18 in the mixing container 6 not only ensures heating of the introduced wastewater, but also swirling, which favors the mixing of the sodium hydroxide solution added. The injection chamber 48 also provides the desired preheating and humidification of the air supplied with the blower 46 in the case of small dimensions.

Claims

1. A process for separating ammonia from waste water by means of air in a desorption column, characterized in that the waste water is adjusted to a pH of 11-12 in a mixing vessel before being introduced into the desorption column and heated to 80 ° C. by blowing in saturated steam and that for separating air is passed in countercurrent to the waste water through the desorption column.

2. The method according to claim 1, characterized in that the air is preheated to at least 50 ° C by spraying saturated steam before being introduced into the desorption column.

3. The method according to claim 1 and 2, characterized in that the waste water and the air are heated by the same steam source.

4. The method according to any one of claims 1, 2 or 3, characterized in that the air laden with ammonia is supplied as a reducing agent to a plant for reducing nitrogen oxides.

5. Apparatus for carrying out the method according to one of claims 1 to 4, characterized in that a waste water line (15) with a desorption column (1) via a mixing container (6) is connected, in the lower region of which a steam lance (18) leads and on the top of which a feed line (21) with a metering pump (20) is connected, which is controlled by a pH value probe (22) on the mixing container (6), the steam lance (18) with a thermal sensor (72) on Mixing container (6) is controlled.

6. The device according to claim 5, characterized in that on the underside of the desorption column (1) with a blower (46) provided air line (45) is connected, which has a preheating chamber (48) with a steam nozzle (49) for feeding saturated steam includes.

7. The device according to claim 5 or 6, characterized in that between the desorption column (1) and the mixing container (6) is arranged from the liquid level in the mixing container (6) controlled feed pump (3).

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