CN102060406A - 一种高效吹脱与尾气氨资源化氨氮废水闭路处理集成工艺 - Google Patents

一种高效吹脱与尾气氨资源化氨氮废水闭路处理集成工艺 Download PDF

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Abstract

本发明是一种高效吹脱与尾气氨资源化氨氮废水闭路处理集成工艺,其特点是:通过对氨氮吹脱塔填料及塔内件等的选型,强化气液传质过程,在提高氨去除效率的同时,降低气液体积比,从而显著降低能耗;提供了一种可再生氨吸收溶液,该吸收液能高效吸收吹脱气中氨,经再生解吸得到浓度为10wt%~25wt%浓氨水,从而实现吹脱气中氨的高效回收与资源化,吸收液再生后循环使用;采用闭路循环技术,将吸收后的净化气作为吹脱气闭路循环使用,有效回收吸收过程反应热,进一步降低能耗,同时消除二次污染;运用集成化技术,将废水脱氨与资源化工艺开发成为一套模块化工艺技术,满足工业企业对不同浓度氨氮废水处理的技术需求。

Description

一种高效吹脱与尾气氨资源化氨氮废水闭路处理集成工艺
技术领域:
本发明属于化工以及环保技术领域,涉及高浓度氨氮废水处理与氨资源化的处理方法,具体是一种高效吹脱与尾气氨资源化氨氮废水闭路处理集成工艺。
背景技术:
随着我国经济的高速发展,伴随而来的是大量氨氮废水的排放,导致水体中氨氮大量富集,是引起水体富营养化与恶化的主要成因之一。因水体富营养化引发的重大水危机事件时有发生,严重影响了人们的正常生活,甚至危害了人们的身体健康,社会影响巨大。水体中氨氮主要来源于化工、冶金、油漆颜料、煤气、炼焦、鞣革、化肥、电子、垃圾填埋等工业氨氮废水的大量排放。
目前氨氮废水的处理技术主要有生化法、空气吹脱法、絮凝沉淀法、折点加氯法、沸石吸附法、蒸氨法等。低浓度氨氮废水一般采用生化处理,该法工艺简单、投资和运行成本相对较低,但当氨氮浓度超过500mg/L时,高浓度氨氮会对微生物的活动和繁殖产生抑制作用,严重影响生化系统的正常运行,导致最终排放废水氨氮严重超标。絮凝沉淀法可用于高氨氮废水的预处理,但运行费高。折点加氯法和沸石吸附法适于废水的深度处理,但前者运行成本高,且会产生具有致突、致畸的有毒氮氯化物;后者再生液处理难度大,存在二次污染。蒸氨法能耗大,成本高,氨脱除率低,蒸氨后的废水仍需进一步脱氨氮处理。吹脱法是目前应用最广的氨氮废水处理方法,具有工艺简单、操作简便、处理效果稳定等优点,尤其适宜于高浓度氨氮废水的预处理,但存在氨去除效率低、能耗高、二次污染严重等缺陷;为降低二次污染,部分工艺采用硫酸、磷酸等吸收液回收吹脱气中的氨,但回收的铵盐难以资源化。
现有氨氮废水处理技术,如CN1792828A,名称为高分散去除溶液中氨氮的方法,该技术通过液体分散器或喷嘴将溶液分散成雾状液粒,使气液接触面积增大,从而提高氨氮吹脱效率。优点是氨氮去除效率高,费用低,维护量小,但是吹脱气排向大气,易造成二次污染。
现有氨氮废水资源化回收技术,如CN101264948A,名称为一种氨氮废水减排及氨氮资源化利用装置及方法,该技术包括多级汽提脱氨工序和氨氮再利用工序,优点是只需第一级汽提脱氨塔需要通入蒸汽,其他各级汽提脱氨塔所需蒸汽由其自身塔釜液体的一部分被上一级塔顶冷凝放热来汽化和上级塔釜液体闪蒸得到,减少蒸汽耗量,但是该技术处理成本仍然较大,限制了该技术在氨氮资源化回收的工业化推广与应用。
虽然氨氮废水的处理技术有多种,但仍缺乏一种高效、经济的高浓度氨氮废水处理技术。目前工业上应用的一些高浓度氨氮废水处理技术,存在氨去除率低、能耗高、运行成本高、资源化程度低、适应性差等缺陷,是氨氮废水处理难以达标排放和实现总量控制的主要原因。
发明内容:
本发明的目的在于提供一种适应性广的高浓度氨氮废水高效、经济、实用的高效吹脱与尾气氨资源化氨氮废水闭路处理集成工艺。
本发明的技术方案是:一种高效吹脱与尾气氨资源化氨氮废水闭路处理集成工艺,其具体步骤如下:
1)预处理工艺:废水先进入调节池,加入pH调节剂调节pH值至9~12,同时加入脱氨助剂,加入量为5~20ppm,然后经加热器预热至20℃~60℃;
2)吹脱工艺:预处理后的废水进入填料吹脱塔上部,经分布器均匀分布在填料上与塔底部加热吹脱气接触传质传热,含有大量氨的吹脱尾气经除沫器后进入吸收塔底部;其中吹脱工艺气液体积比为200∶1~2000∶1;
3)吸收工艺:含氨吹脱尾气进入吸收塔底部,氨被塔顶喷洒下来的氨吸收溶液吸收,塔顶净化气经闭路循环作为吹脱气重新进入吹脱塔底部,回收吸收反应过程放出的热量;当塔底部吸收氨后的富液pH为6~7时,通过吸收剂泵将吸收塔底富液进入解吸塔解吸;吸收工艺操作压力为0.1MPa~0.15MPa,吸收温度20℃~60℃;
4)解吸工艺:富液进入解吸塔上部,高温解吸出氨,塔顶高浓度气相氨经多级冷凝得到质量浓度为10%~25%浓氨水,解吸后的贫液送入氨吸收溶液储罐作为吸收工艺氨吸收溶液;其中解吸工艺操作压力为0.06MPa~0.1MPa,解吸温度90℃~110℃。
上述吸收工艺中,当塔底部吸收氨后的富液pH为6~7时,关闭阀门K2,打开阀门K3,通过吸收剂泵将吸收塔底富液进入解吸塔解吸。
所述的pH调节剂为氢氧化钠、氢氧化钾或氢氧化钙中的一种。
所述的脱氨助剂为十二烷基硫酸钠、十二烷基三甲基溴化铵或十二烷基苯磺酸钠中的一种。
所述的高效填料吹脱塔,塔内除沫器为丝网除沫器;分布器为喷洒式分布器、孔流盘式分布器或溢流槽式分布器中的一种;填料为丝网波纹填料、PVC斜管填料或鲍尔环填料中的一种。
所述的可再生氨吸收溶液至少为磷酸、柠檬酸、草酸、乙酸或磷酸氢铵中的一种;氨吸收溶液的质量浓度为18%~40%;通过低温吸氨和高温放氨过程实现氨的高效回收与资源化,氨吸收溶液再生后循环使用。
有益效果:
1.通过对氨氮吹脱塔填料及塔内件等的选型,在提高氨去除效率的同时,降低气液体积比,从而显著降低能耗;同时通过添加少量脱氨助剂,进一步提高了氨氮脱除率。在20℃~60℃,气液比为200∶1~2000∶1条件下,经一级吹脱后塔底废水氨氮浓度为100~200mg/L,可满足后续生化处理要求;经二级吹脱处理后,塔底废水氨氮浓度可达到《污水综合排放标准(GB 8978-1996)》中的一级排放标准。
2.提供了一种可再生氨吸收溶液,该吸收液能高效吸收吹脱尾气中氨,富液在0.06MPa~0.1MPa、90℃~110℃下解吸,能回收得到浓度为10wt%~25wt%浓氨水,实现了废水中氨氮的资源化,经济效益十分显著。
3.采用闭路循环技术将吸收塔顶净化气循环作为吹脱气,有效回收吸收过程中放出的热量,使氨氮吹脱塔总能耗比传统吹脱技术大幅降低;同时实现了氨氮吹脱气的闭路循环,消除了二次污染。
4.该工艺将废水脱氨工艺开发成为一套模块化工艺技术,既可以独立操作,也可以将废水脱氨工艺流程纳入生产工艺流程,作为其中的一部分,避免一般废水处理与生产工艺流程完全脱节的问题,便于操作,管理及考核。
附图说明:
图1为本发明氨氮废水闭路处理的工艺流程图。
1.废水调节池2.碱罐3.pH计4.脱氨剂罐5.进料泵6.流量计7.废水加热器8.除沫器9.分布器10.吹脱塔11.填料12.气体加热器13.流量计14.吹脱气压缩机15.吸收塔16.吸收剂泵17.贫液储罐18.贫液泵19.氨解吸塔20.分缩器21.冷却器22.氨水罐A.含NH3吹脱尾气B.氨吸收液C.蒸汽D.冷却水K1、K2、K3.阀门
具体实施方式:
以下结合实施例的具体实施方式再对本发明的上述内容作进一步的详细说明。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实例。在不脱离本发明上述技术思想情况下,根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种替换或变更,均应包括在本发明的范围内。本发明的工艺流程如图1所示。
实施例1
某焦化厂生产过程中产生的高浓度氨氮废水,组成及浓度为:NH3-N,8000~20000mg/L,pH 4~7,利用本发明进行预处理步骤如下:
1)将焦化废水送入调节池,加入KOH调节pH值至10,同时加入十二烷基硫酸钠,加入量为20ppm,然后经加热器预热到60℃;
2)预处理后的废水进入丝网波纹填料吹脱塔上部,经喷洒式分布器均匀分布在填料上,在气液体积比为1500∶1下吹脱,吹脱尾气经除沫器进入吸收塔,经一级吹脱后塔底废水氨氮浓度为200mg/L;
3)含氨吹脱尾气进入吸收塔底部,被塔顶喷洒下来的30wt%磷酸吸收溶液在吸收压力0.15MPa,吸收温度为30℃下吸收,塔顶净化气进入闭路循环管路作为吹脱气,回收吸收反应过程放出的热量,当塔底部吸收氨后的富液pH为6时,关闭阀门K2,打开阀门K3,通过吸收剂泵将吸收塔底富液进入解吸塔解吸;
4)富液进入解吸塔上部,在解吸压力为0.1MPa,解吸温度为110℃下解吸出氨,塔顶氨气经多级冷凝得到约18wt%浓氨水,解吸后的贫液送入氨吸收溶液储罐作为吸收工艺氨吸收溶液。
实施例2
某化工催化剂(V2O5)厂废水,组成及浓度为:NH3-N,2000~6000mg/L,pH 7~8,利用本发明进行达标排放处理步骤如下:
1)将催化剂废水送入调节池,加入NaOH调节pH值至11,同时加入十二烷基三甲基溴化铵,加入量为20ppm,然后经加热器预热到50℃;
2)预处理后的废水进入PVC斜管填料吹脱塔,经孔流盘式分布器均匀分布在填料上,在气液体积比为1250∶1下吹脱,经一级吹脱后,塔底废水氨氮浓度为200mg/L;塔底废水经进料泵送入吹脱塔二级吹脱,塔底废水氨氮浓度为15mg/L达标排放;吹脱尾气经除沫器进入吸收塔;
3)含氨吹脱尾气进入吸收塔底部,被塔顶喷洒下来的20wt%草酸吸收溶液在吸收压力0.12MPa,吸收温度为40℃下吸收,塔顶净化气进入闭路循环管路作为吹脱气,回收吸收反应过程放出的热量,当塔底部吸收氨后的富液pH为6.5时,关闭阀门K2,打开阀门K3,通过吸收剂泵将吸收塔底富液进入解吸塔解吸;
4)富液进入解吸塔上部,在解吸压力为0.09MPa,解吸温度为102℃下解吸出氨,塔顶氨气经多级冷凝得到约15wt%浓氨水,解吸后的贫液送入氨吸收溶液储罐作为吸收工艺氨吸收溶液。
实施例3
某氨基酸生产厂废水,组成及浓度为:NH3-N,800~2000mg/L,pH 3~5,利用本发明进行预处理步骤如下:
1)将氨基酸生产废水送入调节池,加入KOH调节pH值至11.5,同时加入十二烷基苯磺酸钠,加入量为20ppm,然后经加热器预热到40℃;
2)预处理后的废水进入鲍尔环填料吹脱塔,经溢流槽式分布器均匀分布在填料上,在气液体积比为1000∶1下吹脱,吹脱尾气经除沫器进入吸收塔,经一级吹脱后塔底废水氨氮浓度为190mg/L;
3)含氨吹脱尾气进入吸收塔底部,被塔顶喷洒下来的35wt%乙酸吸收溶液在吸收压力0.14MPa,吸收温度为38℃下吸收,塔顶净化气进入闭路循环管路作为吹脱气,回收吸收反应过程放出的热量,当塔底部吸收氨后的富液pH为7时,关闭阀门K2,打开阀门K3,通过吸收剂泵将吸收塔底富液进入解吸塔解吸;
4)富液进入解吸塔上部,在解吸压力为0.07MPa,解吸温度为95℃下解吸出氨,塔顶氨气经多级冷凝得到10wt%浓氨水,解吸后的贫液送入氨吸收溶液储罐作为吸收工艺氨吸收溶液。
实施例4
某氮肥生产厂废水,组成及浓度为:NH3-N,500~1600mg/L,pH 5~8,利用本发明进行达标排放处理步骤如下:
1)将氮肥生产废水送入调节池,加入NaOH调节pH值至10.5,同时加入十二烷基三甲基溴化铵,加入量为8ppm,然后经加热器预热到38℃;
2)预处理后的废水进入丝网波纹填料吹脱塔上部,经孔流盘式分布器均匀分布在填料上,在气液体积比为850∶1下吹脱,经一级吹脱后,塔底废水氨氮浓度为150mg/L;塔底废水经进料泵送入吹脱塔二级吹脱,塔底废水氨氮浓度为13mg/L达标排放;吹脱尾气经除沫器进入吸收塔;
3)含氨吹脱尾气进入吸收塔底部,被塔顶喷洒下来的15wt%磷酸氢铵吸收溶液在吸收压力0.12MPa,吸收温度为35℃下吸收,塔顶净化气进入闭路循环管路作为吹脱气,回收吸收反应过程放出的热量,当塔底部吸收氨后的富液pH为6.8时,关闭阀门K2,打开阀门K3,通过吸收剂泵将吸收塔底富液进入解吸塔解吸;
4)富液进入解吸塔上部,在解吸压力为0.08MPa,解吸温度为98℃下解吸出氨,塔顶氨气经多级冷凝得到20wt%浓氨水,解吸后的贫液送入氨吸收溶液储罐作为吸收工艺氨吸收溶液。
实施例5
某垃圾渗滤液废水,组成及浓度为:NH3-N,900~2800mg/L,pH 4~6,利用本发明进行预处理步骤如下:
1)将垃圾渗滤液废水送入调节池,加入KOH调节pH值至12,同时加入十二烷基苯磺酸钠,加入量为6ppm,然后经加热器预热到45℃;
2)预处理后的废水进入鲍尔环填料吹脱塔,经喷洒式分布器均匀分布在填料上,在气液体积比为750∶1下吹脱,吹脱尾气经除沫器进入吸收塔,经一级吹脱后塔底废水氨氮浓度为150mg/L;
3)含氨吹脱尾气进入吸收塔底部,被塔顶喷洒下来的40wt%柠檬酸吸收溶液在吸收压力0.11MPa,吸收温度为40℃下吸收,塔顶净化气进入闭路循环管路作为吹脱气,回收吸收反应过程放出的热量,当塔底部吸收氨后的富液pH为6.5时,关闭阀门K2,打开阀门K3,通过吸收剂泵将吸收塔底富液进入解吸塔解吸;
4)富液进入解吸塔上部,在解吸压力为0.06MPa,解吸温度为92℃下解吸出氨,塔顶氨气经多级冷凝得到18wt%浓氨水,解吸后的贫液送入氨吸收溶液储罐作为吸收工艺氨吸收溶液。
实施例6
某农药生产废水,组成及浓度为:NH3-N,500~900mg/L,pH 5~7,利用本发明进行预处理步骤如下:
1)将垃圾渗滤液废水送入调节池,加入Ca(OH)2调节pH值至9,同时加入十二烷基硫酸钠,加入量为5ppm,然后经加热器预热到30℃;
2)预处理后的废水进入PVC斜管填料吹脱塔,经溢流槽式分布器均匀分布在填料上,在气液体积比为500∶1下吹脱,吹脱尾气经除沫器进入吸收塔,经一级吹脱后塔底废水氨氮浓度为100mg/L;
3)含氨吹脱尾气进入吸收塔底部,被塔顶喷洒下来的10wt%柠檬酸与15wt%磷酸氢铵混合吸收溶液在吸收压力0.1MPa,吸收温度为28℃下吸收,塔顶净化气进入闭路循环管路作为吹脱气,回收吸收反应过程放出的热量,当塔底部吸收氨后的富液pH为6.7时,关闭阀门K2,打开阀门K3,通过吸收剂泵将吸收塔底富液进入解吸塔解吸;
4)富液进入解吸塔上部,在解吸压力为0.06MPa,解吸温度为90℃下解吸出氨,塔顶氨气经多级冷凝得到12wt%浓氨水,解吸后的贫液送入氨吸收溶液储罐作为吸收工艺氨吸收溶液。

Claims (5)

1.一种高效吹脱与尾气氨资源化氨氮废水闭路处理集成工艺,其具体步骤如下:
1)预处理工艺:废水先进入调节池,加入pH调节剂调节pH值至9~12,同时加入脱氨助剂,其中脱氨助剂加入量为5~20ppm,然后经加热器预热至20℃~60℃;
2)吹脱工艺:预处理后的废水进入填料吹脱塔上部,经分布器均匀分布在填料上与塔底部加热吹脱气接触传质传热,含有大量氨的吹脱尾气经除沫器后进入吸收塔底部;其中气液体积比为200∶1~2000∶1;
3)吸收工艺:含氨吹脱尾气进入吸收塔底部,氨被塔顶喷洒下来的氨吸收溶液吸收,塔顶净化气经闭路循环作为吹脱气重新进入吹脱塔底部,回收吸收反应过程放出的热量;当塔底部吸收氨后的富液pH为6~7时进入解吸塔解吸;其中吸收工艺操作压力为0.1MPa~0.15MPa,吸收温度20℃~60℃;
4)解吸工艺:富液进入解吸塔上部,高温解吸出氨,塔顶高浓度气相氨经多级冷凝得到质量浓度为10%~25%浓氨水,解吸后的贫液送入氨吸收溶液储罐作为吸收工艺氨吸收溶液;其中解吸工艺操作压力为0.06MPa~0.1MPa,解吸温度90℃~110℃。
2.根据权利要求1所述的工艺,其特征在于所述的pH调节剂为氢氧化钠、氢氧化钾或氢氧化钙中的一种。
3.根据权利要求1所述的工艺,其特征在于所述的脱氨助剂为十二烷基硫酸钠、十二烷基三甲基溴化铵或十二烷基苯磺酸钠中的一种。
4.根据权利要求1所述的工艺,其特征在于所述的吹脱塔塔内除沫器为丝网除沫器;分布器为喷洒式分布器、孔流盘式分布器或溢流槽式分布器中的一种;填料为丝网波纹填料、PVC斜管填料或鲍尔环填料中的一种。
5.根据权利要求1所述的工艺,其特征在于所述的氨吸收溶液至少为磷酸、柠檬酸、草酸、乙酸或磷酸氢铵中一种;氨吸收溶液的质量浓度为18%~40%。
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