CN104030514A - 一种双效节能废水汽提脱酸脱氨的工艺方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种工业废水减排及资源化利用的工艺方法，具体是涉及一种采用双效节能汽提脱氨工艺与汽提脱酸工艺处理含氨含酸废水，并对废水中的氨氮及硫化氢进行资源化利用的方法。氨氮含量500-50000mg/L以及硫化氢含量100～10000mg/L的废水经本发明提供的工艺处理后可达到国家一级氨氮排放标准，硫化物含量降至20mg/L以下；同时废水中的氨以高纯度的硫酸铵的形式回收利用，废水中脱除的硫化氢可用于制取硫磺。本发明处理每吨含氨含酸废水的蒸汽用量小于100kg。

Description

一种双效节能废水汽提脱酸脱氨的工艺方法
技术领域
本发明涉及一种工业废水减排及资源化利用的方法，具体是涉及一种采用双效汽提脱氨工艺与汽提脱酸工艺联合处理含氨含酸废水，并对废水中的氨氮及硫化氢进行资源化利用的方法。
背景技术
在煤化工及石油化工等行业生产过程中会产生大量含硫化氢及二氧化碳等酸性气体成分的氨氮废水，如果不对其进行处理会对环境造成极大危害。目前国外处理高浓度含氨的污水多采用汽提法，如美国专利US3335071及US3404072，而国内有采用单塔汽提侧线抽出技术处理含硫含氨污水，如ZL97115113.X，其共同特点是耗能较高，处理每吨废水需蒸汽140～180公斤左右，且氨氮处理范围较窄，出水氨氮浓度未达到国家一级排放标准(GB8978-1996《污水综合排放标准》规定一级标准氨氮小于15mg/L)。针对含氨含酸的废水，本专利采用的双效汽提脱氨工艺与汽提脱酸工艺节能效果好，可以达到良好的脱酸脱氨效果，并可回收高纯度的硫酸铵用作氮肥，以及分离出硫化氢用于制硫磺。
发明内容
本发明涉及一种工业废水减排及资源化利用的方法，具体是涉及一种采用双效节能汽提脱氨工艺与汽提脱酸工艺联合处理含氨含酸废水，并对废水中的氨氮及硫化氢进行资源化利用的方法。本发明采用的工艺方法包含设备组合方式及实施方法两方面。
工艺设备组合说明
本发明提供一种处理含氨含酸废水的工艺设备组合方式，其特征在于工艺设备中至少含有进出口换热器、汽提脱酸塔、汽提脱氨塔I、再沸器、汽提脱氨塔II、氨气吸收塔、冷凝器、硫酸铵溶液储罐及蒸发结晶器等主要设备单元；其组合方式如下：
待处理含氨含酸废水储池经进出口换热器的管程与汽提脱酸塔废水入口相连；进出口换热器的壳程与汽提脱氨塔II釜底出口及处理后废水出口相连。
汽提脱酸塔塔釜底部输出管路通过三通管路与输入氢氧化钠溶液的管路相连，三通管路的输出口通过泵后分为两路，分别与汽提脱氨塔I及汽提脱氨塔II两塔中汽提脱氨段上端的液体分布器相连；汽提脱酸塔塔釜与汽提脱酸段之间气相入口通过管道与汽提脱氨塔II顶部气相出口相连；汽提脱酸塔汽提脱酸段与其塔顶之间有液体分布器，液体分布器的输入管路与氨气吸收塔顶端的冷凝器回流口相连；汽提脱酸塔塔顶出口通过管道与氨气吸收塔吸收段及塔釜之间的气相输入口相连。
氨气吸收塔塔釜底部通过管道与硫酸铵溶液储罐相连，硫酸铵溶液储罐出口通过蒸发结晶器输出固体硫酸铵，输入蒸发结晶器的蒸汽在经过蒸发结晶器后产生的二次蒸汽经管道输送至汽提脱氨塔II汽提脱氨段与汽提脱氨塔II塔釜之间；氨气吸收塔吸收段与塔顶间的液体分布器通过管道与输入稀硫酸的储罐相连，氨气吸收塔塔顶气相出口经冷凝器冷却后分为两路，一路排出浓酸气至后续处理工段，另一路冷凝液回流至汽提脱酸塔汽提段与塔顶之间。
汽提脱酸塔塔釜底部输出管路通过三通管路与输入氢氧化钠溶液的管路相连，三通管路的输出口通过泵后分为两路，分别与汽提脱氨塔I及汽提脱氨塔II两塔内汽提脱氨段上端的液体分布器相连；汽提脱氨塔I汽提脱氨段及其塔釜间的气相入口与蒸汽输入管道相连；汽提脱氨塔I塔顶气相出口经过再沸器壳程后分为气相出口及液相出口两路，再沸器液相出口通过泵与汽提脱氨塔I塔顶的液体分布器相连，再沸器气相出口与汽提脱氨塔II汽提脱氨段及塔顶间的气相入口相连；汽提脱氨塔II塔釜出口与再沸器的管程入口相连，再沸器管程出口与汽提脱氨塔II塔釜与汽提脱氨段间的入口相连；汽提脱氨塔I塔釜液相出口经过泵与汽提脱氨塔II汽提脱氨段及塔釜间的入口相连；汽提脱氨塔II汽提脱氨段及其塔釜间的气相入口与硫酸铵溶液蒸发结晶器的二次蒸汽输出管道相连；汽提脱氨塔II塔釜出口经进出口换热器壳程与处理后的废水出口相连。
工艺实施方法
本发明采用上述工艺设备的组合装置对含氨含酸废水进行脱氨脱酸处理，并对脱除的氨和硫化氢进行回收，为此采用的工艺实施方法包括：
待处理的含氨含酸废水经废水泵通过进出口换热器升温后输入汽提脱酸塔中汽提脱酸段上经液体分布器分散后，在汽提脱酸段与汽提脱氨塔II气相出口输出至汽提脱酸塔的含氨蒸汽进行逆流热/质传递，废水中的硫化氢和二氧化碳，以及少部分氨进入气相，实现脱酸之目的；脱酸后的含氨废水自汽提脱酸塔塔釜排出经氢氧化钠溶液调整pH值后，由泵分别输送至汽提脱氨塔I和汽提脱氨塔II的汽提脱氨段上端喷淋，汽提脱氨塔I中含氨废水在汽提脱氨段与送入的新鲜蒸汽相遇进行逆流热/质传递，汽提脱氨塔II中含氨废水在汽提脱氨段与硫酸铵蒸发结晶器输送的二次蒸汽及再沸器中产生的蒸汽相遇进行逆流热/质传递，在此过程中氨进入气相，实现脱氨之目的；汽提脱氨塔I中的脱氨废水经塔釜输出至汽提脱氨塔II的塔釜中，汽提脱氨塔I产生的含氨蒸汽经再沸器壳程与汽提脱氨塔II塔釜液换热后分为两相，气相输送至汽提脱氨塔II塔顶，液相由泵输送回汽提脱氨塔I塔顶处喷淋；汽提脱氨塔II塔釜中的脱氨废水分为两路，一路经进出口换热器壳程与待处理的含氨含酸废水换热降温后排放，另一路由泵经再沸器管程与汽提脱氨塔I输送的含氨气相换热后输送回汽提脱氨塔II塔釜上端，由此产生的蒸汽与硫酸铵蒸发结晶器输送过来的二次蒸汽一同与汽提脱氨塔II汽提脱氨段中的含氨废水进行逆流热/质传递，进行脱氨。
汽提脱氨塔II中的含氨蒸汽与汽提脱氨塔I输送过来的含氨蒸汽在汽提脱氨塔II塔顶汇合，由此输入至汽提脱酸塔汽提脱酸段用于汽提脱酸；从汽提脱酸塔塔顶排出的含氨含酸蒸汽被输送至氨气吸收塔，在氨气吸收塔氨气吸收段与喷淋下来的稀硫酸逆流接触，氨被稀硫酸吸收生成硫酸铵溶液汇集在塔釜，塔釜中的储液由硫酸泵输送至硫酸分布器循环吸收氨气，由自控装置定期排出高浓度硫酸铵溶液至储罐，并进一步在蒸发系统中回收固体硫酸铵及二次蒸汽，二次蒸汽被输送至汽提脱氨塔II进行再次利用；脱除氨后的含酸蒸汽从氨气吸收塔顶输送至冷凝器中冷凝除水蒸气，冷凝得到的含酸冷凝液回流至汽提脱酸塔汽提脱酸段喷淋，从冷凝器排出的气相为高浓度的二氧化碳及硫化氢混合气体，可进行后处理用于回收硫磺。
本发明的重大改进包括：
根据酸性气体与氨在高温下挥发度的差别，将汽提脱酸塔与汽提脱氨塔串联操作，充分利用了系统热量；
汽提脱氨塔的双塔结构使得汽提脱氨蒸汽实现了梯次利用，从而大幅度降低了处理单位废水的蒸汽用量；
将常规脱酸塔顶冷进料改为热进料，降低了系统的单位废水蒸汽用量；
脱酸工序先于脱氨工序使得脱氨工序前废水碱性提高，降低了调节废水酸碱度的氢氧化钠用量；
通过上述改进明显的降低了系统运行成本，达到节能的效果。
本发明实施后可达到的效果：
(1)每小时可处理的含氨含酸废水量：10t及以上；
(2)可处理废水中氨氮含量：500～50000mg/L；
(3)处理后排放废水中氨氮含量低：1～10mg/L(低于国家一级排放标准15mg/L)；
(4)可处理废水中的硫化氢含量：100～10000mg/L；
(5)处理后排放废水中的硫化氢含量：小于20mg/L；
(6)每吨废水所需的蒸汽耗量：小于100kg；
(7)回收产品：高纯度硫酸铵及高纯度硫化氢用于制硫磺。
附图说明
图1是双效节能废水汽提脱酸脱氨工艺的流程示意图。
具体实施案例
以下列举实施例对本发明的实施方案进一步说明。但本发明并不限于下述实施例。
实施例1
采用本发明处理含氨含酸废水进口氨氮浓度2800mg/L，硫化物浓度580mg/L，处理量为15m3/h。采用纳氏试剂比色法(GB7479-87)及亚甲基蓝分光光度法(GB/T16489-1996)分析，处理后废水中的氨氮浓度为2.2mg/L，硫化氢含量为5mg/L，蒸汽消耗量为87kg/吨废水。
实施例2
采用本发明处理含氨含酸废水进口氨氮浓度13100mg/L，硫化物浓度6400mg/L，处理量为160m3/h。采用纳氏试剂比色法(GB7479-87)及亚甲基蓝分光光度法(GB/T16489-1996)分析，处理后废水中的氨氮浓度为7.0mg/L，硫化氢含量为13mg/L，蒸汽消耗量为90kg/吨废水。
实施例3
采用本发明处理含氨含酸废水进口氨氮浓度40300mg/L，硫化物浓度1300mg/L，处理量为60m3/h。采用纳氏试剂比色法(GB7479-87)及亚甲基蓝分光光度法(GB/T16489-1996)分析，处理后废水中的氨氮浓度为9.5mg/L，硫化氢含量为11mg/L，蒸汽消耗量为95kg/吨废水。

Claims (2)

1.一种处理含氨含酸废水的工艺方法，其特点在于采用以下设备及组合方式：
a.主要设备包括：进出口换热器、汽提脱酸塔、汽提脱氨塔I、再沸器、汽提脱氨塔II、氨气吸收塔、冷凝器、硫酸铵溶液储罐及蒸发结晶器；
b.设备采用的组合方式：
待处理含氨含酸废水储池经进出口换热器的管程与汽提脱酸塔废水入口相连；进出口换热器的壳程与汽提脱氨塔II釜底出口及处理后废水出口相连；
汽提脱酸塔塔釜底部输出管路通过三通管路与输入氢氧化钠溶液的管路相连，三通管路的输出口通过泵后分为两路，分别与汽提脱氨塔I及汽提脱氨塔II两塔中汽提脱氨段上端的液体分布器相连；汽提脱酸塔塔釜与汽提脱酸段之间气相入口通过管道与汽提脱氨塔II顶部气相出口相连；汽提脱酸塔汽提脱酸段与其塔顶之间有液体分布器，液体分布器的输入管路与氨气吸收塔顶端的冷凝器回流口相连；汽提脱酸塔塔顶出口通过管道与氨气吸收塔吸收段及塔釜之间的气相输入口相连；
氨气吸收塔塔釜底部通过管道与硫酸铵溶液储罐相连，硫酸铵溶液储罐出口通过蒸发结晶器输出固体硫酸铵，输入蒸发结晶器的蒸汽在经过蒸发结晶器后产生的二次蒸汽经管道输送至汽提脱氨塔II汽提脱氨段与汽提脱氨塔II塔釜之间；氨气吸收塔吸收段与塔顶间的液体分布器通过管道与输入稀硫酸的储罐相连，氨气吸收塔塔顶气相出口经冷凝器冷却后分为两路，一路排出浓酸气至后续处理工段，另一路冷凝液回流至汽提脱酸塔汽提段与塔顶之间；
汽提脱酸塔塔釜底部输出管路通过三通管路与输入氢氧化钠溶液的管路相连，三通管路的输出口通过泵后分为两路，分别与汽提脱氨塔I及汽提脱氨塔II两塔内汽提脱氨段上端的液体分布器相连；汽提脱氨塔I汽提脱氨段及其塔釜间的气相入口与蒸汽输入管道相连；汽提脱氨塔I塔顶气相出口经过再沸器壳程后分为气相出口及液相出口两路，再沸器液相出口通过泵与汽提脱氨塔I塔顶的液体分布器相连，再沸器气相出口与汽提脱氨塔II汽提脱氨段及塔顶间的气相入口相连；汽提脱氨塔II塔釜出口与再沸器的管程入口相连，再沸器管程出口与汽提脱氨塔II塔釜与汽提脱氨段间的入口相连；汽提脱氨塔I塔釜液相出口经过泵与汽提脱氨塔II汽提脱氨段及塔釜间的入口相连；汽提脱氨塔II汽提脱氨段及其塔釜间的气相入口与硫酸铵溶液蒸发结晶器的二次蒸汽输出管道相连；汽提脱氨塔II塔釜出口经进出口换热器壳程与处理后的废水出口相连。
2.一种处理含氨含酸废水的工艺方法，，其特征在于采用权利要求1中的设备及其组合方式，并采用以下工艺步骤：
待处理的含氨含酸废水经废水泵通过进出口换热器升温后输入汽提脱酸塔中汽提脱酸段上经液体分布器分散后，在汽提脱酸段与汽提脱氨塔II气相出口输出至汽提脱酸塔的含氨蒸汽进行逆流热/质传递，废水中的硫化氢和二氧化碳，以及少部分氨进入气相，实现脱酸之目的；脱酸后的含氨废水自汽提脱酸塔塔釜排出经氢氧化钠溶液调整pH值后，由泵分别输送至汽提脱氨塔I和汽提脱氨塔II的汽提脱氨段上端喷淋，汽提脱氨塔I中含氨废水在汽提脱氨段与送入的新鲜蒸汽相遇进行逆流热/质传递，汽提脱氨塔II中含氨废水在汽提脱氨段与硫酸铵蒸发结晶器输送的二次蒸汽及再沸器中产生的蒸汽相遇进行逆流热/质传递，在此过程中氨进入气相，实现脱氨之目的；汽提脱氨塔I中的脱氨废水经塔釜输出至汽提脱氨塔II的塔釜中，汽提脱氨塔I产生的含氨蒸汽经再沸器壳程与汽提脱氨塔II塔釜液换热后分为两相，气相输送至汽提脱氨塔II塔顶，液相由泵输送回汽提脱氨塔I塔顶处喷淋；汽提脱氨塔II塔釜中的脱氨废水分为两路，一路经进出口换热器壳程与待处理的含氨含酸废水换热降温后排放，另一路由泵经再沸器管程与汽提脱氨塔I输送的含氨气相换热后输送回汽提脱氨塔II塔釜上端，由此产生的蒸汽与硫酸铵蒸发结晶器输送过来的二次蒸汽一同与汽提脱氨塔II汽提脱氨段中的含氨废水进行逆流热/质传递，进行脱氨；
汽提脱氨塔II中的含氨蒸汽与汽提脱氨塔I输送过来的含氨蒸汽在汽提脱氨塔II塔顶汇合，由此输入至汽提脱酸塔汽提脱酸段用于汽提脱酸；从汽提脱酸塔塔顶排出的含氨含酸蒸汽被输送至氨气吸收塔，在氨气吸收塔氨气吸收段与喷淋下来的稀硫酸逆流接触，氨被稀硫酸吸收生成硫酸铵溶液汇集在塔釜，塔釜中的储液由硫酸泵输送至硫酸分布器循环吸收氨气，由自控装置定期排出高浓度硫酸铵溶液至储罐，并进一步在蒸发系统中回收固体硫酸铵及二次蒸汽，二次蒸汽被输送至汽提脱氨塔II进行再次利用；脱除氨后的含酸蒸汽从氨气吸收塔顶输送至冷凝器中冷凝除水蒸气，冷凝得到的含酸冷凝液回流至汽提脱酸塔汽提脱酸段喷淋，从冷凝器排出的气相为高浓度的二氧化碳及硫化氢混合气体，可进行后处理用于回收硫磺。
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