CN105236609B

CN105236609B - 一种高效氨氮吹脱与合成乌洛托品闭环处理系统

Info

Publication number: CN105236609B
Application number: CN201510573791.1A
Authority: CN
Inventors: 金可刚; 郑燕云; 沈泉飞; 吴晓鹏
Original assignee: ZHEJIANG NANHUA ANTICORROSION EQUIPMENTS Co Ltd
Current assignee: ZHEJIANG NANHUA ANTICORROSION EQUIPMENTS Co Ltd
Priority date: 2015-09-11
Filing date: 2015-09-11
Publication date: 2017-07-25
Anticipated expiration: 2035-09-11
Also published as: CN105236609A

Abstract

本发明涉及一种高浓度氨氮废水处理系统，尤其是涉及一种高效氨氮吹脱与合成乌洛托品闭环处理系统。其主要是解决现有技术所存在的处理的废水氨氮含量一般在150‑400mg/L之间，远远达不到排放标准，极易造成二次污染，必须要经过下一步处理才能排放，使得处理工艺很复杂等的技术问题。本发明包括废水pH调节槽，废水pH调节槽通过高压吹脱泵连接有吹脱塔，吹脱塔的上部设有除雾器，除雾器下方设有水力空化装置，水力空化装置的下方设有布气装置，吹脱塔的中部设有吹脱填料，吹脱塔连接吹脱风机，吹脱塔的下部设有蜂窝填料，吹脱塔顶部通过管路连接有吸收塔，吸收塔顶部设有雾化装置，雾化装置的下方设有吸收填料，雾化装置连接甲醛罐。

Description

一种高效氨氮吹脱与合成乌洛托品闭环处理系统

技术领域

本发明涉及一种高浓度氨氮废水处理系统，尤其是涉及一种高效氨氮吹脱与合成乌洛托品闭环处理系统。

背景技术

随着经济和社会的发展，我国工业化程度越来越高，工业化建设步伐不断加快，工业生产：化工、冶金、制药、化肥、电子、食品、皮革、垃圾填埋及部分轻工业生产过程中均产生大量高浓度氨氮废水。高浓度氨氮废水中氨氮的含量一般在2000-4000mg/L之间，部分氨氮的含量甚至高达10000-50000mg/L。大量氨氮废水排入水体不仅引起水体富营养化，而且将增加给水处理的难度和成本，甚至对人群及生物产生毒害作用。

目前氨氮废水的处理技术主要有普通吹脱法、气提法、蒸氨法、化学沉淀法、折点加氯法、沸石吸附法等。作为传统工艺虽然技术相对成熟，应用也非常广泛，但是传统工艺在基础建设和运行成本上都相对很高，并经传统工艺处理的废水氨氮含量一般在150-400mg/L之间，远远达不到国家规定的排放标准，极易造成二次污染，必须要经过下一步处理才能排放，这使得处理工艺很复杂。

发明内容

本发明是提供一种高效氨氮吹脱与合成乌洛托品闭环处理系统，其主要是解决现有技术所存在的处理的废水氨氮含量一般在150-400mg/L之间，远远达不到排放标准，极易造成二次污染，必须要经过下一步处理才能排放，使得处理工艺很复杂等的技术问题。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：

本发明的一种高效氨氮吹脱与合成乌洛托品闭环处理系统，包括废水pH调节槽，所述的废水pH调节槽通过高压吹脱泵连接有吹脱塔，吹脱塔的上部设有除雾器，除雾器下方设有水力空化装置，水力空化装置的下方设有布气装置，吹脱塔的中部设有吹脱填料，吹脱塔连接吹脱风机，吹脱塔的下部设有蜂窝填料，吹脱塔顶部通过管路连接有吸收塔，吸收塔顶部设有雾化装置，雾化装置的下方设有吸收填料，吸收塔下部设有冷却盘管，雾化装置连接甲醛罐。

吹脱法处理高浓度氨氮废水，往往采用吹脱塔的形式，吹脱塔常采用逆流操作，塔内装有填料及分离装置，以增加气-液传质面积从而利于氨气从废水中解吸，为杜绝二次污染，选择采用闭环式连续吹脱+吸收法进行处理。并根据生产实际情况，采用甲醛作为吸收剂吸收吹脱后的氨气，合成产物为10-40%的乌洛托品。

吹脱原理：NH₄ ⁺+OH^-→NH₃+H₂O

吸收原理：HCHO+NH₃→(CH₂)₆N₄+H₂O

吹脱工艺：前处理后的氨氮废水经高压吹脱泵增压提升至吹脱塔上部水力空化装置，入口压为0.2-0.9MPa，经水力空化装置，废水中绝大部分氨气实现气液分离，在吹脱风机旁路布气装置作用下，经除雾器后进入吸收塔下部。含有少量氨氮的废水下落均匀分布在填料上，与吹脱风机吹脱气接触实现气-液传质分离，吹脱气气液比为50:1-500:1。废水落入吹脱塔底部，吹脱塔底部设计斜管蜂窝填料，经酸液PH值调节、沉淀、除砂后排放。

合成工艺：含氨吹脱气进入吸收塔下部。甲醛溶液经雾化装置雾化后颗粒度在50um以下，与自下而上的氨气在塔体上部及填料区接触，迅速合成乌洛托品。吸收塔底部布置冷却盘管，当乌洛托品溶液质量浓度为20-30%时，排液、精制得乌洛托品产品。乌洛托品溶液质量浓度10-40%，首选20-30%。

闭环工艺：吸收塔塔顶净化气经除雾器后返回吹脱风机，作为吹脱气重新进入作循环，回收合成反应过程中释放的热量。

作为优选，所述的废水pH调节槽底部设有曝气装置，曝气装置连接曝气风机，废水pH调节槽上部设有蒸汽加热装置，废水pH调节槽还连接有碱液罐。

作为优选，所述的吹脱塔连接有酸液调节阀，吹脱塔、吸收塔底部设有排液口。

作为优选，所述的吸收塔底部通过管路、吸收循环泵连通雾化装置。

作为优选，所述的废水pH调节槽内的pH值为8.5-12.5，同时通过蒸汽加热装置加热至10-50℃。

作为优选，所述的曝气装置采用主管与支管形式，其为多孔环管，其上的气孔间隔5-50cm。

作为优选，所述的碱液罐内的碱液为氢氧化钠、氢氧化钾或氢氧化钙的液体，pH值为9-11。

作为优选，所述的水力空化装置的废水入口压为0.2-0.9Mpa, 首选0.3-0.7MPa。经水利空化作用后，绝大部分氨气实现气液分离，降低了吹脱气所需的气液比，气液比首选50:1-200:1。

作为优选，所述的吹脱填料、吸收填料使用陶粒与轻质塑料的填料组合，塑料填料为聚丙烯雪花环、鲍尔环、阶梯环或多面空心球中一种，陶粒与轻质填料的质量占比为1:5-1:10。填料使用陶粒+轻质塑料填料组合，因陶粒内部结构特征呈细密蜂窝状微孔，对气体具有吸附能力，配合孔隙率大、气液接触率充分、传质效率高的塑料填料，吹脱效率提升20-50%

作为优选，所述的蜂窝填料为PP、PVC或FRP中的一种。

作为优选，所述的雾化装置喷出的甲醛溶液雾化颗粒细度在50um以下，首选20um以下，雾化装置的雾化喷嘴采用不锈钢、碳化硅或玻璃钢中一种，雾化喷嘴的喷射角度在120-150°。

作为优选，所述的冷却盘管采用不锈钢或石墨。

作为优选，所述的吸收塔顶部通过管路连接吹脱风机。

因此，本发明引入水力空化技术，应用其强传质过程，使氨气从废水中实现气液分离，旁路布气吹脱降低了湿度的影响，其氨气脱除率可达98%以上，一级吹脱即可实现氨氮废水处理效果；通过对氨氮吹脱塔填料选型改进，进一步提高了废水中剩余氨的吹脱效果。同时气液比显著降低，节省能耗。塔底废水氨氮浓度可稳定满足氨氮污水排放标准；根据气液接触特性，采用雾化喷淋几何级递增气液有效接触面积，合成速率更快、收率更高。可减少填料使用量，总体降低吸收塔高度，缩小吸收塔直径，运行中能耗更省、费用更低；提供了一种氨氮废水变废为宝--合成乌洛托品的处理工艺，得到浓度为20-30%的乌洛托品溶液，经精制实现了氨氮废水的资源化利用；实现了物料的循环经济利用，乌洛托品溶液精制中产生的氨氮废水可作为原水进行处理，最终得到附加值高的乌洛托品产物；采用闭路循环技术将吸收塔顶净化气循环作为吹脱气，有效回收合成反应过程中释放的热量，使氨氮吹脱塔总能耗比传统吹脱技术大幅降低。同时闭路循环消除了二次污染；本氨氮吹脱及合成乌洛托品工艺技术，即可联合运作，亦可根据实际生产需要独立操作。

附图说明

附图1是本发明的一种结构示意图。

图中零部件、部位及编号：废水pH调节槽1、高压吹脱泵2、吹脱塔3、除雾器4、水力空化装置5、布气装置6、吹脱填料7、吹脱风机8、蜂窝填料9、吸收塔10、雾化装置11、吸收填料12、冷却盘管13、甲醛罐14、曝气装置15、曝气风机16、蒸汽加热装置17、碱液罐18、酸液调节阀19、吸收循环泵20、排液口21。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

实施例1：本例的一种高效氨氮吹脱与合成乌洛托品闭环处理系统，如图1，包括废水pH调节槽1，废水pH调节槽通过高压吹脱泵2连接有吹脱塔3，吹脱塔的上部设有除雾器4，除雾器下方设有水力空化装置5，水力空化装置的下方设有布气装置6，吹脱塔的中部设有吹脱填料7，吹脱塔连接吹脱风机8，吹脱塔的下部设有蜂窝填料9，吹脱塔顶部通过管路连接有吸收塔10，吸收塔顶部设有雾化装置11，雾化装置的下方设有吸收填料12，吸收塔下部设有冷却盘管13，雾化装置连接甲醛罐14。废水pH调节槽底部设有曝气装置15，曝气装置连接曝气风机16，废水pH调节槽上部设有蒸汽加热装置17，废水pH调节槽还连接有碱液罐18。吹脱塔连接有酸液调节阀19，吹脱塔3、吸收塔10底部设有排液口21。吸收塔底部通过管路、吸收循环泵20连通雾化装置11。吸收塔顶部通过管路连接吹脱风机8。

某氨基乙酸厂家，生产过程中产生高浓度氨氮废水，废水浓度及特性：NH₃-N:8000-15000mg/L；pH：4-7；水温30-40℃。处理步骤如下：

a．将废水送入废水pH调节槽1，曝气同时加30%氢氧化钠溶液调节pH为10.5；

b．前处理过后的废水经高压吹脱泵2增压至水力空化装置5，入口压为0.6MPa，布气装置6吹脱后废水均匀分布在吹脱填料7上，吹脱填料陶粒与聚丙烯雪花环占比1:6，吹脱气气液比为200:1。吹脱尾气经除雾器4进入吸收塔10，吹脱塔3底部废水氨氮浓度为30mg/L，吹脱塔底部为PP斜管蜂窝填料9，经pH值调节、沉淀、除砂即可排放；

c．含氨吹脱气在吸收塔3逆流而上，与雾化后颗粒度为10um的甲醛溶液在塔体上部及吸收填料12接触，合成乌洛托品。雾化装置11采用碳化硅雾化喷头，喷头喷射角为150°。吸收塔底部不锈钢冷却盘管13调温至溶液温度25℃，当乌洛托品溶液质量浓度为30%时，排液去精制；

d．吸收塔塔顶净化气循环作为吹脱气，回收合成反应过程中释放的热量，并消除二次污染。

实施例2：本例的一种高效氨氮吹脱与合成乌洛托品闭环处理系统，结构如实施例1。

某电解锰猛渣滤液氨氮废水，废水浓度及特性：NH₃-N:2000-4000mg/L；pH：7-8。处理步骤如下：

a．将废水送入废水pH调节槽1，曝气同时加氢氧化钙溶液调节pH为11，并通蒸汽预热到25℃；

b．前处理过后的废水经高压吹脱泵2增压至水力空化装置5，入口压为0.5MPa，布气装,6吹脱后废水均匀分布在吹脱填料7上，吹脱填料7陶粒与聚丙烯鲍尔环占比1:7，吹脱气气液比为150:1。吹脱尾气经除雾器4进入吸收塔10，吹脱塔3底部废水氨氮浓度为10mg/L，吹脱塔底部为PVC斜管蜂窝填料9，经PH值调节、沉淀、除砂即可排放；

c．含氨吹脱气在吸收塔3逆流而上，与雾化后颗粒度为15um的甲醛溶液在塔体上部及吸收填料12接触，合成乌洛托品。雾化装置11采用不锈钢雾化喷头，喷头喷射角为120°。吸收塔底部石墨冷却盘管13调温至溶液温度18℃，当乌洛托品溶液质量浓度为25%时，排液去精制；

实施例3：本例的一种高效氨氮吹脱与合成乌洛托品闭环处理系统，结构如实施例1。

某生物制药发酵过程中产生氨氮废水，废水浓度及特性：NH₃-N:1500-3000mg/L；pH：6-8。处理步骤如下：

a．将废水送入废水pH调节槽1，曝气同时加氢氧化钾溶液调节pH为10，并通蒸汽预热到20℃；

b．前处理过后的废水经高压吹脱泵2增压至水力空化装置5，入口压为0.55MPa，布气装置6吹脱后废水均匀分布在填料上，吹脱填料陶粒与聚丙烯阶梯环占比1:8，吹脱气气液比为100:1。吹脱尾气经除雾器4进入吸收塔10，吹脱塔3底部废水氨氮浓度为5mg/L，吹脱塔底部为FRP斜管蜂窝填料，经pH值调节、沉淀、除砂即可排放；

c．含氨吹脱气在吸收塔3逆流而上，与雾化后颗粒度为18um的甲醛溶液在塔体上部及吸收填料12接触，合成乌洛托品。雾化装置11采用玻璃钢雾化喷头，喷头喷射角为135°。吸收塔底部石墨冷却盘管13调温至溶液温度20℃，当乌洛托品溶液质量浓度为20%时，排液去精制；

Claims

1.一种高效氨氮吹脱与合成乌洛托品闭环处理系统，包括废水pH调节槽（1），其特征在于所述的废水pH调节槽（1）通过高压吹脱泵（2）连接有吹脱塔（3），吹脱塔的上部设有除雾器（4），除雾器下方设有水力空化装置（5），水力空化装置的下方设有布气装置（6），吹脱塔的中部设有吹脱填料（7），吹脱塔连接吹脱风机（8），吹脱塔的下部设有蜂窝填料（9），吹脱塔顶部通过管路连接有吸收塔（10），吸收塔顶部设有雾化装置（11），所述的雾化装置（11）喷出的甲醛溶液雾化颗粒细度在50um以下，雾化装置的雾化喷嘴采用不锈钢、碳化硅或玻璃钢中一种，雾化喷嘴的喷射角度在120-150°，雾化装置的下方设有吸收填料（12），吸收塔下部设有冷却盘管（13），雾化装置连接甲醛罐（14），其中所述的吹脱填料（7）、吸收填料（12）使用陶粒与轻质塑料填料组合，轻质塑料填料为聚丙烯雪花环、鲍尔环、阶梯环或多面空心球中一种，陶粒与轻质塑料填料的质量占比为1:5-1:10。

2.根据权利要求1所述的一种高效氨氮吹脱与合成乌洛托品闭环处理系统，其特征在于所述的废水pH调节槽（1）底部设有曝气装置（15），曝气装置连接曝气风机（16），废水pH调节槽上部设有蒸汽加热装置（17），废水pH调节槽还连接有碱液罐（18）。

3.根据权利要求1或2所述的一种高效氨氮吹脱与合成乌洛托品闭环处理系统，其特征在于所述的吹脱塔（3）连接有酸液调节阀（19），吹脱塔（3）、吸收塔（10）底部设有排液口（21）。

4.根据权利要求1或2所述的一种高效氨氮吹脱与合成乌洛托品闭环处理系统，其特征在于所述的吸收塔（10）底部通过管路、吸收循环泵（20）连通雾化装置（11）。

5.根据权利要求2所述的一种高效氨氮吹脱与合成乌洛托品闭环处理系统，其特征在于所述的废水pH调节槽（1）内的pH值为8.5-12.5，同时通过蒸汽加热装置（17）加热至10-50℃。

6.根据权利要求2所述的一种高效氨氮吹脱与合成乌洛托品闭环处理系统，其特征在于所述的曝气装置（15）采用主管与支管形式，其为多孔环管，其上的气孔间隔5-50cm。

7.根据权利要求2所述的一种高效氨氮吹脱与合成乌洛托品闭环处理系统，其特征在于所述的碱液罐（18）内的碱液为氢氧化钠、氢氧化钾或氢氧化钙的液体，pH值为9-11。

8.根据权利要求1或2所述的一种高效氨氮吹脱与合成乌洛托品闭环处理系统，其特征在于所述的水力空化装置（5）的废水入口压为0.2-0.9Mpa。

9.根据权利要求1或2所述的一种高效氨氮吹脱与合成乌洛托品闭环处理系统，其特征在于所述的蜂窝填料为PP、PVC或FRP中的一种。

10.根据权利要求1或2所述的一种高效氨氮吹脱与合成乌洛托品闭环处理系统，其特征在于所述的冷却盘管（13）采用不锈钢或石墨。

11.根据权利要求1或2所述的一种高效氨氮吹脱与合成乌洛托品闭环处理系统，其特征在于所述的吸收塔（10）顶部通过管路连接吹脱风机（8）。