CN105293609B - 一种氨氮废水资源化利用的超重力集成和强化系统及工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种氨氮废水资源化利用的超重力集成和强化系统及工艺，包括旋转床，所述的旋转床的内设有引流管，旋转床的上壁设有吸收水进口、放空口；旋转床的下壁设有水蒸气进口、底液出口；旋转床的一侧壁设有换热液进口、氨氮废水进口、第一氨氮废气进口、第二氨氮废气进口，该第一氨氮废气进口、第二氨氮废气进口分别位于该氨氮废水进口的上下两侧；旋转床的另一侧壁设有换热液出口、尾气进口、气相出口、回流口；将精馏、吸收和换热三种单元操作功能于一体并在旋转床进行；本发明通过以上装置及操作，可以使氨氮废水和废气同时变废为宝，氨水成品作为资源重复利用，而最终排出的底液和放空气都达到国家一级排放标准。
Description
技术领域
本发明属于氨氮废水处理装置及方法技术领域，尤其涉及一种氨氮废水资源化利用的超重力集成和强化系统及工艺。
背景技术
氨氮废水排放不仅会造成水体富营养化污染，据研究报道，目前对空气造成严重影响的雾霾中，指标PM2.5中有一个重要的污染源就是氨污染，工业中排放的氨废气在空中与大气中的硫酸、硝酸等中和，生成硫酸铵、硝酸铵等颗粒物，有数据表明，在平日的轻污染天气中，硫酸铵、硝酸铵总质量在PM2.5总质量中占30％左右，而在部分重污染天气中，硫酸铵、硝酸铵总质量会超过60％，而且污染越严重，其比例就越高。因此对氨氮废水的优化处理可以对人类环境的改善做出极大的贡献。
氨氮废水的传统处理方法是第一步通过精馏或气提将氨氮脱除，第二步通过冷凝或用水吸收得到浓氨水，第三步对尾气进行吸收操作，在进行吸收操作时，因会产生较大的吸收热而同时要对吸收的水进行换热降温。也就是说要完整实现工艺操作必须有化工过程中常用的精馏(或气提)、吸收和换热这三种单元操作，实现这些操作的传统设备离不开塔设备或超重力分离设备、换热器，实现三步操作一般需要三件设备；而氨氮废气的处理方法相对简单些，一般可免除上面的第一步，而采用后面两步去完成操作。当生产过程中要同时处理氨氮废水和废气时，则也会综合采用以上方式去处理，能利用一台小型化的集成设备去完成上述多步工艺操作则是一种非常理想的目标。
专利(公开号CN101912717)利用折流式旋转床的特点，将解吸吸收过程进行了强化集成，仅使用一台设备实现了气提和吸收的两步操作，但吸收过程中的换热还需要通过吸收液在循环过程中外加换热器转移热量。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，而提供一种基于换热功能的折流式旋转床，将精馏、吸收和换热三种单元操作功能于一体的将氨氮废水资源化利用的超重力集成和强化系统及工艺。
本发明的目的是通过如下技术方案来完成的。这种种氨氮废水资源化利用的超重力集成和强化系统，包括旋转床，所述的旋转床的内设有引流管，旋转床的上壁设有吸收水进口、放空口，所述的吸收水进口与第四液体流量计、第四液阀相连；
旋转床的下壁设有水蒸气进口、底液出口，所述的水蒸气进口与第一气体流量计、第一气阀相连，所述的底液出口与换热器相连；
旋转床的一侧壁设有换热液进口、氨氮废水进口、第一氨氮废气进口、第二氨氮废气进口，该第一氨氮废气进口、第二氨氮废气进口分别位于该氨氮废水进口的上下两侧，所述的换热液进口与第五液体流量计、第五液阀相连，所述的氨氮废水进口与第一液体流量计、第一液阀相连，该第一液阀与换热器相连；第二气体流量计、第二气阀与第一氨氮废气进口相连或与第二氨氮废气进口相连；
旋转床的另一侧壁设有换热液出口、尾气进口、气相出口、回流口，所述的尾气进口、气相出口分别与冷凝器相连，该冷凝器分别与第二液阀、第二液体流量计和第三液阀、第三液体流量计相连，其中第二液体流量计与回流口相连。
作为优选，所述的换热器设有四个通道，即分别为通入氨氮废水的A1、A2通道和要排出底液的B1、B2通道。
一种采用如上述的氨氮废水资源化利用的超重力集成和强化系统的工艺，包括如下步骤：
1)、精馏或气提：氨氮废水原料通过换热器的A1、A2通道、第一液阀、第一液体流量计与旋转床的氨氮废水进口相连通，用于加热的水蒸气通过第一气阀、第一气体流量计与旋转床下方的水蒸气进口相连通，气液两相在旋转床内下面的两层转子中进行逆流接触传质，经过传质后要排出的底液通过旋转床底部的底液出口与换热器的B1、B2通道相连通，并在换热器中与氨氮废水原料通过逆流换热后排出；要去冷凝器的氨氮蒸汽通过气相出口与冷凝器相连通，氨蒸汽在冷凝器中冷凝，成品氨水从冷凝器底部流出分成两股流体，一股流通过第二液阀、第二液体流量计和旋转床的回流口相连通，另一股流通过第三液阀、第三液体流量计作为成品氨水引出；冷凝器中的尾气则通过冷凝器尾部的放空口与旋转床最上层外缘的尾气进口相连通，氨氮尾气在上层转子中与吸收剂水进行逆流接触传质，最后完全被水吸收，最终从顶部放空口排出的是一些难以被水吸收的不凝气；
2)、吸收：作为吸收剂的水通过第四液阀、第四液体流量计与旋转床最上端的吸收水进口相连通，在旋转床最上层所执行的是吸收操作，与氨尾气通过逆流传质后，通过吸收后的液体离开上层转子后，通过旋转床中的引流管进入下一层转子上部与回流液合并，而通过吸收后的气体则离开最上层转子中心后通过放空口排出；
3)、换热：在吸收操作过程中需要进行换热，换热液通过第五液阀、第五液体流量计与旋转床最上层缘的换热液进口连通，换热液完成换热任务后，从上层另一端外缘的换热液出口排出。
作为优选，所述的精馏或解吸过程中同时将氨氮废气原料通过第二气阀、第二气体流量计与旋转床的第一氨氮废气进口或与第二氨氮废气进口相连通。
本发明的有益效果为：通过以上装置及操作，可以使氨氮废水和废气同时变废为宝，氨水成品作为资源重复利用，而最终排出的底液和放空气都达到国家一级排放标准。
附图说明
图1是本发明的氨氮废水的集成和强化系统结构示意图。
图2是本发明的氨氮废水、废气的集成和强化系统结构示意图。
附图中的标号分别为：1、旋转床；2、第一液体流量计；3、第一气体流量计；4、第二液体流量计；5、第三液体流量计；6、第四液体流量计；7、第五液体流量计；8、冷凝器；9、换热器；10、氨氮废水进口；11、水蒸气进口；12、底液出口；13、气相出口；14、回流口；15、尾气进口；16、放空口；17、吸收水进口；18、引流管；19、换热液进口；20、换热液出口；21、第一液阀；22、第一气阀；23、第二液阀；24、第三液阀；25、第四液阀；26、第五液阀；27、第二气体流量计；28、第二气阀；29、第一氨氮废气进口；30、第二氨氮废气进口。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明做详细的介绍：如附图1、2所示，本发明包括旋转床1，所述的旋转床1的内设有引流管18，旋转床1的上壁设有吸收水进口17、放空口16，所述的吸收水进口17与第四液体流量计6、第四液阀25相连；
旋转床1的下壁设有水蒸气进口11、底液出口12，所述的水蒸气进口11与第一气体流量计3、第一气阀22相连，所述的底液出口12与换热器9相连；
旋转床1的一侧壁设有换热液进口19、氨氮废水进口10、第一氨氮废气进口29、第二氨氮废气进口30，该第一氨氮废气进口29、第二氨氮废气进口30分别位于该氨氮废水进口10的上下两侧，所述的换热液进口19与第五液体流量计7、第五液阀26相连，所述的氨氮废水进口10与第一液体流量计2、第一液阀21相连，该第一液阀21与换热器9相连；第二气体流量计27、第二气阀28与第一氨氮废气进口29相连或与第二氨氮废气进口30相连；
旋转床1的另一侧壁设有换热液出口20、尾气进口15、气相出口13、回流口14，所述的尾气进口15、气相出口13分别与冷凝器8相连，该冷凝器8分别与第二液阀23、第二液体流量计4和第三液阀24、第三液体流量计5相连，其中第二液体流量计4与回流口14相连。
所述的换热器9设有四个通道，即分别为通入氨氮废水的A1、A2通道和要排出底液的B1、B2通道。
本发明的氨氮废水资源化利用的超重力集成和强化系统的工艺，包括如下步骤：
1)、精馏或气提：氨氮废水原料通过换热器9的A1、A2通道(从A1进A2出)、第一液阀21、第一液体流量计2与旋转床1的氨氮废水进口10相连通，用于加热的水蒸气通过第一气阀22、第一气体流量计3与旋转床1下方的水蒸气进口11相连通，气液两相在旋转床1内下面的两层转子中进行逆流接触传质，经过传质后要排出的底液通过旋转床1底部的底液出口12与换热器9的B1、B2通道(B1进B2出)相连通，并在换热器9中与氨氮废水原料通过逆流换热后排出；要去冷凝器8的氨氮蒸汽通过气相出口13与冷凝器8相连通，氨蒸汽在冷凝器8中冷凝，成品氨水从冷凝器8底部流出分成两股流体，一股流通过第二液阀23、第二液体流量计4和旋转床1的回流口14相连通，另一股流通过第三液阀24、第三液体流量计5作为成品氨水引出；冷凝器8中的尾气则通过冷凝器8尾部的放空口16与旋转床1最上层外缘的尾气进口15相连通，氨氮尾气在上层转子中与吸收剂水进行逆流接触传质，最后完全被水吸收，最终从顶部放空口排出的是一些难以被水吸收的不凝气；
2)、吸收：作为吸收剂的水通过第四液阀25、第四液体流量计6与旋转床1最上端的吸收水进口17相连通，在旋转床1最上层所执行的是吸收操作，与氨尾气通过逆流传质后，通过吸收后的液体离开上层转子后，通过旋转床1中的引流管18进入下一层转子上部与回流液合并，而通过吸收后的气体则离开最上层转子中心后通过放空口16排出；
3)、换热：在吸收操作过程中需要进行换热，换热液通过第五液阀26、第五液体流量计7与旋转床1最上层缘的换热液进口19连通，换热液完成换热任务后，从上层另一端外缘的换热液出口20排出。
所述的精馏、气提或解吸过程中同时将氨氮废气原料通过第二气阀28、第二气体流量计27与旋转床1的第一氨氮废气进口29或与第二氨氮废气进口30相连通。
可以理解的是，对本领域技术人员来说，对本发明的技术方案及发明构思加以等同替换或改变都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
Claims (4)
1.一种氨氮废水资源化利用的超重力集成和强化系统，包括旋转床(1)，其特征在于：所述的旋转床(1)的内设有引流管(18)，旋转床(1)的上壁设有吸收水进口(17)、放空口(16)，所述的吸收水进口(17)与第四液体流量计(6)、第四液阀(25)相连；
旋转床(1)的下壁设有水蒸气进口(11)、底液出口(12)，所述的水蒸气进口(11)与第一气体流量计(3)、第一气阀(22)相连，所述的底液出口(12)与换热器(9)相连；
旋转床(1)的一侧壁设有换热液进口(19)、氨氮废水进口(10)、第一氨氮废气进口(29)、第二氨氮废气进口(30)，该第一氨氮废气进口(29)、第二氨氮废气进口(30)分别位于该氨氮废水进口(10)的上下两侧，所述的换热液进口(19)与第五液体流量计(7)、第五液阀(26)相连，所述的氨氮废水进口(10)与第一液体流量计(2)、第一液阀(21)相连，该第一液阀(21)与换热器(9)相连；第二气体流量计(27)、第二气阀(28)与第一氨氮废气进口(29)相连或与第二氨氮废气进口(30)相连；
旋转床(1)的另一侧壁设有换热液出口(20)、尾气进口(15)、气相出口(13)、回流口(14)，所述的尾气进口(15)、气相出口(13)分别与冷凝器(8)相连，该冷凝器(8)分别与第二液阀(23)、第二液体流量计(4)和第三液阀(24)、第三液体流量计(5)相连，其中第二液体流量计(4)与回流口(14)相连。
2.根据权利要求1所述的氨氮废水资源化利用的超重力集成和强化系统，其特征在于：所述的换热器(9)设有四个通道，即分别为通入氨氮废水的A1、A2通道和要排出底液的B1、B2通道。
3.一种采用如权利要求1所述的超重力集成和强化系统所进行的氨氮废水资源化利用工艺，其特征在于：包括如下步骤：
1)、精馏或气提：氨氮废水原料通过换热器(9)的A1、A2通道、第一液阀(21)、第一液体流量计(2)与旋转床(1)的氨氮废水进口(10)相连通，用于加热的水蒸气通过第一气阀(22)、第一气体流量计(3)与旋转床(1)下方的水蒸气进口(11)相连通，气液两相在旋转床(1)内下面的两层转子中进行逆流接触传质，经过传质后要排出的底液通过旋转床(1)底部的底液出口(12)与换热器(9)的B1、B2通道相连通，并在换热器(9)中与氨氮废水原料通过逆流换热后排出；要去冷凝器(8)的氨氮蒸汽通过气相出口(13)与冷凝器(8)相连通，氨蒸汽在冷凝器(8)中冷凝，成品氨水从冷凝器(8)底部流出分成两股流体，一股流通过第二液阀(23)、第二液体流量计(4)和旋转床(1)的回流口(14)相连通，另一股流通过第三液阀(24)、第三液体流量计(5)作为成品氨水引出；冷凝器(8)中的尾气则通过冷凝器(8)尾部的放空口(16)与旋转床(1)最上层外缘的尾气进口(15)相连通，氨氮尾气在上层转子中与吸收剂水进行逆流接触传质，最后完全被水吸收，最终从顶部放空口排出的是一些难以被水吸收的不凝气；
2)、吸收：作为吸收剂的水通过第四液阀(25)、第四液体流量计(6)与旋转床(1)最上端的吸收水进口(17)相连通，在旋转床(1)最上层所执行的是吸收操作，与氨尾气通过逆流传质后，通过吸收后的液体离开上层转子后，通过旋转床(1)中的引流管(18)进入下一层转子上部与回流液合并，而通过吸收后的气体则离开最上层转子中心后通过放空口(16)排出；
3)、换热：在吸收操作过程中需要进行换热，换热液通过第五液阀(26)、第五液体流量计(7)与旋转床(1)最上层缘的换热液进口(19)连通，换热液完成换热任务后，从上层另一端外缘的换热液出口(20)排出。
4.根据权利要求3所述的氨氮废水资源化利用工艺，其特征在于：所述的精馏或解吸过程中同时将氨氮废气原料通过第二气阀(28)、第二气体流量计(27)与旋转床(1)的第一氨氮废气进口(29)或与第二氨氮废气进口(30)相连通。
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