CN106186501A - 一种高浓度氨氮废水处理系统及处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种高浓度氨氮废水处理系统及处理方法，所述处理系统包括：预处理调节单元：接收高浓度氨氮废水，调节其pH值至碱性；三效蒸发单元：将碱化后的高浓度氨氮废水蒸发成脱盐的高浓度含氨废水和低氨氮高盐废水；精馏蒸氨单元：将脱盐的高浓度含氨废水精馏蒸氨生成氨水和低氨氮的可生化处理尾水；薄膜刮板蒸发单元：将低氨氮高盐废水蒸发成低氨氮的可生化处理尾水和高浓度盐水。利用本发明的废水处理系统，高浓度氨氮废水经高效蒸发与精馏脱氨、刮板薄膜蒸发除盐后，氨回收效率达到95%以上，可以有效回收氨水增加经济效益，并去除废水中的无机盐组分。采用高效蒸发装置，有效节省热能，提高了能量的利用效率。
Description
技术领域
本发明属于废水处理技术领域，具体涉及一种高浓度氨氮废水处理系统及处理方法。
背景技术
氨氮是一种对水环境有严重影响的污染物质，主要表现为使水体富营养化，促进藻类繁殖，大量消耗水中的溶解氧，导致水生物死亡、水体恶臭等。我国目前采用的排放标准是《污水综合排放标准》，该标准根据废水排放水域的不同将氨氮排放标准分为二级：一级标准氨氮排放浓度小于或等于15mg/L，二级标准氨氮排放浓度小于或等于25mg/L，同时，相关的行业污水排放标准中对氨氮的排放也都有相当严格的要求。
高浓度含氨氮废水的处理处置一直是废水处理行业中的难题，广泛存在于制药、石化、制革和合成氨等生产领域，而高氨氮废水如果不经过处理直接排入水体，会对环境造成严重的危害。因此，高浓度氨氮废水的治理成为废水治理行业中亟待解决的问题。传统的生物处理工艺是国内常用的一种高氨氮废水处理工艺，但去除率低，且受水质变化影响较大，系统稳定性较低。
目前，对高浓度含氨氮废水的处理要求氨资源要回收利用，以达到经济效益与环境效益的统一，但现有的氨回收系统，其回收率较低，设备易堵塞、老化，增大传质阻力，增加成本。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种高浓度氨氮废水处理系统及处理方法，能高效回收氨水并去除废水中的无机重金属组分，达到可生化标准，降低能耗与处理成本。
为解决上述技术问题，本发明的实施例提供一种高浓度氨氮废水处理系统，包括：
预处理调节单元：接收高浓度氨氮废水，调节其pH值至碱性；
三效蒸发单元：与所述预处理调节单元相连，将碱化后的高浓度氨氮废水蒸发成脱盐的高浓度含氨废水和低氨氮高盐废水；
精馏蒸氨单元：与三效蒸发单元的轻液出口相连，将脱盐的高浓度含氨废水精馏蒸氨生成氨水和低氨氮的可生化处理尾水；
薄膜刮板蒸发单元：与三效蒸发单元的低氨氮高盐废水出口相连，将低氨氮高盐废水蒸发成低氨氮的可生化处理尾水和高浓度盐水。
其中，所述预处理单元包括废水调节罐和连接于废水调节罐顶部的烧碱加药机，所述烧碱加药机内设有氢氧化钠溶液；
所述三效蒸发单元为三效蒸发装置，其上部设有三效蒸发装置轻液出口，底部设有三效蒸发装置重液出口；
所述精馏蒸氨单元包括依次相连的精馏预热器、精馏蒸氨塔和精馏冷凝器，所述精馏预热器连接于三效蒸发装置轻液出口和精馏蒸氨塔之间，所述精馏蒸氨塔的上部设有上层出料口，底部设有下层出料口，所述上层出料口通过管道与精馏冷凝器相连，所述下层出料口通过管道与废水冷凝槽相连；
所述薄膜蒸发单元为薄膜刮板蒸发器，与三效蒸发装置重液出口相连，所述薄膜刮板蒸发器的上部设有刮板蒸发器轻液出口，底部设有刮板蒸发器重液出口，所述刮板蒸发器轻液出口通过管道与废水冷凝槽相连，所述刮板蒸发器重液出口与浓缩废液罐相连。
进一步，所述三效蒸发装置包括串接的一效蒸发器、二效蒸发器和三效蒸发器，所述一效蒸发器、二效蒸发器和三效蒸发器之间通过平衡管相通。
其中，连接所述三效蒸发装置轻液出口与精馏预热器的管路上依次设有气液分离装置和轻液泵。
其中，连接所述三效蒸发装置重液出口和薄膜刮板蒸发器的管路上依次设有重液泵、碱化沉淀池和刮板进料泵。
其中，所述三效蒸发装置和薄膜刮板蒸发器的壳体上均设有蒸汽进口和冷凝回水口。
优选的，所述薄膜刮板蒸发器的转子为离心式滑动沟槽转子。
优选的，所述轻液泵为卧式离心泵。
优选的，所述重液泵和刮板进料泵均为卧式螺杆泵。
本发明的实施例还提供一种利用上述处理系统的高浓度含氨氮废水处理方法，包括如下步骤：
（1）将高浓度氨氮废水注入废水调节罐内，并通过烧碱加药机向废水调节罐内加入氢氧化钠溶液，碱化至pH值为9~13，使高浓度氨氮废水中的铵根离子转化为游离氨形式存在；
（2）将废水调节罐内碱化后的高浓度氨氮废水送入三效蒸发装置，与蒸发器夹套内的蒸汽进行换热、蒸发，得到脱盐的高浓度含氨废水和低氨氮高盐废水；
（3）三效蒸发装置内蒸发出的脱盐的高浓度含氨废水经气液分离装置和轻液泵进入精馏蒸氨单元，经精馏预热器加热后进入到精馏蒸氨塔，通过重力作用下沉，在塔底再沸器中经蒸汽传热蒸发后返回塔中，上升的蒸汽进入到精馏冷凝器，冷凝的浓氨水一部分作为回流液返回精馏蒸氨塔中，其余部分以氨水形式二次回用，以低氨氮的可生化处理尾水为主的塔釜液进入废水冷凝槽；
（4）三效蒸发装置内存留的低氨氮高盐废水由重液泵送入碱化沉淀池，过饱和的无机盐在碱化沉淀池内析出沉淀，上层清液经刮板进料泵进入薄膜刮板蒸发器的上部，由布液盘将物料均匀地分布于薄膜刮板蒸发器的内筒壁上，蒸汽通入夹套内作为加热介质与内壁蒸发面上的废水换热，蒸发出的低氨氮的可生化处理尾水冷凝后进入到废水冷凝槽，浓缩后的高浓度盐水由浓缩废液罐收集。
本发明的上述技术方案的有益效果如下：利用本发明的废水处理系统，高浓度含氨氮废水经高效蒸发与刮板蒸发浓缩后，氨回收效率达到95%以上，可以有效回收氨水增加经济效益，废水中的无机盐组分也得到去除。采用高效蒸发装置，有效节省热源，解决了能源浪费问题。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
附图标记说明：
1、废水调节罐；2、烧碱加药机；3、三效蒸发装置；4、气液分离装置；5、重液泵；6、轻液泵；7、碱化沉淀池；8、刮板进料泵；9、薄膜刮板蒸发器；10、废水冷凝槽；11、浓缩废液罐；12、精馏预热器；13、精馏蒸氨塔；14、精馏冷凝器。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
如图1所示，一种高浓度氨氮废水处理系统，包括：
预处理调节单元：接收高浓度氨氮废水，调节其pH值至碱性；
三效蒸发单元：与所述预处理调节单元相连，将碱化后的高浓度氨氮废水蒸发成脱盐的高浓度含氨废水和低氨氮高盐废水；
精馏蒸氨单元：与三效蒸发单元的轻液出口相连，将脱盐的高浓度含氨废水精馏蒸氨生成氨水和低氨氮的可生化处理尾水；
薄膜刮板蒸发单元：与三效蒸发单元的低氨氮高盐废水出口相连，将低氨氮高盐废水蒸发成低氨氮的可生化处理尾水和高浓度盐水。
如图1所示，上述高浓度氨氮废水处理系统的具体结构如下所述：
所述预处理单元包括废水调节罐1和连接于废水调节罐1顶部的烧碱加药机2，所述烧碱加药机2内设有氢氧化钠溶液。
所述三效蒸发单元为三效蒸发装置3，其上部设有三效蒸发装置轻液出口，底部设有三效蒸发装置重液出口。所述三效蒸发装置3的壳体上设有蒸汽进口和冷凝回水口。
本实施例中的三效蒸发装置3包括串接的一效蒸发器、二效蒸发器和三效蒸发器，所述一效蒸发器、二效蒸发器和三效蒸发器之间通过平衡管相通。
所述精馏蒸氨单元包括依次相连的精馏预热器12、精馏蒸氨塔13和精馏冷凝器14，所述精馏预热器12连接于三效蒸发装置轻液出口和精馏蒸氨塔13之间，且连接所述三效蒸发装置轻液出口与精馏预热器12的管路上依次设有气液分离装置4和轻液泵6。
所述精馏蒸氨塔13的上部设有上层出料口，底部设有下层出料口，所述上层出料口通过管道与精馏冷凝器14相连，所述下层出料口通过管道与废水冷凝槽10相连。
所述薄膜刮板蒸发单元为薄膜刮板蒸发器9，与三效蒸发装置重液出口相连，且连接所述三效蒸发装置重液出口和薄膜刮板蒸发器9的管路上依次设有重液泵5、碱化沉淀池7和刮板进料泵8。
所述薄膜刮板蒸发器9的上部设有刮板蒸发器轻液出口，底部设有刮板蒸发器重液出口，所述刮板蒸发器轻液出口通过管道与废水冷凝槽10相连，所述刮板蒸发器重液出口与浓缩废液罐11相连。
本实施例中，所述薄膜刮板蒸发器9的转子为离心式滑动沟槽转子。
所述轻液泵6为卧式离心泵，所述重液泵5和刮板进料泵8均为卧式螺杆泵。
本发明还提供一种高浓度含氨氮废水处理方法，包括如下步骤：
（1）将高浓度氨氮废水注入废水调节罐内，并通过烧碱加药机向废水调节罐内加入氢氧化钠溶液，碱化至pH值为9~13，使高浓度氨氮废水中的铵根离子转化为游离氨形式存在；
（2）将废水调节罐内碱化后的高浓度氨氮废水送入三效蒸发装置，与蒸发器夹套内的蒸汽进行换热、蒸发，得到脱盐的高浓度含氨废水和低氨氮高盐废水；
（3）三效蒸发装置内蒸发出的脱盐的高浓度含氨废水经气液分离装置和轻液泵进入精馏蒸氨单元，经精馏预热器加热后进入到精馏蒸氨塔，通过重力作用下沉，在塔底再沸器中经蒸汽传热蒸发后返回塔中，上升的蒸汽进入到精馏冷凝器，冷凝的浓氨水一部分作为回流液返回精馏蒸氨塔中，其余部分以氨水形式二次回用，以低氨氮的可生化处理尾水为主的塔釜液进入废水冷凝槽；
（4）三效蒸发装置内存留的低氨氮高盐废水由重液泵送入碱化沉淀池，过饱和的无机盐在碱化沉淀池内析出沉淀，上层清液经刮板进料泵进入薄膜刮板蒸发器的上部，由布液盘将物料均匀地分布于薄膜刮板蒸发器的内筒壁上，蒸汽通入夹套内作为加热介质与内壁蒸发面上的废水换热，蒸发出的低氨氮的可生化处理尾水冷凝后进入到废水冷凝槽，浓缩后的高浓度盐水由浓缩废液罐收集。
实施例1：25℃高氨氮废水流量8吨/小时，总氨氮含量10000mg/L，含有一定量的无机盐组分。与33%的NaOH碱溶液混合，pH达到11后，进入三效蒸发装置，温度72℃，绝对压力34KPa。
高效蒸发出的高浓度含氨废水经精馏预热器加热到80℃后进入精馏蒸氨塔，塔釜90℃，塔顶85℃，绝对压力70KPa；塔顶组分经精馏冷凝器后得到浓氨水，塔釜液进入废水收集槽。
三效蒸发装置底部低氨氮高盐废水进入到刮板蒸发器上部，温度70℃，绝对压力32KPa；蒸发出轻液冷凝后进入到废水收集槽，浓缩后的高浓度盐水固化收集。最终废水收集槽中低氨氮的可生化处理尾水的氨氮含量为30 mg/L，可直接进行生化处理。
实施例2：25℃高氨氮废水流量8吨/小时，总氨氮含量20000mg/L，含有一定量的无机盐组分。与33%的NaOH碱溶液混合，pH达到11后，进入三效蒸发装置，温度72℃，绝对压力34KPa。
高效蒸发出的高浓度含氨废水经精馏预热器加热到80℃后进入精馏蒸氨塔，塔釜90℃，塔顶85℃，绝对压力70KPa；塔顶组分经精馏冷凝器后得到浓氨水，塔釜液进入废水收集槽。
三效蒸发装置底部低氨氮高盐废水进入到刮板蒸发器上部，温度70℃，绝对压力32KPa；蒸发出轻液冷凝后进入到废水收集槽，浓缩后的高浓度盐水固化收集。最终废水收集槽中低氨氮的可生化处理尾水的氨氮含量为50 mg/L，可直接进行生化处理。
实施例3：37℃高氨氮废水流量8吨/小时，总氨氮含量10000mg/L，含有一定量的无机盐组分。与38%的NaOH碱溶液混合，pH达到11后，进入三效蒸发装置，温度72℃，绝对压力34KPa。
高效蒸发出的高浓度含氨废水经精馏预热器加热到80℃后进入精馏蒸氨塔，塔釜90℃，塔顶85℃，绝对压力70KPa；塔顶组分经精馏冷凝器后得到浓氨水，塔釜液进入废水收集槽。
三效蒸发装置底部低氨氮高盐废水进入到刮板蒸发器上部，温度70℃，绝对压力32KPa；蒸发出轻液冷凝后进入到废水收集槽，浓缩后的高浓度盐水固化收集。最终废水收集槽中低氨氮的可生化处理尾水的氨氮含量为30 mg/L，可直接进行生化处理。
实施例4：25℃高氨氮废水流量8吨/小时，总氨氮含量10000mg/L，含有一定量的无机盐组分。与33%的NaOH碱溶液混合，pH达到11后，进入三效蒸发装置，温度72℃，绝对压力34KPa。
高效蒸发出的高浓度含氨废水经精馏预热器加热到80℃后进入精馏蒸氨塔，塔釜80℃，塔顶83℃，绝对压力48KPa；塔顶组分经精馏冷凝器后得到浓氨水，塔釜液进入废水收集槽。
三效蒸发装置底部低氨氮高盐废水进入到刮板蒸发器上部，温度70℃，绝对压力32KPa；蒸发出轻液冷凝后进入到废水收集槽，浓缩后的高浓度盐水固化收集。最终废水收集槽中低氨氮的可生化处理尾水的氨氮含量为30 mg/L，可直接进行生化处理。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种高浓度氨氮废水处理系统，其特征在于，包括：
预处理调节单元：接收高浓度氨氮废水，调节其pH值至碱性；
三效蒸发单元：与所述预处理调节单元相连，将碱化后的高浓度氨氮废水蒸发成脱盐的高浓度含氨废水和低氨氮高盐废水；
精馏蒸氨单元：与三效蒸发单元的轻液出口相连，将脱盐的高浓度含氨废水精馏蒸氨生成氨水和低氨氮的可生化处理尾水；
薄膜刮板蒸发单元：与三效蒸发单元的低氨氮高盐废水出口相连，将低氨氮高盐废水蒸发成低氨氮的可生化处理尾水和高浓度盐水。
2.根据权利要求1所述的高浓度氨氮废水处理系统，其特征在于，所述预处理单元包括废水调节罐和连接于废水调节罐顶部的烧碱加药机，所述烧碱加药机内设有氢氧化钠溶液；
所述三效蒸发单元为三效蒸发装置，其上部设有三效蒸发装置轻液出口，底部设有三效蒸发装置重液出口；
所述精馏蒸氨单元包括依次相连的精馏预热器、精馏蒸氨塔和精馏冷凝器，所述精馏预热器连接于三效蒸发装置轻液出口和精馏蒸氨塔之间，所述精馏蒸氨塔的上部设有上层出料口，底部设有下层出料口，所述上层出料口通过管道与精馏冷凝器相连，所述下层出料口通过管道与废水冷凝槽相连；
所述薄膜蒸发单元为薄膜刮板蒸发器，与三效蒸发装置重液出口相连，所述薄膜刮板蒸发器的上部设有刮板蒸发器轻液出口，底部设有刮板蒸发器重液出口，所述刮板蒸发器轻液出口通过管道与废水冷凝槽相连，所述刮板蒸发器重液出口与浓缩废液罐相连。
3.根据权利要求2所述的高浓度氨氮废水处理系统，其特征在于，所述三效蒸发装置包括串接的一效蒸发器、二效蒸发器和三效蒸发器，所述一效蒸发器、二效蒸发器和三效蒸发器之间通过平衡管相通。
4.根据权利要求2所述的高浓度氨氮废水处理系统，其特征在于，连接所述三效蒸发装置轻液出口与精馏预热器的管路上依次设有气液分离装置和轻液泵。
5.根据权利要求2所述的高浓度氨氮废水处理系统，其特征在于，连接所述三效蒸发装置重液出口和薄膜刮板蒸发器的管路上依次设有重液泵、碱化沉淀池和刮板进料泵。
6.根据权利要求2所述的高浓度氨氮废水处理系统，其特征在于，所述三效蒸发装置和薄膜刮板蒸发器的壳体上均设有蒸汽进口和冷凝回水口。
7.根据权利要求2或5所述的高浓度氨氮废水处理系统，其特征在于，所述薄膜刮板蒸发器的转子为离心式滑动沟槽转子。
8.根据权利要求4所述的高浓度氨氮废水处理系统，其特征在于，所述轻液泵为卧式离心泵。
9.根据权利要求5所述的高浓度氨氮废水处理系统，其特征在于，所述重液泵和刮板进料泵均为卧式螺杆泵。
10.一种利用如权利要求1~9中任一项所述高浓度氨氮废水处理系统的高浓度氨氮废水处理方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）将高浓度氨氮废水注入废水调节罐内，并通过烧碱加药机向废水调节罐内加入氢氧化钠溶液，碱化至pH值为9~13，使高浓度氨氮废水中的铵根离子转化为游离氨形式存在；
（2）将废水调节罐内碱化后的高浓度氨氮废水送入三效蒸发装置，与蒸发器夹套内的蒸汽进行换热、蒸发，得到脱盐的高浓度含氨废水和低氨氮高盐废水；
（3）三效蒸发装置内蒸发出的脱盐的高浓度含氨废水经气液分离装置和轻液泵进入精馏蒸氨单元，经精馏预热器加热后进入到精馏蒸氨塔，通过重力作用下沉，在塔底再沸器中经蒸汽传热蒸发后返回塔中，上升的蒸汽进入到精馏冷凝器，冷凝的浓氨水一部分作为回流液返回精馏蒸氨塔中，其余部分以氨水形式二次回用，以低氨氮的可生化处理尾水为主的塔釜液进入废水冷凝槽；
（4）三效蒸发装置内存留的低氨氮高盐废水由重液泵送入碱化沉淀池，过饱和的无机盐在碱化沉淀池内析出沉淀，上层清液经刮板进料泵进入薄膜刮板蒸发器的上部，由布液盘将物料均匀地分布于薄膜刮板蒸发器的内筒壁上，蒸汽通入夹套内作为加热介质与内壁蒸发面上的废水换热，蒸发出的低氨氮的可生化处理尾水冷凝后进入到废水冷凝槽，浓缩后的高浓度盐水由浓缩废液罐收集。
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