CN106746110A - 一种处理高氨氮高盐废水的装置及处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种处理高氨氮高盐废水的装置及处理方法，主要设备包括预热器、脱氨塔、蒸发结晶器、蒸汽压缩机和离心机，预热器设有接高氨氮高盐废水的冷侧入口，预热器的冷侧出口与脱氨塔的废水入口连接，脱氨塔的废水出口与蒸发结晶器的废水入口连接，蒸发结晶器的二次蒸汽出口分别连接脱氨塔的载气入口和蒸汽压缩机入口，蒸发结晶器的晶浆出口与离心机的晶浆入口连接，离心机设有结晶盐出口。采用本发明可以节能、高效地实现高氨氮高盐废水的脱氨氮脱盐处理，同时能实现高氨氮高盐废水的零排放和资源化。
Description
技术领域
本发明属于工业废水处理领域，具体涉及一种处理高氨氮高盐废水的装置及处理方法。
背景技术
高氨氮废水一般是指氨氮浓度大于500mg/L的废水，主要来源于化肥、焦化、石化、制药、食品、垃圾填埋场等，大量氨氮废水排入水体不仅引起水体富营养化、造成水体黑臭，给水处理的难度和成本加大，甚至对人群及生物产生毒害作用。
处理高氨氮高盐废水时，首先对废水进行脱氨处理，后对废水进行浓缩结晶处理。
在现有技术中，主要利用吹脱法和气提法去除高浓度氨氮。吹脱法常用空气作为载体，将气体通入水中，使气液相互充分接触，使水中溶解的游离氨穿过气液界面，向气相转移，从而达到脱除氨氮的目的，但是采用该方法脱氨氮的效率较低，出水氨氮仍偏高。汽提法常用蒸汽作为载体，用鲜蒸汽将高氨氮废水中的游离氨转变为氨气逸出，即在高pH值时，使废水与蒸汽密切接触，从而降低废水中氨浓度的过程，但是采用该方法需要大量的鲜蒸汽，能耗要求高，热能利用率低。
在后续工艺中，现有技术对废水进行浓缩结晶处理时常采用多效蒸发系统，蒸汽冷凝水直接排出系统，同样存在鲜蒸汽需求量大、能耗要求高、热效率低、设备占用空间大等问题。
发明内容
鉴于现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种节能、高效的处理高氨氮高盐废水的装置及处理方法，通过本发明处理高氨氮高盐废水，能大大降低能耗，同时能实现废水的零排放和资源化。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种处理高氨氮高盐废水的装置，包括脱氨塔、蒸发结晶器和蒸汽压缩机；所述蒸发结晶器的二次蒸汽出口分别连接脱氨塔的载气入口和蒸汽压缩机入口；所述蒸汽压缩机出口与蒸发结晶器蒸汽入口连接；所述蒸发结晶器设有鲜蒸汽入口。
作为上述技术方案的进一步改进，所述脱氨塔的废水出口与所述蒸发结晶器的废水入口连接。
作为上述技术方案的进一步改进，还包括离心机；所述离心机的晶浆入口与母液出口分别与所述蒸发结晶器的晶浆出口和母液入口连接，该离心机设有结晶盐出口。
作为上述技术方案的进一步改进，还包括预热器；所述预热器设有接高氨氮高盐废水的冷侧入口，该预热器的冷侧出口与所述脱氨塔的废水入口连接，热侧入口与所述蒸发结晶器的冷凝水出口连接。
作为上述技术方案的进一步改进，还包括吸收塔和真空泵；所述吸收塔的含氨蒸汽入口与所述脱氨塔的含氨蒸汽出口连接，该吸收塔的尾气出口与所述真空泵的入口连接；所述真空泵设有尾气出口。
作为上述技术方案的进一步改进，所述吸收塔的吸收液入口与所述预热器的热侧出口连接，该吸收塔设有氨水出口。
作为上述技术方案的进一步改进，还包括树脂罐；所述树脂罐的冷凝水入口与所述预热器的热侧出口连接，该树脂罐设有回用水出口；所述树脂罐设有再生液入口，该树脂罐的再生液出口与所述吸收塔的吸收液入口连接；所述吸收塔设有吸收液入口和铵盐出口。
本发明还公开了一种使用上述装置的高氨氮高盐废水处理方法，其采用的技术方案是：高氨氮高盐废水先通过脱氨塔除氨氮，再由蒸发结晶器除盐，蒸发结晶器的二次蒸汽一部分送至脱氨塔作为脱氨载气，一部分送至蒸汽压缩机并经蒸汽压缩机压缩升温后重新回到蒸发结晶器；所述脱氨塔的脱氨载气流量与所述脱氨塔的废水流量的比例为1/5~1/15。
作为上述技术方案的进一步改进，蒸发结晶器产生的冷凝水经预热器回收热量后进入吸收塔，冷凝吸收脱氨塔产生的含氨蒸汽，并最终得到氨水。
作为上述技术方案的进一步改进，蒸发结晶器产生的冷凝水经预热器回收热量后进入树脂罐深度除氨氮，并最终得到回用水；树脂罐的再生液作为吸收塔的吸收液，冷凝吸收来自脱氨塔的含氨蒸汽，并最终得到铵盐。
作为上述技术方案的进一步改进，所述再生液以及所述吸收液为稀盐酸或稀硫酸；所述铵盐为氯化铵或硫酸铵。
采用本发明，解决了处理高氨氮高盐废水鲜蒸汽需求量大、能耗高、热能利用率低等问题，本发明的有益效果如下。
1、通过脱氨塔与蒸发结晶器的耦合，优化了热能的利用，提高了热能利用率，减少了进入蒸汽压缩机的蒸汽量，降低了蒸汽压缩机的处理量，节省了设备投资成本，同时大大降低了能耗。
2、利用蒸发结晶器的蒸发作用，不仅能使废水浓缩结晶，而且能对废水起到二次脱氨的作用，增加了整个装置的脱氨率。
3、蒸发结晶器产生的冷凝水作为热介质对高氨氮高盐废水进行预热，减少了脱氨塔所用蒸汽载体的热损失，提高了蒸汽热效率。
4、通过本装置处理高氨氮高盐废水，能实现废水零排放，同时还能实现水资源的回收利用，并能产出氨水、铵盐等有价值的副产品。
附图说明
图1为本发明第一实施例的示意图；
图2为本发明第二实施例的示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的技术人员更好地理解本技术方案，下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。文中所提到的所有连接关系，并非单指组件直接相连，而是采用该技术领域内的技术手段相连，或可根据实际情况，通过添加或减少连接附件，来组成更优的连接结构。
如图1和图2所示的一种处理高氨氮高盐废水的装置，包括预热器、脱氨塔、蒸发结晶器、蒸汽压缩机和离心机。预热器设有接高氨氮高盐废水的冷侧入口，预热器的冷侧出口与脱氨塔的废水入口连接，脱氨塔的废水出口与蒸发结晶器的废水入口连接，蒸发结晶器的晶浆出口与离心机的晶浆入口连接，离心机的母液出口与蒸发结晶器的母液入口连接，离心机设有结晶盐出口。其中蒸发结晶器为强制循环蒸发结晶器，或降膜蒸发器与强制循环蒸发结晶器的组合，蒸汽压缩机为罗茨压缩机、离心鼓风机或高速离心压缩机；蒸发结晶器的二次蒸汽出口分别连接脱氨塔的载气入口和蒸汽压缩机的蒸汽入口，蒸汽压缩机的蒸汽出口与蒸发结晶器的加热蒸汽入口连接，构成蒸发结晶器的机械蒸汽再压缩管路。蒸发结晶器设有鲜蒸汽入口，蒸发结晶器的冷凝水出口与预热器的热侧入口连接。
如图1所示的第一实施例中，还包括吸收塔和真空泵。吸收塔的含氨蒸汽入口与脱氨塔的含氨蒸汽出口连接，吸收塔的尾气（主要为空气）出口与真空泵的入口连接，吸收液入口与预热器的热侧出口连接，吸收塔设有氨水出口，真空泵设有尾气出口。
该实施例的高氨氮高盐废水处理方法如下。
1.高氨氮高盐废水调节pH值至10~11，并经预热器预热使冷凝水回收热量后，从塔顶进入脱氨塔，若废水不经预热直接脱氨塔，由于废水温度低，脱氨塔的蒸汽载体一部分损失于提高了废水温度，剩余部分才起到吹脱除氨作用，这样就需要大量的鲜蒸汽，能耗要求高，热能利用率低，因此用冷凝水预热废水，减少了脱氨塔所用蒸汽载体的热损失，提高了蒸汽热能利用率。废水在脱氨塔中脱除大部分的氨氮后进入蒸发结晶器后，通过蒸发器的蒸发，产生的二次蒸汽带走废水中剩余的氨氮，起到二次脱氨的效果。同时，废水在蒸发结晶器中不断循环蒸发浓缩，盐饱和结晶析出，随后排至离心机进行固液分离，最终得到结晶盐，离心母液返回蒸发结晶器继续蒸发结晶。
2.蒸发结晶器产生的二次蒸汽一部分送至脱氨塔作为脱氨载气，其中该部分二次蒸汽的排放量与脱氨塔的废水流量的比例为1/5~1/15，节省了大量用于脱氨的鲜蒸汽，提高了热效率。二次蒸汽从脱氨塔塔底吹入直接将进入脱氨塔的废水中的氨蒸出，含氨蒸汽进入吸收塔冷凝吸收，尾气经真空泵排出。蒸发结晶器的另一部分二次蒸汽进入蒸汽压缩机，经蒸汽压缩机压缩升温后重新回到蒸发结晶器作为加热蒸汽使用，蒸发结晶器根据进入脱氨塔的二次蒸汽量，补充鲜蒸汽，通过脱氨塔与蒸发结晶器的耦合，优化了热能的利用，在不改变蒸发结晶器蒸发量的情况下，减少了进入蒸汽压缩机的蒸汽量，从而降低了蒸汽压缩机的处理量，节省了设备投资成本，同时大大降低了能耗。
3.蒸发结晶器产生的高温冷凝水经预热器与废水换热回收热量后进入吸收塔，冷凝吸收含氨蒸汽，最终得到氨水。
如图2所示的第二实施例中，还包括吸收塔、真空泵和树脂罐。吸收塔的含氨蒸汽入口与脱氨塔的含氨蒸汽出口连接，吸收塔的尾气出口与真空泵的入口连接，真空泵设有尾气出口；树脂罐的冷凝水入口与预热器的热侧出口连接，树脂罐设有再生液入口和回用水出口，树脂罐的再生液出口与吸收塔的吸收液入口连接，吸收塔设有铵盐出口。
该实施例的高氨氮高盐废水处理方法如下。
1.高氨氮高盐废水调节pH值至10~11，并经预热器预热使冷凝水回收热量后，从塔顶进入脱氨塔，若废水不经预热直接脱氨塔，由于废水温度低，脱氨塔的蒸汽载体一部分损失于提高了废水温度，剩余部分才起到吹脱除氨作用，这样就需要大量的鲜蒸汽，能耗要求高，热能利用率低，因此用冷凝水预热废水，减少了脱氨塔所用蒸汽载体的热损失，提高了蒸汽热能利用率。废水在脱氨塔中脱除大部分的氨氮后进入蒸发结晶器后，通过蒸发器的蒸发，产生的二次蒸汽带走废水中剩余的氨氮，起到二次脱氨的效果。同时，废水在蒸发结晶器中不断循环蒸发浓缩，盐饱和结晶析出，随后排至离心机进行固液分离，最终得到结晶盐，离心母液返回蒸发结晶器继续蒸发结晶。
2.蒸发结晶器产生的二次蒸汽一部分送至脱氨塔作为脱氨载气，其中该部分二次蒸汽的排放量与脱氨塔的废水流量的比例为1/5~1/15，节省了大量用于脱氨的鲜蒸汽，提高了热效率。二次蒸汽从脱氨塔塔底吹入直接将进入脱氨塔的废水中的氨蒸出，含氨蒸汽进入吸收塔冷凝吸收，尾气经真空泵排出。蒸发结晶器的另一部分二次蒸汽进入蒸汽压缩机，经蒸汽压缩机压缩升温后重新回到蒸发结晶器作为加热蒸汽使用，蒸发结晶器根据进入脱氨塔的二次蒸汽量，补充鲜蒸汽，通过脱氨塔与蒸发结晶器的耦合，优化了热能的利用，在不改变蒸发结晶器蒸发量的情况下，减少了进入蒸汽压缩机的蒸汽量，从而降低了蒸汽压缩机的处理量，节省了设备投资成本，同时大大降低了能耗。
3.蒸发结晶器产生的高温冷凝水经预热器与废水换热回收热量后进入树脂罐深度除氨氮，并最终得到回用水。树脂饱和后使用稀盐酸或稀硫酸再生，再生液送至吸收塔作为吸收液。吸收塔以树脂罐再生液、稀盐酸或稀硫酸为吸收液，冷凝吸收含氨蒸汽，最终得到氯化铵或硫酸铵。
通过本装置处理高氨氮高盐废水，能实现废水零排放，同时还能实现水资源的回收利用，并能产出氨水、铵盐等有价值的副产品。
以上实施例仅用于说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (11)
1.一种处理高氨氮高盐废水的装置，其特征在于：包括脱氨塔、蒸发结晶器和蒸汽压缩机；所述蒸发结晶器的二次蒸汽出口分别连接脱氨塔的载气入口和蒸汽压缩机入口；所述蒸汽压缩机出口与蒸发结晶器蒸汽入口连接；所述蒸发结晶器设有鲜蒸汽入口。
2.根据权利要求1所述的一种处理高氨氮高盐废水的装置，其特征在于：所述脱氨塔的废水出口与所述蒸发结晶器的废水入口连接。
3.根据权利要求2所述的一种处理高氨氮高盐废水的装置，其特征在于：还包括离心机；所述离心机的晶浆入口与母液出口分别与所述蒸发结晶器的晶浆出口和母液入口连接，该离心机设有结晶盐出口。
4.根据权利要求1或2或3所述的一种处理高氨氮高盐废水的装置，其特征在于：还包括预热器；所述预热器设有接高氨氮高盐废水的冷侧入口，该预热器的冷侧出口与所述脱氨塔的废水入口连接，热侧入口与所述蒸发结晶器的冷凝水出口连接。
5.根据权利要求4所述的一种处理高氨氮高盐废水的装置，其特征在于：还包括吸收塔和真空泵；所述吸收塔的氨气入口与所述脱氨塔的氨气出口连接，该吸收塔的尾气出口与所述真空泵的入口连接；所述真空泵设有尾气出口。
6.根据权利要求5所述的一种处理高氨氮高盐废水的装置，其特征在于：所述吸收塔的吸收液入口与所述预热器的热侧出口连接，该吸收塔设有氨水出口。
7.根据权利要求5所述的一种处理高氨氮高盐废水的装置，其特征在于：还包括树脂罐；所述树脂罐的冷凝水入口与所述预热器的热侧出口连接，该树脂罐设有回用水出口；所述树脂罐设有再生液入口，该树脂罐的再生液出口与所述吸收塔的吸收液入口连接；所述吸收塔设有吸收液入口和铵盐出口。
8.一种使用权利要求1至7中任一权利要求所述的处理高氨氮高盐废水的装置的处理方法，其特征在于：高氨氮高盐废水先通过脱氨塔除氨氮，再由蒸发结晶器除盐，蒸发结晶器的二次蒸汽一部分送至脱氨塔作为脱氨载气，一部分送至蒸汽压缩机并经蒸汽压缩机压缩升温后重新回到蒸发结晶器；所述脱氨塔的脱氨载气流量与所述脱氨塔的废水流量的比例为1/5~1/15。
9.根据权利要求8所述的处理方法，其特征在于：蒸发结晶器产生的冷凝水经预热器回收热量后作为吸收塔的吸收液，吸收脱氨塔产生的氨气，并最终得到氨水。
10.根据权利要求8所述的处理方法，其特征在于：蒸发结晶器产生的冷凝水经预热器回收热量后进入树脂罐深度除氨氮，并最终得到回用水；所述树脂罐的再生液作为吸收塔的吸收液，吸收来自脱氨塔的氨气，并最终得到铵盐。
11.根据权利要求10所述的处理方法，其特征在于：所述树脂罐的再生液以及吸收塔的吸收液为稀盐酸或稀硫酸；所述铵盐为氯化铵或硫酸铵。
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