CN108545760A - 一种从染料行业废酸中回收硫酸铵的系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种从染料行业废酸中回收硫酸铵的系统及方法，属于固废资源化利用领域。本发明的从染料废酸中回收硫酸铵的系统包括液氨中和单元、树脂吸附脱色单元、氧化剂储罐、过滤处理单元、MVR蒸发单元和废水处理系统。本发明将废弃物充分实现资源化利用，通过液氨中和、树脂吸附、压滤、MVR蒸发，制得硫酸铵成品，此外利用树脂再生单元将吸附在树脂表面的有机物降解完全，实现树脂的再生及循环利用，大幅的降低了工艺的运行处理成本，实现清洁生产的工艺要求，将废弃物的处理处置与资源化利用有效结合起来，适于推广使用。
Description
技术领域
本发明属于固废资源化利用领域，具体涉及一种从染料行业废酸中回收硫酸铵的系统及方法。
背景技术
近年来，随着染料制造业的飞速发展，欧美及日本等一些染料生产企业之前产生了分化重组，同时将附加值较低的染料产品及中间体生产由欧洲传统的德国瑞士等国转移到生产成本较低的国家和地区，比如中国和东南亚。发展至今，世界染料中间体市场中心逐步向亚洲转移，亚洲尤其是中国已成为世界染料行业重要的生产基地和供应商。我国染料工业在近年来飞速发展，目前，我国的染料年产量已位居世界第一，约占世界总产量的60%我国的染料主要是纺织用染料。我国可生产的染料品种有2000个，常年生产的染料品种约有800多个品种。
随着我国染料行业产能的不断提高，随着而来的染料生产过程中产生的工业废水也越来越多。染料及中间体废水处理一直是国际性环保难题。染料行业在为我国经济做出巨大贡献的同时也对环境产生了很大的影响。为了实现我国经济和环境的协调发展，就必须对染料行业产生的废水进行高效处理。然而由于染料及染料中间体品种繁多、种类复杂，因此所产生的废水的水质情况也很复杂，虽然经过多年实践，在染料废水治理上取得了一定的成果，但也投入了很多的金钱和精力，且依旧存在着许多难以解决的问题。因此开发一种高效简便且经济实惠的染料废水处理技术仍是一项有挑战性有前景的任务。染料及中间体废水中含有大量的废酸成分，可针对性开发相关技术，实现废酸回收，在处理染料废水的同时实现资源的可持续利用，但目前现有的技术从废酸中回收硫酸铵的方法仍面临着能耗高，硫酸铵品质低，容易产生其他废弃物等缺点。
发明内容
发明目的：本发明的目的是针对现有技术存在的不足，提供一种从染料行业废酸中回收硫酸铵的系统和方法。
为了实现上述目标，本发明采用如下技术方案：
一种从染料行业废酸中回收硫酸铵的系统，其特征在于：包括液氨中和单元、氧化剂储罐、吸附脱色单元、过滤单元、MVR(机械式蒸汽再压缩技术)蒸发单元和废水处理系统，所述吸附脱色单元设有第一进液口、第一出液口、第二进液口和第二出液口；
所述液氨中和单元的进液口与废酸输送管路连接，其出液口与吸附脱色单元的第一进液口连接，吸附脱色单元的第一出液口与过滤单元的进液口连接，过滤单元的出液口则与MVR蒸发单元的进料口连接，MVR蒸发单元的废液排放口与废水处理系统连接；
所述氧化剂储存罐的氧化剂出口与吸附脱色单元的第二进液口连接，向吸附脱色单元投放氧化剂，用于吸附脱色单元内大孔树脂吸附剂的氧化再生，吸附脱色单元的第二出液口则与废水处理系统连接，用于排放大孔树脂吸附剂再生过程产生的废液。
进一步的，所述液氨中和单元反应罐的底部铺设有进氨气的布气管道。
所述液氨中和单元设有通过换热将液氨转化为氨气的氨蒸发器，氨蒸发器与所述布气管道连接。
所述吸附脱色单元包括两个并联设置、交替运行的吸附柱。
一种基于如上所述系统的从染料行业废酸中回收硫酸铵的方法，其特征在于：
（1）将所述的染料废酸送入液氨中和单元中，与氨充分反应生成硫酸铵；
（2）将液氨中和单元排放的中和废水送入吸附脱色单元中，与大孔树脂充分混合，利用大孔树脂吸附去除中和废水中的有机物，之后由管道送至过滤单元；吸附饱和的大孔树脂则通过氧化剂储罐中的氧化剂对其氧化再生，并将树脂氧化再生过程产生的废液送入废水处理系统；
（3）将经过过滤单元过滤所得的滤液送入MVR蒸发单元，经MVR蒸发制得产物硫酸铵晶体，将MVR蒸发单元产生的废液送入废水处理系统；
（4）将上述送入废水处理系统的废液处理达标后排入污水处理厂。
在上述方案的基础上，进一步改进或优选的方案还包括：
进一步的，吸附脱色单元的大孔树脂体积填充比为90~95%，氧化剂储罐中氧化剂的质量浓度为5%~30%，在吸附脱色单元中氧化剂的投加量与大孔树脂含量的体积比为2~5：1，反应时间为2h~6h。
氧化剂储罐中的氧化剂优选采用双氧水或次氯酸钠。
通过氨蒸发器将热水与液氨进行热交换产生氨气，再将产生的氨气通过液氨中和单元的反应罐底部布气管道送入废酸中进行中和反应；氨气的布气流量为2~8m3/h，通过pH值进行控制氨气的投加量，确保液氨中和单元出水pH在7.5~8.5之间。
所述的吸附脱色单元包含两个并联设置的大孔树脂吸附柱，由液氨中和单元产生的中和废水先进入其一吸附柱，待该吸附柱吸附饱和后，转由另一吸附柱进行吸附，处理完成后的废水送入过滤单元，两吸附柱交替运行，利用氧化剂储罐中的氧化剂将吸附饱和的大孔树脂吸附柱进行氧化再生。
吸附脱色单元罐内采用吸附反应床的形式，反应时间为0.5~2h。
所述的过滤单元采用微孔过滤的方式，滤膜粒径为5~10um，工作压力为0.15~0.25Mpa；过滤后的废水送至MVR处理单元。
所述的MVR处理单元，其废水进料温度为20~25℃，闪蒸温度为50~70℃，饱和蒸汽压为0.010~0.018MPa，冷凝温度为60~70℃，冷凝压力为0.020~0.035MPa，进料量为2~10t/h。
有益效果：
相比于现有技术，本发明的有益效果为：
（1）本发明利用大孔树脂的出色的吸附脱色性能，将含酸废水经液氨中和后，和树脂在吸附柱中充分混合，吸附去除含酸废水中的有机物，对后续制备出纯度较高的硫酸铵晶体有很好的促进作用；
（2）本发明采用MVR蒸发系统结晶制备硫酸铵，与现有工艺相比，MVR蒸发系统通过重新利用它自身产生的二次蒸汽的能量，从而减少对外界能源的需求，具有能耗低、占地面积小，又可省去冷却系统，处理成本低等优点；
（3）采用并联交替运行的吸附柱，待大孔树脂吸附柱吸附饱和后，即可换另一个吸附柱连续运行，同时可利用氧化剂对饱和大孔树脂吸附柱再生处理，节约处理时间，提高了废水处理的效率。
附图说明
图1是本发明的流程结构图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进一步进行描述。
实施例1
本实例一种从染料行业废酸中回收硫酸铵的系统及方法在江苏常州某厂中，针对染料中间体采用。
所述系统包括液氨中和单元1、氧化剂储罐2、吸附脱色单元3、过滤单元4、MVR蒸发单元5和废水处理系统6，所述吸附脱色单元3设有第一进液口、第一出液口、第二进液口和第二出液口，所述液氨中和单元1的进液口与废酸输送管路连接，其出液口与吸附脱色单元3的第一进液口连接，吸附脱色单元3的第一出液口与过滤单元4的进液口连接，过滤单元4的出液口则与MVR蒸发单元5的进料口连接，MVR蒸发单元5的废液排放口与废水处理系统6连接。
处理过程：
在液氨中和单元1中，通过氨蒸发器用热水与液氨汽化热进行热交换，将液氨转换为氨气后，再将氨气通过液氨中和单元1反应罐底部的布气管道送入废酸中进行中和反应，氨气的布气流量为6.2m3/h，通过pH值进行控制氨气的投加量，确保液氨中和单元1出水pH在7.5~8.5之间；
将液氨中和单元1排出的中和废水通入吸附脱色单元3的大孔树脂吸附柱中，柱中大孔树脂的体积填充比为95%，反应时间为1h，将大孔树脂与中和废水在反应罐中充分混合，吸附去除废水中的有机物；
将经由吸附脱色单元3吸附处理后的废水由管道送至过滤单元4，过滤单元4采用微孔过滤的方式，通过膜过滤分离出溶液中的大孔树脂等杂质，去滤膜粒径为5um，工作压力为0.25Mpa；
将过滤单元4排出的滤液送入MVR处理单元，所述MVR处理单元5由蒸发器、分离器、压缩机、真空泵、循环泵等系统组成，其废水进料温度为25℃，闪蒸温度为70℃，饱和蒸汽压为0.018MPa，冷凝温度为70℃，冷凝压力为0.035MPa，进料量为6t/h。
吸附脱色单元3的大孔树脂吸附柱吸附饱和后需对其进行再生，可向其中投加双氧水或次氯酸钠氧化剂，本实施例中，氧化剂质量浓度为25%，投加量与待处理大孔树脂的体积比设为3：1，反应时间6h，反应完成后使大孔树脂得到再生，继续作为吸附剂循环使用。吸附脱色单元3设置两个并联的大孔树脂吸附柱1#和2#，处理过程中，中和废水先进入1#吸附柱，待1#吸附柱吸附饱和后，转由2#吸附柱进行吸附，2#吸附柱工作过程中，可对1#吸附柱进行再生处理，使两吸附柱交替运行，以提高处理效率。
实施例2
本实例在浙江温州某染料厂采用的一种新型废酸回收硫酸铵的资源化利用系统，包括液氨中和单元1、氧化剂储罐2、吸附脱色单元3、过滤单元4、MVR蒸发单元5和废水处理系统6，各个功能单元的连接方式和实施1相同，不再赘述。
处理过程：
在液氨中和单元1中，液氨通过氨蒸发器用热水与液氨汽化热进行热交换后，再将氨气通过液氨中和单元1反应罐底部布气管道送入废酸中进行中和反应。氨气的布气流量为5.8m3/h，通过pH值进行控制氨气的投加量，确保液氨中和单元1出水pH在7.5～8.5之间；
将液氨中和单元排出的中和废水通入吸附脱色单元3的大孔树脂吸附柱中，吸附柱中大孔树脂的体积填充比为95%，反应时间为1.5h。将大孔树脂与中和废水在反应罐中充分混合，吸附去除废水中的有机物；
将吸附脱色单元3吸附处理后的废水由管道送至过滤单元4，过滤单元4采用微孔过滤的方式，通过膜过滤分离出溶液中的大孔树脂等杂质，去滤膜粒径为3um，工作压力为0.20Mpa；
将有过滤单元4排出的滤液送入MVR处理单元5，所述MVR处理单元由蒸发器、分离器、压缩机、真空泵、循环泵等系统组成，其废水进料温度为30℃，闪蒸温度为60℃，饱和蒸汽压为0.020MPa，冷凝温度为60℃，冷凝压力为0.040MPa，进料量为4t/h。
吸附脱色单元3的大孔树脂吸附柱吸附饱和后需对其进行再生，可向其中投加双氧水或次氯酸钠氧化剂，本实施例中，氧化剂质量浓度为20%，投加量与大孔树脂体积比为2：1，反应时间4 h，反应完成后使大孔树脂得到再生，继续作为吸附剂循环使用。吸附脱色单元3设置两个并联的大孔树脂吸附柱1#和2#，处理过程中，中和废水先进入1#吸附柱，待1#吸附柱吸附饱和后，转由2#吸附柱进行吸附，2#吸附柱工作过程中，可对1#吸附柱进行再生处理，使两吸附柱交替运行，以提高处理效率。
实施例3
本实例在上海某印染厂采用的一种新型废酸回收硫酸铵的资源化利用系统，包括液氨中和单元1、氧化剂储罐2、吸附脱色单元3、过滤单元4、MVR蒸发单元5和废水处理系统6，各个功能单元的连接方式与实施1中相同，不再赘述。
处理过程：
在液氨中和单元1中，通过氨蒸发器用热水与液氨汽化热进行热交换，将液氨转换为氨气后，再将氨气通过液氨中和单元1反应罐底部的布气管道送入废酸中进行中和反应，氨气的布气流量为5.6m3/h，通过pH值进行控制氨气的投加量，确保液氨中和单元1出水pH在7.5~8.5之间；
将液氨中和单元1排出的中和废水通入吸附脱色单元3的大孔树脂吸附柱中，柱中大孔树脂的体积填充比为92%，反应时间为2h，将大孔树脂与中和废水在反应罐中充分混合，吸附去除废水中的有机物；
将经由吸附脱色单元3吸附处理后的废水由管道送至过滤单元4，过滤单元4采用微孔过滤的方式，通过膜过滤分离出溶液中的大孔树脂等杂质，去滤膜粒径为4um，工作压力为0.18Mpa；
将过滤单元4排出的滤液送入MVR处理单元，所述MVR处理单元5由蒸发器、分离器、压缩机、真空泵、循环泵等系统组成，其废水进料温度为35℃，闪蒸温度为75℃，饱和蒸汽压为0.028MPa，冷凝温度为75℃，冷凝压力为0.045MPa，进料量为8t/h。
吸附脱色单元3的大孔树脂吸附柱吸附饱和后需对其进行再生，可向其中投加双氧水或次氯酸钠氧化剂，本实施例中，氧化剂质量浓度为30%，投加量与待处理大孔树脂的体积比设为5：1，反应时间6h，反应完成后使大孔树脂得到再生，继续作为吸附剂循环使用。吸附脱色单元3设置两个并联的大孔树脂吸附柱1#和2#，处理过程中，中和废水先进入1#吸附柱，待1#吸附柱吸附饱和后，转由2#吸附柱进行吸附，2#吸附柱工作过程中，可对1#吸附柱进行再生处理，施两吸附柱交替运行，以提高处理效率。
上述三种实施案例中硫酸铵的产品标准可满足总氮（N）含量≥20%，游离酸含量≤1%，重金属（Pb、As、Cr、Hg、Cd、Ni）均小于0.01%，高于行业内副产硫酸铵标准DL/T 808-2002。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进。本发明要求保护范围由所附的权利要求书、说明书及其等效物界定。
Claims (10)
1.一种从染料行业废酸中回收硫酸铵的系统，其特征在于：包括液氨中和单元（1）、氧化剂储罐（2）、吸附脱色单元（3）、过滤单元（4）、MVR蒸发单元（5）和废水处理系统（6），所述吸附脱色单元（3）设有第一进液口、第一出液口、第二进液口和第二出液口；
所述液氨中和单元（1）的进液口与废酸输送管路连接，其出液口与吸附脱色单元（3）的第一进液口连接，吸附脱色单元（3）的第一出液口与过滤单元（4）的进液口连接，过滤单元（4）的出液口则与MVR蒸发单元（5）的进料口连接，MVR蒸发单元（5）的废液排放口与废水处理系统（6）连接；
所述氧化剂储存罐（2）的氧化剂出口与吸附脱色单元（3）的第二进液口连接，向吸附脱色单元（3）投放氧化剂，用于吸附脱色单元（3）内大孔树脂吸附剂的氧化再生，吸附脱色单元（3）的第二出液口则与废水处理系统（6）连接，用于排放树脂吸附剂再生过程产生的废液。
2.根据权利要求1所述的一种从染料行业废酸中回收硫酸铵的系统，其特征在于，液氨中和单元（1）反应罐的底部铺设有进氨气的布气管道。
3.一种基于权利要求1所述系统的从染料行业废酸中回收硫酸铵的方法，其特征在于：
（1）将所述的染料废酸送入液氨中和单元（1）中，与氨气充分反应生成硫酸铵；
（2）将液氨中和单元（1）排放的中和废水送入吸附脱色单元（3）中，与大孔树脂充分混合，利用大孔树脂吸附去除中和废水中的有机物，之后由管道送至过滤单元（4）；吸附饱和的大孔树脂则通过氧化剂储罐（2）中的氧化剂对其氧化再生，并将大孔树脂氧化再生过程产生的废液送入废水处理系统（6）；
（3）将经过过滤单元（4）过滤所得的滤液送入MVR蒸发单元（5），经MVR蒸发制得产物硫酸铵晶体，将MVR蒸发单元（5）产生的废液送入废水处理系统（6）；
（4）将上述送入废水处理系统（6）的废液处理达标后排入污水处理厂。
4.根据权利要求3所述的一种从染料行业废酸中回收硫酸铵的方法，其特征在于：吸附脱色单元（3） 的大孔树脂填充体积比为90~95%，氧化剂储罐（2）中氧化剂的质量浓度为5%~30%，在吸附脱色单元（3）中氧化剂的投加量与树脂含量的体积比为2~5：1，反应时间为2h~6h。
5.根据权利要求3所述的一种从染料行业废酸中回收硫酸铵的方法，其特征在于，氧化剂储罐（2）中的氧化剂为双氧水或次氯酸钠。
6.根据权利要求5所述的一种从染料行业废酸中回收硫酸铵的方法，其特征在于：通过氨蒸发器将热水与液氨进行热交换产生氨气，再将产生的氨气通过液氨中和单元（1）的反应罐底部布气管道送入废酸中进行中和反应；氨气的布气流量为2~8m3/h，通过pH值进行控制氨气的投加量，确保液氨中和单元（1）出水pH在7.5~8.5之间。
7.根据权利要求3所述的一种从染料行业废酸中回收硫酸铵的方法，其特征在于：所述的吸附脱色单元（3）包含两个并联设置的大孔树脂吸附柱，由液氨中和单元（1）产生的中和废水先进入其一吸附柱，待该吸附柱吸附饱和后，转由另一吸附柱进行吸附，处理完成后的废水送入过滤单元（4），两吸附柱交替运行，利用氧化剂储罐（2）中的氧化剂将吸附饱和的大孔树脂吸附柱进行氧化再生。
8.根据权利要求3所述的一种从染料行业废酸中回收硫酸铵的方法，其特征在于：吸附脱色单元（3）罐内采用吸附反应床的形式，反应时间为0.5~2 h。
9.根据权利要求3所述的一种从染料行业废酸中回收硫酸铵的方法，其特征在于：所述的过滤单元（4）采用微孔过滤的方式，滤膜粒径为5~10um，工作压力为0.15~0.25Mpa；过滤后的废水送至MVR处理单元（5）。
10.根据权利要求3所述的一种从染料行业废酸中回收硫酸铵的方法，其特征在于：所述的MVR处理单元（5），其废水进料温度为20~25℃，闪蒸温度为50~70℃，饱和蒸汽压为0.010~0.018MPa，冷凝温度为60~70℃，冷凝压力为0.020~0.035MPa，进料量为2~10t/h。
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