CN110550799A - 含氨废水的处理方法与装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及含氨废水的处理方法与装置，至少包括如下过程：对含氨废水原水加热使其升温去除原水中氨的含氨原水升温除氨过程；对所述含氨原水升温除氨过程除氨后的原水升温除氨废水在直流电场作用下进行电化学处理的原水升温除氨废水电化学处理过程。通过含氨废水原水的升温除氨低成本除去大部分氨，将高浓度含氨废水变成低浓度含氨废水，通过电化学处理使废水的理化性质改变再通过升温除氨，实现了低成本无碱除氨，为生化处理和后续膜处理提供了有利条件；通过升温除氨克服了传统蒸氨耗能高的困难，通过电化学处理为低浓度含氨废水的低成本无碱除氨提供了技术手段。本发明处理成本低，设备投资省，操作简单。

Description

含氨废水的处理方法与装置

技术领域

本发明涉及含氨废水的处理方法与装置，特别是通过对高浓度含氨废水升温除去大部分氨后经电化学处理及再升温将废水中的氨去除到生化处理或膜处理要求浓度以下，降低了蒸氨过程中的能量消耗和碱的投入，属于化工及环保领域。

背景技术

含氨废水是煤化工、石油化工及其他多种行业所产生的常见废水之一。特别是对于高浓度氨氮废水的处理，已有湿式氧化法、离子交换法、化学沉淀法、折点加氯法、气提法等方法得到应用。但由于处理成本高、二次污染等问题都未能成为广泛普及应用的普及技术。对于如焦化行业等的剩余氨水，则是广泛采用加碱蒸氨法将3000mg/l左右的高浓度含氨废水中的氨降到200mg/l以下，再进行生化处理后达标排放或进入膜处理工序。该方法回收了大量氨的同时，利用生物法低成本地处理达到排放或回用或膜处理要求的指标，成为高浓度含氨废水处理的普及型技术，得到广泛应用。但是，蒸氨不仅消耗大量蒸汽和碱，还由于碱的加入对后续膜处理带来不利影响，特别是现今对环保、水资源利用率和处理成本都高要求的情况下，对高含氨废水的蒸氨生化处理技术也提出了更高的新的处理能力和成本的要求。因此，探索一种能有效去除氨且降低蒸汽用量、不加碱的含氨废水处理方法与装置就显得非常重要。

发明内容

本发明的目的在于提供含氨废水的处理方法，利用加热升温过程先将含氨废水原水中的氨氮降低至一定含量，然后利用电化学处理废水并使废水pH升高，之后再进行加热使其温度升高将液相所含氨向气相逸出去除。本方法与现有的传统技术相比，能够降低蒸氨蒸气用量和省去碱的添加，降低含氨废水处理成本，并提高后续生物处理的效果和膜处理的效率。

本发明的技术采用如下方案实现：

含氨废水的处理方法，其特征在于含氨废水的处理至少包括如下过程：

(1)对含氨废水原水加热使其升温去除原水中氨的含氨原水升温除氨过程；

(2)对所述含氨原水升温除氨过程除氨后的原水升温除氨废水在直流电场作用下进行电化学处理的原水升温除氨废水电化学处理过程。

所述方法，其特征是对所述经过原水升温除氨废水电化学处理过程处理后的电化学处理含氨废水进行加热使其温度升高去除废水中氨的电化学处理后升温除氨。

所述方法，其特征在于所述含氨原水升温除氨过程是从含氨原水的温度加热升温至80～130℃之间的任意温度，并将液相表面的气体向外部导出。

所述方法，其特征在于所述原水升温除氨废水电化学处理过程是含氨废水通过阴阳极之间的空间时，在直流电场作用下对所述废水进行处理，电化学处理在40～90℃的任意温度下进行。

所述方法，其特征在于所述电化学处理后升温除氨是对电化学处理后的含氨废水加热使其温度升高到90～120℃之间的任意温度，并将液相表面的气体向外部导出。

所述方法，其特征在于含氨原水升温除氨过程使原水升温除氨废水中的氨浓度降低到800mg/l以下，或经过含氨原水升温除氨过程及其原水升温除氨废水电化学处理过程后的电化学处理废水中的氨浓度降低到600mg/l以下，或对所述经过电化学处理后升温除氨过程使电化学处理后升温除氨废水中的氨浓度降低到200mg/l以下。

实现所述含氨废水处理方法的装置，其特征在于至少由含氨原水升温除氨设备、电化学处理设备组成；含氨原水升温除氨设备的原水入口与含氨废水原水的来水相连接，含氨原水除氨废水出口与电化学处理设备的废水入口侧相连接。

实现所述含氨废水处理方法的装置，其特征在于含氨原水升温除氨过程或/和电化学处理后升温除氨过程在如下任意装置中实现：

升温除氨装置至少包括预热器和蒸馏塔，预热器的含氨废水出口与蒸馏塔的含氨废水入口相连接，

升温除氨装置至少包括预热器和蒸发器，预热器的含氨废水出口与蒸发器的含氨废水入口相连接，

升温除氨装置至少包括蒸发器，蒸发器至少由蒸发器外壳、含氨废水入口、含氨废水出口、热源入口和气体出口组成。

应用所述装置的方法，其特征是所述含氨废水处理是含氨废水原水被加热后不经蒸馏塔或蒸发器，直接进入电化学处理装置处理及其后续的升温除氨蒸发装置进行除氨，或含氨废水原水不经加热直接进入电化学处理装置处理及其后续的升温除氨蒸发装置进行除氨。

具体说明如下：

高浓度含氨废水原水在被加热升温的过程中，废水中所含有氨的饱和蒸气压不断提高，从液相中向气相逸出的氨不断增加，随着气相气体不断向系统之外导出，液相中的氨不断逸出，含氨废水中的氨浓度不断下降。当温度升高到100℃后，废水中的游离氨可以大部分进入气相，得到含氨原水升温除氨过程除氨后的含氨废水浓度可以降到800mg/l以下。对焦化剩余氨水的研究结果表明，剩余氨水温度升高到100℃后可使废水中的氨浓度从3000mg/l降到1000～800mg/l，而耗能仅为蒸氨到200mg/l以下所需热能的20～30％左右。

通常焦化剩余氨水等含氨废水经过蒸氨后还需要进入生化系统分解有机物和剩余的氨。但生化系统要求流入的含氨废水氨含量要在200mg/l以下。因此，上述含氨原水升温除氨过程除氨后的含氨废水还需要进一步降低氨浓度，即需要有能够在低浓度下低成本除氨的方法。本发明采用电化学方法去除低浓度含氨废水中的氨，即含氨原水升温除氨过程除氨后的含氨废水进入电化学处理的阴阳极之间，在直流电场作用下氨进一步从废水中向气相逸出；同时，废水中的有机物也得到分解，废水组成和理化特性也发生改变，包括pH升高。由于电化学处理所用阳极板一般在40-90℃使用，所以，对经过电化学处理后的含氨废水加热升温后会促进废水中氨的逸出。电化学处理废水升温到90-120℃能够大幅降低废水中氨的浓度，使其降低到200mg/l以下，通常降到150mg/l左右，有利于后续生化处理。

含氨原水升温除氨和电化学处理废水的升温除氨过程可以在多种设备中实现，如含氨废水在预热器中被热源加热升温后送入蒸馏塔中将液相所含的氨与液相分离，蒸馏塔可以是利用现有的蒸氨塔，底部的再沸加热可以使用也可以不使用，从蒸氨塔的顶部导出含氨气体；也可以将含氨废水在预热器中被热源加热升温后送入蒸发器中将液相所含的氨与液相分离；还可以将含氨废水在蒸发器中被热源加热升温并将液相所含的氨与液相分离。只要将含氨废水加热升高温度，在上述蒸氨塔或蒸发器等分离设备的上部设置有氨气逸出的气相空间，并能将气相气体向外部导出即可。从分离设备导出的气体中含有氨气、水蒸气和有机物，一般通过冷凝分离水蒸气后送往回收或处理氨气的工序。冷凝水蒸气得到的冷凝液返回含氨废水系统。

对于氨浓度不太高的含氨废水可以不进行专门的原水加热升温除氨，即不经过蒸馏塔或蒸发器除氨而是适当升温后直接进入电化学处理装置处理，并将电化学处理后的废水送入升温除氨的蒸馏塔或蒸发器中除氨；也可以将含氨废水原水不经加热直接进入电化学处理装置处理后送入升温除氨蒸发装置进行除氨。这样的工艺流程能够降低设备投资。

在实际工程中，由于原水升温除氨过程温度高，电化学除氨过程温度低，两者之间需要有降温过程，在电化学处理废水升温除氨过程需要加热，升温除氨后的废水需要降温后进入生化系统或其他后续处理系统，所以，通常需要降温过程。这些升温和降温过程可以通过温度差进行物料间的换热优化，实现节能。另外，如果含氨废水中的固定氨太多，或离子浓度太低的情况下，可以在合适位置适当添加氢氧化钠等碱类物质提高氨的去除效率。

电化学处理设备在阴阳极产生气泡会对废水中的有机物产生气浮作用，对有机物不仅具有分解作用同时还能通过气浮排出。

本发明的有益效果是通过含氨废水原水的升温除氨低成本除去大部分氨，将高浓度含氨废水变成低浓度含氨废水，通过电化学处理使废水的理化性质改变再通过升温除氨，实现了低成本无碱除氨，为生化处理和后续膜处理提供了有利条件；通过升温除氨克服了传统蒸氨耗能高的困难，通过电化学处理为低浓度含氨废水的低成本无碱除氨提供了技术手段。本发明处理成本低，设备投资省，操作简单。

附图说明

图1：焦化剩余氨水的蒸馏塔蒸氨系统示意图；

图2：含氨废水的间歇型蒸发器除氨系统示意图；

图例：1-含氨废水原水，2-原水预热器，3-蒸馏塔，4-原水升温除氨废水，5-电化学处理装置，6-阳极板，7-阴极板，8-电化学处理废水，9-废水换热器，10-电化学处理水蒸发器，11-除氨处理水，12-生化处理池，13-膜处理装置，14-净化水，15-含氨气体，16-蒸发器，17-热源。

具体实施方式

实施例1：

本实施例为焦化工业中的剩余氨水处理的实施例，工艺流程如图1所示。含氨废水原水1(剩余氨水)在预热器2中被热源加热升温到90℃，之后送入蒸馏塔3中将液相所含的氨、挥发性有机物与液相分离，出水中的氨浓度降低到600mg/l以下。在蒸馏塔的底部对液相进行加热(图中未标示)，从蒸馏塔底排出的原水升温除氨废水4与剩余氨水换热，作为剩余氨水的预热热源使用，蒸馏塔顶部排出含氨气体15经冷凝后送入煤气系统，蒸馏塔底部温度为108℃。经过与剩余氨水换热被冷却的原水升温脱氨废水4温度降到70℃后进入电化学处理装置5中，流过阳极板6与阴极板7之间的空间时，在直流电场的作用下对废水进行处理，将废水中的易氧化物质降解，并使pH提高到10.1。经过电化学处理后的电化学处理废水8进入废水换热器9经过加热后送入电化学处理水蒸发器10中，从废水中逸出的氨与蒸汽等一起作为含氨气体15送往煤气系统；含氨废水中的氨浓度降低到150mg/l后作为除氨处理水11进入废水换热器9换热降温后送入生化处理池12进行生化处理分解有机物及残余氨后，送入膜处理装置13进一步净化后得到净化水14做循环冷却水使用。电化学处理水蒸发器液相最高温度105℃。

通过剩余氨水的升温除氨、电化学处理及其后的升温除氨，实现了无碱添加条件下的除氨，且热源用量也比传统蒸氨工艺耗量大幅减少，所得到的含氨废水进入生化及其后续膜处理后，处理负荷大幅减轻，浓缩水产生量减少。

实施例2：

本实施例与实施例1基本相同，所不同的是剩余氨水在预热器中被热源加热升温到80℃后送到蒸发器(与图1中蒸馏塔作用相同)中将液相所含的氨、易挥发有机物等与液相分离，出水中的氨浓度降低到800mg/l以下，蒸发器顶部的气体经冷凝后送入煤气系统。蒸发塔底部有蒸汽加热使蒸发塔内液相温度保持在100℃，从蒸发器排出的液体与剩余氨水原水换热，作为剩余氨水的预热热源使用。经过与剩余氨水换热被冷却的升温脱氨废水温度降到40℃后进入电化学处理装置中，在直流电场的作用下对废水进行处理，将废水中的易氧化物质降解，并使pH提高到10.2。经过电化学处理后的含氨废水再经过加热后送入电化学处理水蒸发器中，含氨废水中的氨浓度降低到200mg/l后作为生化处理用水进入生化系统，加热热源为电化学处理水蒸发器出水，电化学处理水蒸发器液相最高温度100℃。

通过剩余氨水的升温除氨、电化学处理及其后的升温除氨，实现了无碱添加条件下的除氨，且热源用量也比传统蒸氨工艺耗量大幅减少，所得到的含氨废水进入生化及其后续膜处理后，处理负荷大幅减轻，浓缩水产生量减少。

实施例3：

本实施例与实施例2基本相同，所不同的是焦化剩余氨水在预热器中被热源加热升温到98℃后送到蒸发器中将液相所含的氨、易挥发有机物等与液相分离，出水中的氨浓度降低到500mg/l以下，蒸发塔底部有蒸汽加热使蒸发塔内液相温度保持在130℃。经过电化学处理后的含氨废水经过预热后送入电化学处理水蒸发器中，含氨废水中的氨浓度降低到150mg/l后作为生化处理用水进入生化系统，加热热源为电化学处理水蒸发器出水，电化学处理水蒸氨器液相最高温度120℃。

通过剩余氨水的升温除氨、电化学处理及其后的升温除氨，实现了无碱添加条件下的除氨，且热源用量也比传统蒸氨工艺耗量大幅减少，所得到的含氨废水进入生化及其后续膜处理后，处理负荷大幅减轻，浓缩水产生量减少。

实施例4：

本实施例以水量较小的含氨废水为处理对象，工艺流程如图2所示。含氨废水原水1进入蒸发器16，在蒸发器中被热源17加热升温到80℃、将液相所含的氨等与液相分离，蒸发器顶部的气体经冷凝后送入相应的处理系统处理；蒸发器排出的原水升温除氨废水4中的氨浓度降低到500mg/l以下进入电化学处理装置5进行电化学处理(温度保持在70℃)。经过电化学处理的废水8进入电化学处理水蒸氨器10在热源17的加热下升温到90℃，进行蒸发除氨得到除氨处理水11，进入回用工序或生化处理或膜处理等工序。

实施例5：

本实施例与实施例4基本相同，所不同的是含氨废水原水1进入蒸发器16，在蒸发器中被热源17加热升温到90℃，蒸发器排出的原水升温除氨废水4进入电化学处理装置5进行电化学处理(温度保持在80℃)，氨浓度降低到500mg/l以下后送入其他处理或利用工序。

实施例6：

氨浓度为1200mg/l的含氨废水被热源加热温度升高到70℃后送入电化学处理装置中，经过电化学处理后送入蒸发器中，经加热升温到110℃，将废水中的氨浓度降到200mg/l以下后，送入生化处理系统。通过简约的设备实现了低成本的除氨。

实施例7：

氨浓度为900mg/l的含氨废水直接送入电化学处理装置中，经过电化学处理后送入蒸发器中，经加热升温到100℃，将废水中的氨浓度降到200mg/l以下后，送入生化处理系统。通过简约的设备实现了低成本的除氨。

实施例8：

本实施例与实施例3基本相同，所不同的是剩余氨水在蒸发器中将液相所含的氨、易挥发有机物等与液相分离，出水中的氨浓度降低到500mg/l以下。从蒸发器排出的液体与剩余氨水原水换热，作为剩余氨水的预热热源使用。经过与剩余氨水换热被冷却的升温脱氨废水温度降到90℃后进入电化学处理装置中，在直流电场的作用下对废水进行处理，将废水中的易氧化物质降解，并使pH提高到10.5。经过电化学处理后的含氨废水中的氨浓度降低到160mg/l(不经过电化学处理后升温除氨工序)直接作为生化处理用水进入生化系统。

通过剩余氨水的升温除氨和电化学处理，实现了无碱添加条件下的除氨，且热源用量也比传统蒸氨工艺耗量大幅减少，处理流程简化且投资降低。

Claims (9)

1.含氨废水的处理方法，其特征在于含氨废水的处理至少包括如下过程：

(1)对含氨废水原水加热使其升温去除原水中氨的含氨原水升温除氨过程；

(2)对所述含氨原水升温除氨过程除氨后的原水升温除氨废水在直流电场作用下进行电化学处理的原水升温除氨废水电化学处理过程。

2.如权利要求1所述方法，其特征是对所述经过原水升温除氨废水电化学处理过程处理后的电化学处理含氨废水进行加热使其温度升高去除废水中氨的电化学处理后升温除氨。

3.如权利要求1所述方法，其特征在于所述含氨原水升温除氨过程是从含氨原水的温度加热升温至80～130℃之间的任意温度，并将液相表面的气体向外部导出。

4.如权利要求1所述方法，其特征在于所述原水升温除氨废水电化学处理过程是含氨废水通过阴阳极之间的空间时，在直流电场作用下对所述废水进行处理，电化学处理在40～90℃的任意温度下进行。

5.如权利要求2所述方法，其特征在于所述电化学处理后升温除氨是对电化学处理后的含氨废水加热使其温度升高到90～120℃之间的任意温度，并将液相表面的气体向外部导出。

6.如权利要求2所述方法，其特征在于含氨原水升温除氨过程使原水升温除氨废水中的氨浓度降低到800mg/l以下；或经过含氨原水升温除氨过程及其原水升温除氨废水电化学处理过程后的电化学处理废水中的氨浓度降低到600mg/l以下；或对所述经过电化学处理后升温除氨过程使电化学处理后升温除氨废水中的氨浓度降低到200mg/l以下。

7.实现权利要求1含氨废水处理方法的装置，其特征在于至少由含氨原水升温除氨设备、电化学处理设备组成；含氨原水升温除氨设备的原水入口与含氨废水原水的来水相连接，含氨原水除氨废水出口与电化学处理设备的废水入口侧相连接。

8.实现权利要求1或2所述含氨废水处理方法的装置，其特征在于含氨原水升温除氨过程或/和电化学处理后升温除氨过程在如下任意装置中实现：

升温除氨装置至少包括预热器和蒸馏塔，预热器的含氨废水出口与蒸馏塔的含氨废水入口相连接；

升温除氨装置至少包括预热器和蒸发器，预热器的含氨废水出口与蒸发器的含氨废水入口相连接；

升温除氨装置至少包括蒸发器，蒸发器至少由蒸发器外壳、含氨废水入口、含氨废水出口、热源入口和气体出口组成。

9.应用权利要求8所述装置的方法，其特征是所述含氨废水处理是含氨废水原水被加热后不经蒸馏塔或蒸发器，直接进入电化学处理装置处理及其后续的升温除氨蒸发装置进行除氨，或含氨废水原水不经加热直接进入电化学处理装置处理及其后续的升温除氨蒸发装置进行除氨。