CN110772962B - 一种利用垃圾渗滤液中的氨进行垃圾焚烧烟气脱硝的方法 - Google Patents

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Abstract

一种利用垃圾渗滤液中的氨进行垃圾焚烧烟气脱硝的方法，属于垃圾渗滤液高浓度氨氮处理技术领域。经过预处理的渗滤液先进入调节池将废水pH调到10以上，再经过换热器将废水温度升高至80℃左右，送入汽提塔中，水流自塔顶向下流动，通过填料或分布器与塔底通入的高温蒸汽逆流接触；含氨蒸汽从汽提塔顶部排出，经过塔顶分凝器后生成氨水；通过控制氨水回流量和塔顶分凝器运行温度，最终制成8％‑16％浓度的氨水并存于氨水储存罐中；分凝器产生的气相氨气可通过引风机直接吹送至炉膛进行脱硝反应；汽提塔出水经过余热回收和中和后进入渗滤液后处理系统继续处理至达标排放。

Description

一种利用垃圾渗滤液中的氨进行垃圾焚烧烟气脱硝的方法
技术领域
本发明属于垃圾渗滤液高浓度氨氮处理技术领域，特别涉及一种利用垃圾渗滤液中的氨进行垃圾焚烧烟气脱硝的方法。
背景技术
垃圾渗滤液是一种成分特别复杂、高浓度、难处理的有机废水。在2014年最新出版的生活垃圾焚烧污染控制标准中生活垃圾渗滤液处理后排放标准对化学需氧量(COD)、五日生化需氧量(BOD5)、氨氮、悬浮物等指标做出了更为严格的的排放限值。垃圾渗滤液的主要处理工艺为预处理-主处理-后处理。其中预处理多采用混凝沉淀、氨吹脱、化学氧化、电解等物理化学方法，主处理好氧、厌氧以及厌氧-好氧组合工艺，后处理多采用活性炭吸附、化学氧化、离子交换、膜分离等。
垃圾渗滤液的一个特点是氨氮含量高，高氨氮对渗滤液的处理工艺带来了较大困难，导致了C/N比降低，对微生物有一定的抑制作用，而且因后续硝化需要大量碱度及反硝化需大量的碳源，也增加了运行成本。工程上针对高氨氮废水的预处理方式主要有微生物法、氨吹脱法、化学沉淀法等。其中氨吹脱法和生物脱氮应用比较广泛，氨吹脱法原理比较简单，可以向渗滤液中投加氢氧化钠提高溶液pH，促进氨的生成及挥发，从而起到降低渗滤液中氨氮含量的作用。汽提法机理与吹脱法一样，区别是氨气可回收，利用率高。
SNCR(选择性非催化还原)脱硝工艺以氨水或尿素为还原剂将烟气中的NOX还原脱除。此方法多用于垃圾焚烧烟气脱硝中，因此将垃圾焚烧发电项目中垃圾渗滤液进行脱氨，并收集氨气配制成合适浓度的氨水从锅炉特定位置将氨水喷入烟道，这不仅解决了垃圾渗滤液高氨氮问题，而且对烟气也进行了高效脱硝，将这种方法应用于垃圾综合处理项目中是一种很有潜力的方法。
发明内容
为了克服现有技术的不足,本发明提供一种利用垃圾渗滤液中的氨进行垃圾焚烧烟气脱硝的方法，能够解决垃圾渗滤液中高氨氮的问题，并应用于SNCR(选择性非催化还原)脱硝系统，使资源得到有效回收利用，在循环经济产业园中是一种很有潜力的方法。
一种利用垃圾渗滤液中的氨进行垃圾焚烧烟气脱硝的方法，包括上流式厌氧污泥床UASB、调节池、换热器、汽提塔、塔顶分凝器、氨水储罐、氨水提升泵、SNCR脱硝装置、碱液罐、碱液计量泵、余热回收器、渗滤液后处理系统、引风机；经过预处理的渗滤液先进入调节池将废水pH调到10以上，再经过换热器将废水温度升高至80℃左右，送入汽提塔中，水流自塔顶向下流动，通过填料或分布器与塔底通入的高温蒸汽逆流接触；在碱性、高温条件和动力作用下，水中游离NH3的不断转化和生成，使渗滤液中氨含量逐渐降低，含氨蒸汽从汽提塔顶部排出，经过塔顶分凝器后生成氨水；通过控制氨水回流量和塔顶分凝器运行温度，最终制成8％-16％浓度的氨水并存于氨水储存罐中，需要时输送至SNCR脱硝装置中利用；分凝器产生的气相氨气可通过引风机直接吹送至炉膛进行脱硝反应；汽提塔出水经过余热回收和中和后进入渗滤液后处理系统继续处理至达标排放；如果预处理的渗滤液氨氮含量较低时，需先进入上流式厌氧污泥床UASB将有机氮转化成氨氮，提高氨氮浓度后再进行脱氨和氨回收，最后完成氨氮的回收利用和渗滤液的达标排放。
调节池中设有pH计、搅拌器，并且设有碱液自动投加装置；氨水储存罐设有在线密度仪。
氨水储存罐的出口通过提升泵连接喷枪，喷枪伸入焚烧炉膛或烟道中。
塔顶分凝器产生的液相产品氨水和气相产品(NH3)分别通过泵和风机送入焚烧炉中。
当渗滤液中氨氮浓度高时，直接进入调节池；当氨氮浓度低时，需经上流式厌氧污泥床UASB厌氧分解有机氮提高氨氮浓度，然后进入调节池。
在于配制氨水时，通过控制冷凝氨水回流量、塔顶分凝器运行温度以及储存罐中的在线密度仪来调节。
一种利用垃圾渗滤液中的氨进行垃圾焚烧烟气脱硝的方法，包括以下步骤：
第一步，经过预处理的垃圾渗滤液通入调节池中，通过4％氢氧化钠调节pH到10以上；
第二步，将调节好pH的废水送入汽提塔，水流自塔顶向下流动，通过填料或分布器与塔底通入的高温蒸汽逆流接触，在碱性、高温条件和动力作用下，加速废水中游离NH3的转化和生成，废水中氨含量逐渐降低，从汽提塔顶部排出的含氨蒸汽在塔顶分凝器中进行冷凝，控制冷凝液回流量、塔顶分凝器运行温度以及氨在线密度计，最终制成8％-16％浓度的氨水存于氨水储存罐中；
第三步，将第二步得到的氨水稀溶液经提升泵及喷枪雾化后喷入炉膛内进行脱硝反应，经塔顶分凝器产生的气相产品NH3由引风机直接送至炉膛进行脱硝反应，从而完成氨氮的回收利用；
第四步，经上流式厌氧污泥床UASB处理进入汽提塔的废水通过余热回收和中和后进入渗滤液后处理系统；未经上流式厌氧污泥床UASB处理进入汽提塔的废水通过余热回收和中和后进入上流式厌氧污泥床UASB及渗滤液后处理系统；
进一步，第一步中当渗滤液氨氮浓度较高时，渗滤液直接超越进入调节池，当渗滤液浓度较低时，首先经上流式厌氧污泥床UASB，然后进入调节池；
进一步，第二步中的氨水储存罐要保证锅炉满负荷脱硝运行7-14天的量；
进一步，第三步中氨气喷入的温度控制在850℃-1050℃,停留时间控制在0.5s，NH3/NOx氨氮比控制在1.2-1.5左右。
本发明具有以下优点：
(1)本发明通过前期的脱氨技术，解决了垃圾渗滤液中高氨氮的问题，可以减少渗滤液处理难度，降低渗滤液的处理成本。
(2)通过对高浓度氨气回收，为垃圾焚烧炉烟气脱硝提供还原剂，资源化利用氨氮资源，大大节约了烟气脱硝的成本，在经济循环产业园中利用此方法具有很大的潜力。
(3)塔顶分凝器产生的液相氨水和气相氨气都可作为脱硝还原剂，选择性更高，脱硝效率更高。
(4)省去渗滤液后处理系统投加的碱剂，从而减少水中无机物含量，减轻了膜处理系统负担。
(5)氨气的有效回收利用解决了二次污染的问题。
附图说明
当结合附图考虑时，通过参照下面的详细描述，能够更完整更好地理解本发明以及容易得知其中许多伴随的优点，但此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定，如图其中：
图1为本发明的方法流程图。
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
具体实施方式
显然，本领域技术人员基于本发明的宗旨所做的许多修改和变化属于本发明的保护范围。
本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当称元件、组件被“连接”到另一元件、组件时，它可以直接连接到其他元件或者组件，或者也可以存在中间元件或者组件。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的任一单元和全部组合。
本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。
为便于对实施例的理解，下面将结合做进一步的解释说明，且各个实施例并不构成对本发明的限定。
实施例1：如图1所示，以处理能力500t/d的大型垃圾焚烧炉为例，额定工况下正常运行，其配套的余热锅炉出口处烟气流量约(80000-100000)Nm3/h，温度约190-240℃，同时烟气污染物中氮氧化合物浓度约为300-400mg/Nm3(NO占92.5％，NO2占7.5％),经计算脱硝率为60％所需要的16％浓度的氨水约126kg/h，而对于处理能力500t的生活垃圾，设计垃圾渗滤液量一般为250t/d，氨氮含量约在2000mg/L，经过汽提塔收集氨气含量约在20.6kg/h，(氨气收集率取99％)配制成16％浓度的氨水约128kg/h。因此对于250t/d产生量、氨氮含量约在2000mg/L的垃圾渗滤液能够满足提供给烟气脱硝的氨水,此条件下渗滤液无需经过上流式厌氧污泥床UASB,直接超越进入调节池。
其中氨水作为还原剂参与的主要化学反应为：
4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O；
2NO2+4NH3+O2→3N2+H2O。
如图1所示，一种利用垃圾渗滤液中的氨进行垃圾焚烧烟气脱硝的方法。包括两个系统，分别为垃圾渗滤液常规处理系统和利用氨水脱硝系统。其中，上流式厌氧污泥床UASB1，调节池2，换热器3，汽提塔4，塔顶分凝器5，氨水储存罐6，氨水提升泵7，SNCR装置8，碱液罐9，碱液计量泵10，余热回收器11，渗滤液后处理系统12，鼓风机13。
经过预处理的垃圾渗滤液直接超越进入调节池2中，将碱液罐9中4％氢氧化钠经碱液计量泵10提升至调节池2中并调节pH到10以上；将调节好pH的废水经过换热器3后提升至汽提塔4，水流自塔顶向下流动，通过填料或分布器与塔底通入的高温蒸汽逆流接触，在碱性、高温条件和动力作用下，加速废水中游离NH3的转化和生成，废水中氨含量逐渐降低；从汽提塔顶部排出的含氨蒸汽进入塔顶分凝器5中进行冷凝，控制塔顶分凝器操作温度以及氨溶液密度(在线密度计)将形成氨水浓度为8％-16％的稀溶液并储存于氨水储罐中6；将得到的氨水稀溶液经氨水提升泵7及SNCR脱硝装置8喷入炉膛内进行脱硝反应；将塔顶分凝器5产生的气相产品NH3经风机13直接送入炉膛内，从而完成氨氮的回收利用；塔底流出的脱氨后废水经过换热器3和余热回收器11后进入上流式厌氧污泥床UASB 1及渗滤液后处理系统12中进行处理。
第一步，经过预处理的垃圾渗滤液加入调节池中，通过4％氢氧化钠调节pH到10以上。
第二步，将调节好pH的废水送入汽提脱氨塔，水流自塔顶向下流动，通过填料或分布器与塔底通入的高温蒸汽逆流接触，在碱性、高温条件和动力作用下，加速废水中游离NH3的转化和生成，废水中氨含量逐渐降低，从汽提塔顶部排出的含氨蒸汽在塔顶分凝器中进行冷凝，控制塔顶分凝器操作温度以及氨溶液密度(在线密度计)，最终制成8％-16％浓度的氨水存于氨水储存罐中。
第三步，将第二步得到的氨水稀溶液经提升泵及喷枪雾化后喷入炉膛内进行脱硝反应，将经塔顶分凝器产生的气相产品NH3直接经引风机送入炉膛内，从而完成氨氮的回收利用。
第四步，进入汽提塔的废水通过换热冷却后进入上流式厌氧污泥床UASB及渗滤液后处理系统进行处理。
其中氨气喷入的温度控制在850℃-1050℃,停留时间控制在0.5s，氨氮比控制在1.2-1.5左右。
实施例2：如图1所示，以处理能力500t/d的大型垃圾焚烧炉为例，额定工况下正常运行，其配套的余热锅炉出口处烟气流量约(80000-100000)Nm3/h，温度约190-240℃，同时烟气污染物中氮氧化合物浓度约为300-400mg/Nm3(NO占92.5％，NO2占7.5％),经理论计算脱硝率为60％所需要16％浓度的氨水约126kg/h，而对于处理能力500t的生活垃圾，设计垃圾渗滤液量一般为250t/d，氨氮含量约在1000mg/L，经汽提塔收集氨气含量约在10.3kg/h，配制成16％浓度的氨水约64.4kg/h，不能满足烟气脱硝用的氨水量。因此对于250t/d产生量、氨氮含量约在1000mg/L的垃圾渗滤液需先经上流式厌氧污泥床UASB反应后，将有机氮分解，提高氨氮浓度至2000mg/l，才能满足烟气脱硝所需的氨水含量。
如图1所示，一种利用垃圾渗滤液中的氨进行垃圾焚烧烟气脱硝的方法。包括上流式厌氧污泥床UASB1，调节池2，换热器3，汽提塔4，塔顶分凝器5，氨水储存罐6，氨水提升泵7，SNCR装置8，碱液罐9，碱液计量泵10，余热回收器11，渗滤液后处理系统12，鼓风机13。
经过预处理的垃圾渗滤液先通入上流式厌氧污泥床UASB 1中，经厌氧反应，分解有机氮，提高氨氮浓度后通入调节池2中，然后将碱液罐9中4％氢氧化钠经碱液计量泵10提升至调节池2中并调节pH到10以上；将调节好pH的废水经过换热器3后提升至汽提塔4，水流自塔顶向下流动，通过填料或分布器与塔底通入的高温蒸汽逆流接触，在碱性、高温条件和动力作用下，加速废水中游离NH3的转化和生成，废水中氨含量逐渐降低；从汽提塔顶部排出的含氨蒸汽进入塔顶分凝器5中进行冷凝，控制塔顶分凝器操作温度以及氨溶液密度(在线密度计)，制成氨水浓度为8％-16％的稀溶液，并储存于氨水储罐6中；将得到的氨水稀溶液经氨水提升泵7及SNCR脱硝装置8喷入炉膛内进行脱硝反应；将塔顶分凝器5产生的气相产品NH3经风机13直接送入炉膛内，从而完成氨氮的回收利用；塔底流出的脱氨后废水经过换热器3和余热回收器11后进入渗滤液后处理系统12中进行处理。
第一步，经上流式厌氧污泥床UASB厌氧处理后的垃圾渗滤液加入调节池中，通过4％氢氧化钠调节pH到10以上。
第二步，将调节好pH的废水送入汽提脱氨塔，水流自塔顶向下流动，通过填料或分布器与塔底通入的高温蒸汽逆流接触，在碱性、高温条件和动力作用下，加速废水中游离NH3的转化和生成，废水中氨含量逐渐降低，从汽提塔顶部排出的含氨蒸汽在塔顶分凝器中进行冷凝，控制塔顶分凝器操作温度以及氨溶液密度(在线密度计)，最终制成8％-16％浓度的氨水存于氨水储罐中。
第三步，将第二步得到的氨水稀溶液经提升泵及喷枪雾化后喷入炉膛内进行脱硝反应，经塔顶分凝器产生的气相产品NH3经风机送入炉膛内，从而完成氨氮的回收利用。
第四步，经过汽提塔的废水通过换热冷却后进入渗滤液后处理系统。
其中氨气喷入的温度控制在850℃-1050℃,停留时间控制在0.5s，氨氮比控制在1.2-1.5左右。
如上所述，对本发明的实施例进行了详细地说明，但是只要实质上没有脱离本发明的发明点及效果可以有很多的变形，这对本领域的技术人员来说是显而易见的。因此，这样的变形例也全部包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种利用垃圾渗滤液中的氨进行垃圾焚烧烟气脱硝的方法，其特征在于包括上流式厌氧污泥床UASB、调节池、换热器、汽提塔、塔顶分凝器、氨水储罐、氨水提升泵、SNCR脱硝装置、碱液罐、碱液计量泵、余热回收器、渗滤液后处理系统、引风机；
经过预处理的渗滤液先进入调节池将废水pH调到10以上，再经过换热器将废水温度升高至80℃，送入汽提塔中，水流自塔顶向下流动，通过填料或分布器与塔底通入的高温蒸汽逆流接触；
在碱性、高温条件和动力作用下，水中游离NH3的不断转化和生成，使渗滤液中氨含量逐渐降低，含氨蒸汽从汽提塔顶部排出，经过塔顶分凝器后生成氨水；
通过控制氨水回流量和塔顶分凝器运行温度，最终制成8%-16%浓度的氨水并存于氨水储存罐中，输送至SNCR脱硝装置中利用；
分凝器产生的气相氨气能够通过引风机直接吹送至炉膛进行脱硝反应；
汽提塔出水经过余热回收和中和后进入渗滤液后处理系统继续处理至达标排放；
预处理的渗滤液氨氮含量较低时，先进入上流式厌氧污泥床UASB将有机氮转化成氨氮，提高氨氮浓度后再进行脱氨和氨回收，最后完成氨氮的回收利用和渗滤液的达标排放，当渗滤液中氨氮浓度≥2000mg/L时，直接进入调节池；当氨氮浓度<2000mg/L时，经上流式厌氧污泥床UASB厌氧分解有机氮提高氨氮浓度，然后进入调节池。
2.根据权利要求1所述的一种利用垃圾渗滤液中的氨进行垃圾焚烧烟气脱硝的方法，其特征在于调节池中设有pH计、搅拌器，并且设有碱液自动投加装置；氨水储存罐设有在线密度仪。
3.根据权利要求1所述的一种利用垃圾渗滤液中的氨进行垃圾焚烧烟气脱硝的方法，其特征在于氨水储存罐的出口通过提升泵连接喷枪，喷枪伸入焚烧炉膛或烟道中。
4.根据权利要求1所述的一种利用垃圾渗滤液中的氨进行垃圾焚烧烟气脱硝的方法，其特征在于塔顶分凝器产生的液相产品氨水和气相产品（NH3）分别通过泵和风机送入焚烧炉中。
5.根据权利要求1所述的一种利用垃圾渗滤液中的氨进行垃圾焚烧烟气脱硝的方法，其特征在于配制氨水时，通过控制冷凝氨水回流量、塔顶分凝器运行温度以及储存罐中的在线密度仪来调节。
6.一种如权利要求1-5中任意一项所述的利用垃圾渗滤液中的氨进行垃圾焚烧烟气脱硝的方法，其特征在于包括以下步骤：
第一步，经过预处理的垃圾渗滤液通入调节池中，通过4%氢氧化钠调节pH到10以上；
第二步，将调节好pH的废水送入汽提塔，水流自塔顶向下流动，通过填料或分布器与塔底通入的高温蒸汽逆流接触，在碱性、高温条件和动力作用下，加速废水中游离NH3的转化和生成，废水中氨含量逐渐降低，
从汽提塔顶部排出的含氨蒸汽在塔顶分凝器中进行冷凝，控制冷凝液回流量、塔顶分凝器运行温度以及氨在线密度计，最终制成8%-16%浓度的氨水存于氨水储存罐中；
第三步，将第二步得到的氨水稀溶液经提升泵及喷枪雾化后喷入炉膛内进行脱硝反应，经塔顶分凝器产生的气相产品NH3由引风机直接送至炉膛进行脱硝反应；
第四步，经上流式厌氧污泥床UASB处理进入汽提塔的废水通过余热回收和中和后进入渗滤液后处理系统；未经上流式厌氧污泥床UASB处理进入汽提塔的废水通过余热回收和中和后进入上流式厌氧污泥床UASB及渗滤液后处理系统。
7.根据权利要求6所述的一种利用垃圾渗滤液中的氨进行垃圾焚烧烟气脱硝的方法，其特征在于第一步中当渗滤液氨氮浓度较高时，渗滤液直接超越进入调节池，当渗滤液浓度较低时，首先经上流式厌氧污泥床UASB，然后进入调节池。
8.根据权利要求6所述的一种利用垃圾渗滤液中的氨进行垃圾焚烧烟气脱硝的方法，其特征在于第二步中的氨水储存罐要保证锅炉满负荷脱硝运行7-14天的量；
第三步中氨气喷入的温度控制在850℃-1050℃,停留时间控制在0.5s，NH3/NOx氨氮比控制在1.2-1.5。
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