CN112551776B - 一种高浓度氨氮废水处理设备及工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及污水处理技术领域技术领域，具体来说是一种高浓度氨氮废水处理设备及工艺，设备包括过滤池、高效混凝沉淀器、碱式氨水制备池、第一换热器、升温水池、超声波吹脱塔、风机、第二换热器、氨气吸收塔、汽提塔、氨水储罐、化学沉淀池；本发明提供了一种能够兼顾流程简单、技术成熟、控制方便以及无二次污染的高浓度氨氮废水处理工艺，且通过对氨气的收集，便于得到再利用的氨水。
Description
技术领域
本发明涉及污水处理技术领域，具体来说是一种高浓度氨氮废水处理设备及工艺。
背景技术
氨氮废水来源甚广且排放量大，如化肥、焦化、石化、制药、食品、垃圾填埋场等均产生大量高浓度氨氮废水。大量氨氮废水排入水体不仅引起水体营养化、造成水体黑臭，而且将增加给水处理的难度和成本，甚至对人群及生物产生毒害作用。水。如何预防和消除氨氮对生态环境的影响是目前水处理研究工作者的主要任务之一。
氨氮废水可分高浓度氨氮废水(≥500mg/L)和低浓度氨氮废水(≤500mg/L)，工厂排出的废水中氨氮的含量更多，目前许多高浓度的工业氨氮废水通常采用的处理方法是先对废水进行预处理降低氨氮浓度，然后再采用生化法处理，这对盐含量低、有机物浓度高、可生化性强的废水是行之有效的，但是，这对生化性较好的废水处理效果较好，但对可生化性差的废水则难以凑效，且操作复杂，处理周期长，废水处理工程投资较大。
现有技术中除了通过生化法处理废水以外，还有离子交换设备、吸附设备、折点氯化设备等，目前仅使用其中一种设备单独处理高浓度氨氮废水，不仅难以保证废水达到排放标准，而且易于造成二次污染，因此目前还没有一种能够兼顾流程简单、技术成熟、控制方便以及无二次污染的技术。
发明内容
针对上述现有技术的不足，本发明的目的是提供一种高浓度氨氮废水处理设备及工艺，本发明提供了一种能够兼顾流程简单、技术成熟、控制方便以及无二次污染的高浓度氨氮废水处理工艺，且通过对氨气的收集，便于得到再利用的氨水。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种高浓度氨氮废水处理设备，包括：过滤池、高效混凝沉淀器、碱式氨水制备池、第一换热器、升温水池、超声波吹脱塔、风机、第二换热器、氨气吸收塔、汽提塔、氨水储罐、化学沉淀池；
所述过滤池通过管道分别与所述风机及所述高效混凝沉淀器贯通连接；
所述风机、所述汽提塔的气体入口、所述超声波吹脱塔的气体出口、所述第二换热器、所述氨气吸收塔及所述氨水储罐依次连通；
所述高效混凝沉淀器、所述碱式氨水制备池、所述第一换热器及所述超声波吹脱塔依次连通；所述第一换热器与所述升温水池连通；
所述超声波吹脱塔的出液端与所述汽提塔连通；所述汽提塔上连通所述化学沉淀池；
所述碱式氨水制备池上设置有用于添加烧碱和氢氧化钙的加料口，所述化学沉淀池上设置有用于污水排出的排放口和用于加入沉淀剂的入料口。
本发明还保护了一种高浓度氨氮废水处理设备的处理工艺，包括如下步骤：
步骤1、利用所述过滤池对高浓度氨氮废水进行过滤处理，得到的滤液为物料A；
步骤2、利用所述高效混凝沉淀器对物料A中的胶体和悬浮物进行沉淀处理，得到的上清液为物料B；
步骤3、利用所述碱式氨水制备池对物料B进行碱化，得到物料C；
步骤4、利用所述升温水池内的水为所述物料C升温；
步骤5、利用所述第一换热器将所述升温水池内的水与物料C发生热交换；
步骤6、利用所述超声波吹脱塔对物料C脱氨，得到氨气Ⅰ和低浓度氨水；
步骤7、利用所述风机将物料A中含有的氨气Ⅱ收集；
步骤8、利用所述汽提塔收集氨气Ⅱ和低浓度氨水，并通过汽提的方式得到氨气Ⅲ和物料D；
步骤9、利用所述氨气吸收塔收集氨气Ⅰ和氨气Ⅲ；
步骤10、利用所述第二换热器将氨气Ⅰ和氨气Ⅲ的混合气与氨气Ⅱ进行热交换；
步骤11、利用所述氨水储罐将氨气Ⅰ和氨气Ⅲ与水混合，并制得再利用的氨水；
步骤12、利用所述化学沉淀池将物料D中的OH-进行沉淀，得到达到排放标准的污水。
优选的，所述高浓度氨氮废水的处理方法具体为：
将高浓度氨氮废水进入用于杂质过滤的所述过滤池后，得到物料A，所述物料A中游离的氨气Ⅱ经由所述风机输送至所述第一换热器内，并在所述第一换热器内与混合气进行热交换，混合气包括所述超声波吹脱塔出口的氨气Ⅰ和所述汽提塔出口的氨气Ⅲ；
所述物料A中的溶液进入至用于对胶体和悬浮物沉淀的所述高效混凝沉淀器内净化，并得到物料B，物料B进入至所述碱式氨水制备池内实现物料B的碱化，并得到物料C，物料C在所述第一换热器和所述升温水池的作用下升温，然后进入所述超声波吹脱塔内进行一次脱氨反应，得到氨气Ⅰ和低浓度氨水；
低浓度氨水和氨气Ⅱ排入至所述汽提塔内进行二次脱氨反应，得到氨气Ⅲ和物料D，氨气Ⅲ和氨气Ⅰ的混合气经热交换后升温，混合气再经由所述氨气吸收塔吸收后，排入至所述氨水储罐内储存；
物料D进入至所述化学沉淀池内沉淀后，得到达到排放标准的污水。
优选的，所述碱式氨水制备池中的pH需达到10.5-12。
优选的，所述氨氮废水的含氨氮量为10000-30000mg/L。
优选的，所述超声波吹脱塔内的气液比为3000-5000:1，超声波功率300W-900W，处理时间为50-90min，水力负荷为2.5-5m3/(m2.h)，温度为30±5℃。
优选的，所述汽提塔的蒸汽单耗为30-50kg蒸汽/吨废水。
与现有技术相比，本发明具有的有益效果是：
1、本发明的创造性在于把高浓度的氨氮废水进行高效的处理，使得氨水中铵离子(NH4 +)以游离氨(NH3)的状态大量溢出，实现了高浓度的氨氮废水的高效处理。
2、本发明的工作原理为：将经过滤和沉降后的氨水调节pH，使得NH3+H2O＝＝NH4 ++OH-的化学平衡向氨气的方向移动，在经由第一换热器升温后，于超声波吹脱塔内实现了氨气和水的高效分离，进而有效降低高浓度氨氮废水中的氨氮含量，得到溢出的氨气Ⅰ和低浓度氨水，此时将低浓度氨水排入至汽提塔内，位于汽提塔内的低浓度氨水的温度和pH与超声波吹脱塔内相似，因此无需进行二次条件的调整；
为了提升汽提塔内的气体效率，将未经处理的高浓度氨氮废水中的氨气Ⅱ先收集并排入至汽提塔内与低浓度氨水混合，此时在汽提塔内进行二次脱氮的高效分离，得到氨气Ⅲ和达到排放标准的污水；
氨气Ⅲ与氨气Ⅰ混合后经由氨气吸收塔吸收，排入至氨水储罐内与水混合，得到可二次利用的氨水。
附图说明
图1为本发明一种高浓度氨氮废水处理设备及工艺的工艺流程图。
附图标记说明：
1、过滤池；2、高效混凝沉淀器；3、碱式氨水制备池；4、第一换热器；5、升温水池；6、超声波吹脱塔；7、风机；8、第二换热器；9、氨气吸收塔；10、汽提塔；11、氨水储罐；12、化学沉淀池。
具体实施方式
下面结合本发明实施例，用以较佳的实施例及附图配合详细的说明。
实施例1
一种高浓度氨氮废水处理设备，包括：
过滤池1、高效混凝沉淀器2、碱式氨水制备池3、第一换热器4、升温水池5、超声波吹脱塔6、风机7、第二换热器8、氨气吸收塔9、汽提塔10、氨水储罐11、化学沉淀池12；
所述过滤池1通过管道分别与所述风机7及所述高效混凝沉淀器2贯通连接；
所述风机7、所述汽提塔10的气体入口、所述超声波吹脱塔6的气体出口、所述第二换热器8、所述氨气吸收塔9及所述氨水储罐11依次连通；
所述高效混凝沉淀器2、所述碱式氨水制备池3、所述第一换热器4及所述超声波吹脱塔6依次连通；所述第一换热器4与所述升温水池5连通；
所述超声波吹脱塔6的出液端与所述汽提塔10连通；所述汽提塔10上连通所述化学沉淀池12；
所述碱式氨水制备池3上设置有用于添加烧碱和氢氧化钙的加料口，所述化学沉淀池12上设置有用于污水排出的排放口和用于加入沉淀剂的入料口。
实施例2
一种利用实施例1设备处理高浓度氨氮废水的工艺，包括如下步骤：
将含氨氮量为10000mg/L的高浓度氨氮废水进入用于杂质过滤的所述过滤池1后，得到物料A，所述物料A中游离的氨气Ⅱ经由风机7输送至第二换热器8内，并在所述第二换热器8内与来自所述超声波吹脱塔6出口的氨气Ⅰ和所述汽提塔10出口的氨气Ⅲ的混合气进行热交换；
所述物料A中的溶液进入至用于对胶体和悬浮物沉淀的高效混凝沉淀器2内净化，并得到物料B，物料B进入至碱式氨水制备池3内实现物料B的碱化，pH达到10.5，并得到物料C，物料C在第一换热器4作用下升温，第一换热器4利用升温水池5的水辅助升温，升温水池5的水温为45℃，然后进入超声波吹脱塔6内进行一次脱氨反应，超声波吹脱塔6内的气液比为5000:1，超声波功率300W，处理时间为50min，水力负荷为2.5m3/(m2.h)，温度为35℃，得到氨气Ⅰ和低浓度氨水；
低浓度氨水和氨气Ⅱ排入至汽提塔10内进行二次脱氨反应，汽提塔10内的蒸汽单耗为30kg蒸汽/吨废水，得到氨气Ⅲ和物料D，氨气Ⅲ和氨气Ⅰ的混合气进入至第二换热器8内进行热交换，升温后的混合气经由氨气吸收塔9吸收后，排入至氨水储罐11内储存；
物料D进入至化学沉淀池12内沉淀后，得到达到排放标准的污水。
排放标准的污水中的含氨氮量为10mg/L。
实施例3
一种利用实施例1设备处理高浓度氨氮废水的工艺，包括如下步骤：
将含氨氮量为20000mg/L的高浓度氨氮废水进入用于杂质过滤的所述过滤池1后，得到物料A，所述物料A中游离的氨气Ⅱ经由风机7输送至第二换热器8内，并在所述第二换热器8内与来自所述超声波吹脱塔6出口的氨气Ⅰ和所述汽提塔10出口的氨气Ⅲ的混合气进行热交换；
所述物料A中的溶液进入至用于对胶体和悬浮物沉淀的高效混凝沉淀器2内净化，并得到物料B，物料B进入至碱式氨水制备池3内实现物料B的碱化，pH达到11.5，并得到物料C，物料C在第一换热器4作用下升温，第一换热器4利用升温水池5的水辅助升温，升温水池5的水温为55℃，然后进入超声波吹脱塔6内进行一次脱氨反应，超声波吹脱塔6内的气液比为4000：1，超声波功率:600W，处理时间为70min，水力负荷为3m3/(m2.h)，温度为30℃，得到氨气Ⅰ和低浓度氨水；
低浓度氨水和氨气Ⅱ排入至汽提塔10内进行二次脱氨反应，汽提塔10内的蒸汽单耗为40kg蒸汽/吨废水，得到氨气Ⅲ和物料D，氨气Ⅲ和氨气Ⅰ的混合气进入至第二换热器8内进行热交换，升温后的混合气经由氨气吸收塔9吸收后，排入至氨水储罐11内储存；
物料D进入至化学沉淀池12内沉淀后，得到达到排放标准的污水。
排放标准的污水中的含氨氮量为14mg/L。
实施例4
一种利用实施例1设备处理高浓度氨氮废水的工艺，包括如下步骤：
将含氨氮量为30000mg/L的高浓度氨氮废水进入用于杂质过滤的所述过滤池1后，得到物料A，所述物料A中游离的氨气Ⅱ经由风机7输送至第二换热器8内，并在所述第二换热器8内与来自所述超声波吹脱塔6出口的氨气Ⅰ和所述汽提塔10出口的氨气Ⅲ的混合气进行热交换；
所述物料A中的溶液进入至用于对胶体和悬浮物沉淀的高效混凝沉淀器2内净化，并得到物料B，物料B进入至碱式氨水制备池3内实现物料B的碱化，pH达到12，并得到物料C，物料C在第一换热器4作用下升温，第一换热器4利用升温水池5的水辅助升温，升温水池5的水温为60℃，然后进入超声波吹脱塔6内进行一次脱氨反应，超声波吹脱塔6内的气液比为3000:1，超声波功率900W，处理时间为90min，水力负荷为5m3/(m2.h)，温度为25℃，得到氨气Ⅰ和低浓度氨水；
低浓度氨水和氨气Ⅱ排入至汽提塔10内进行二次脱氨反应，汽提塔10内的蒸汽单耗为50kg蒸汽/吨废水，得到氨气Ⅲ和物料D，氨气Ⅲ和氨气Ⅰ的混合气进入至第二换热器8内进行热交换，升温后的混合气经由氨气吸收塔9吸收后，排入至氨水储罐11内储存；
物料D进入至化学沉淀池12内沉淀后，得到达到排放标准的污水。
排放标准的污水中的含氨氮量为18mg/L。
下面对实施例2-实施例4的样品在处理0.5h-1.5h内的物料D中含氨氮量进行测定，并具体计算了氨氮量转化率，氨氮量转化率的计算方法如下：
具体测定结果如表1所示：
表1不同时间条件下的物料D中含氨氮量测试结果
由表1结果表明，于1.5h后，氨氮废水基本已经处理完成，且氨氮量转化率均达到了98％以上，不仅实现了氨氮的回收二次利用，而且有效处理了高浓度氨氮废水。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (7)
1.一种高浓度氨氮废水处理设备，其特征在于，包括：过滤池(1)、高效混凝沉淀器(2)、碱式氨水制备池(3)、第一换热器(4)、升温水池(5)、超声波吹脱塔(6)、风机(7)、第二换热器(8)、氨气吸收塔(9)、汽提塔(10)、氨水储罐(11)、化学沉淀池(12)；
所述过滤池(1)通过管道分别与所述风机(7)及所述高效混凝沉淀器(2)贯通连接；
所述风机(7)与所述第二换热器(8)冷侧、所述汽提塔(10)气体入口依次连通，所述超声波吹脱塔(6)的气体出口与所述第二换热器(8)热侧、所述氨气吸收塔(9)、所述氨水储罐(11)依次连通；
所述高效混凝沉淀器(2)、所述碱式氨水制备池(3)、所述第一换热器(4)及所述超声波吹脱塔(6)依次连通；所述第一换热器(4)与所述升温水池(5)连通；
所述超声波吹脱塔(6)的出液端与所述汽提塔(10)连通；所述汽提塔(10)上连通所述化学沉淀池(12)；
所述碱式氨水制备池(3)上设置有用于添加烧碱和氢氧化钙的加料口，所述化学沉淀池(12)上设置有用于污水排出的排放口和用于加入沉淀剂的入料口。
2.根据权利要求1所述的一种高浓度氨氮废水处理设备的处理工艺，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1、利用所述过滤池(1)对高浓度氨氮废水进行过滤处理，得到的滤液为物料A；
步骤2、利用所述高效混凝沉淀器(2)对物料A中的胶体和悬浮物进行沉淀处理，得到的上清液为物料B；
步骤3、利用所述碱式氨水制备池(3)对物料B进行碱化，得到物料C；
步骤4、利用所述升温水池(5)内的水为所述物料C升温；
步骤5、利用所述第一换热器(4)将所述升温水池(5)内的水与物料C发生热交换；
步骤6、利用所述超声波吹脱塔(6)对物料C脱氨，得到氨气Ⅰ和低浓度氨水；
步骤7、利用所述风机(7)将物料A中含有的氨气Ⅱ收集；
步骤8、利用所述汽提塔(10)收集氨气Ⅱ和低浓度氨水，并通过汽提的方式得到氨气Ⅲ和物料D；
步骤9、利用所述氨气吸收塔(9)收集氨气Ⅰ和氨气Ⅲ；
步骤10、利用所述第二换热器(8)将氨气Ⅰ和氨气Ⅲ的混合气与氨气Ⅱ进行热交换；
步骤11、利用所述氨水储罐(11)将氨气Ⅰ和氨气Ⅲ与水混合，并制得再利用的氨水；
步骤12、利用所述化学沉淀池(12)将物料D中的OH-进行沉淀，得到达到排放标准的污水。
3.根据权利要求2所述的一种高浓度氨氮废水处理设备的处理工艺，其特征在于，所述高浓度氨氮废水的处理方法具体为：
将高浓度氨氮废水进入用于杂质过滤的所述过滤池(1)后，得到物料A，所述物料A中游离的氨气Ⅱ经由所述风机(7)输送至所述第二换热器(8)内，并在所述第二换热器(8)内与混合气进行热交换，混合气包括所述超声波吹脱塔(6)出口的氨气Ⅰ和所述汽提塔(10)出口的氨气Ⅲ；
所述物料A中的溶液进入至用于对胶体和悬浮物沉淀的所述高效混凝沉淀器(2)内净化，并得到物料B，物料B进入至所述碱式氨水制备池(3)内实现物料B的碱化，并得到物料C，物料C在所述第一换热器(4)和所述升温水池(5)的作用下升温，然后进入所述超声波吹脱塔(6)内进行一次脱氨反应，得到氨气Ⅰ和低浓度氨水；
低浓度氨水和氨气Ⅱ排入至所述汽提塔(10)内进行二次脱氨反应，得到氨气Ⅲ和物料D，氨气Ⅲ和氨气Ⅰ的混合气经热交换后升温，混合气再经由所述氨气吸收塔(9)吸收后，排入至所述氨水储罐(11)内储存；
物料D进入至所述化学沉淀池(12)内沉淀后，得到达到排放标准的污水。
4.根据权利要求3所述的一种高浓度氨氮废水处理设备的处理工艺，其特征在于，所述碱式氨水制备池(3)中的pH需达到10.5-12。
5.根据权利要求3所述的一种高浓度氨氮废水处理设备的处理工艺，其特征在于，所述氨氮废水的含氨氮量为10000-30000mg/L。
6.根据权利要求3所述的一种高浓度氨氮废水处理设备的处理工艺，其特征在于，所述超声波吹脱塔(6)内的气液比为3000-5000:1，超声波功率300W-900W，处理时间为50-90min，水力负荷为2.5-5m3/(m2·h)，温度为30±5℃。
7.根据权利要求3所述的一种高浓度氨氮废水处理设备的处理工艺，其特征在于，所述汽提塔(10)内的蒸汽单耗为30-50kg蒸汽/吨废水。
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