申请日2012.11.07
公开(公告)日2013.02.13
IPC分类号C02F101/16; C02F9/10
摘要
本发明涉及一种高浓度含氨废水的脱氨方法与装置。通过加热方式对高浓度含氨原水进行蒸馏得到含氨浓度低于高浓度含氨原水的低浓度含氨废水的蒸氨工序;对所述蒸氨工序得到的低浓度含氨废水通过空气吹脱进一步除去溶解于所述废水中氨的空气吹脱工序。装置至少由蒸氨塔、空气吹脱塔、蒸氨塔与空气吹脱塔之间的低浓度含氨废水连接管路组成;蒸氨塔底部的低浓度含氨废水出口侧与空气吹脱塔含氨废水入口侧相连接。通过蒸氨塔与空气吹脱塔的串联使用，能够实现高浓度段废水的高效脱氨和低浓度段废水的低成本脱氨，达到整体工艺的高效率，低成本。
权利要求书
1.一种高浓度含氨废水的除氨方法，其特征在于至少由如下工序组成;
(1)通过加热方式对高浓度含氨原水进行蒸馏得到含氨浓度低于含氨原水的低浓度含 氨废水的蒸氨工序;
(2)对所述蒸氨工序(1)得到的低浓度含氨废水通过空气吹脱进一步除去溶解于所述 废水中氨的空气吹脱工序。
2.如权利要求1所述的高浓度含氨原水的除氨方法，其特征是在蒸氨工序前对含氨原水进行 超声波处理。
3.如权利要求1所述的高浓度含氨原水的除氨方法，其特征是在空气吹脱工序之前对低浓度 含氨废水进行超声波处理。
4.如权利要求1所述的除氨方法，其特征在空气吹脱工序，吹脱过程产生的含氨废气送入酸 吸收工序将吹脱工序产生的废气中的氨除去，除去氨后的废空气或再返回到所述空气吹脱 工序(2)循环吹脱，或直接放散于大气。
5.实现权利要求1所述方法的装置，其特征在于至少由蒸氨塔、空气吹脱塔、蒸氨塔与空气 吹脱塔之间的低浓度含氨废水连接管路组成;蒸氨塔底部的低浓度含氨废水出口侧与空气 吹脱塔含氨废水入口侧相连接。
6.实现权利要求2所述方法的装置，其特征是在蒸氨塔前的高浓度含氨原水管路上设置有超 声波处理器，该处理器的液体入口与高浓度含氨原水来液管相连接，处理器的出口与蒸氨 塔的高浓度含氨原水入口相连接;超声波处理器顶部与蒸氨塔顶部相连通。
7.实现权利要求3所述方法的装置，其特征是在空气吹脱塔前的低浓度含氨废水管路上设置 有超声波处理器，该处理器的液体入口与蒸氨塔底部的低浓度含氨废水出口侧相连接，处 理器的出口与空气吹脱塔的低浓度含氨废水入口侧相连接。
8.实现权利要求4所述方法的装置，其特征在于至少由空气吹脱塔气体出口排出的含氨废空 气的酸吸收塔、和所述空气吹脱塔气体排出口与酸吸收塔的含氨废空气入口间的连接管路 组成;所述酸吸收塔的净化空气出口或与空气吹脱塔的空气入口相连接，或直接与大气相 通。
9.如权利要求6和7所述的装置，其特征在于超声波处理器中，超声波作用面的声能密度为 0.5-3.0W/cm2，作用时间为0.1-2.0分钟。
说明书
高浓度含氨废水的脱氨方法与装置
技术领域
本发明涉及一种采用空气吹脱方法与蒸氨方法相结合的方式去除高浓度含氨原水 中所含氨的方法和装置，属于节能及环保领域，特别是焦化行业剩余氨水的高浓度含氨 废水的脱氨方法与装置。
背景技术
在工业领域，特别是焦化行业每年约排放出数千万立方米的含氨废水，废水水质复 杂，组分种类繁多且污染物浓度较高，除含有氨、氰、硫氰根等无机污染物外，还含有 酚、油类和其他稠环芳烃化合物等，是目前较难处理的废水之一。其中主要污染物氨氮 含量高达3000-4000mg/L。通常，含氨废水经过生物处理达到排放标准后外排或回用。 但高浓度的含氨原水直接进入生化系统会影响其操作稳定性和处理效果，所以，高浓度 含氨原水必须经过脱氨处理后才能进入生物处理系统。
在脱氨工艺中，水蒸气蒸氨因其工艺成熟而简单，投资省，安全可靠性高而被广泛 采用。但是过程蒸汽耗量大，处理成本高。因此，开发蒸汽消耗少，处理成本低的脱氨 技术与设备，对于焦化行业降低处理成本，提高经济效益就显得非常重要。
发明内容
本发明的目的在于对高浓度含氨废水，在高浓度含氨段采用蒸汽蒸氨，在废水的低 浓度段采用空气吹脱，达到低能耗去除高浓度含氨中氨的目的。与只采用蒸氨法脱氨相 比，本方法能够大幅降低蒸氨的水蒸气消耗量，达到节能和降低处理成本的目的。
本发明是采用如下技术方案实现的：
高浓度含氨原水通过如下两个工序进行处理得到所要求的含氨处理废水。
(1)通过加热方式对高浓度含氨原水进行蒸馏得到含氨浓度低于高浓度含氨原水 的低浓度含氨废水的蒸氨工序;
(2)对所述蒸氨工序(1)得到的低浓度含氨废水通过空气吹脱进一步除去溶解于 所述废水中氨的空气吹脱工序。
本发明者对高浓度原水如3500mg/L的焦化剩余氨水进行蒸馏脱氨实验的结果证实 蒸出单位氨气所需的蒸汽随着废水中氨浓度的降低而增加，特别是当废水中的氨浓度低 于1000mg/L后，蒸出单位氨的蒸汽消耗急剧升高。而对1000mg/L以下的废水进行空 气吹脱脱氨则成本远低于蒸汽脱氨。所以，本发明通过对高含氨废水用蒸汽蒸出大量的 氨，使原水由高浓度含氨废水变成低浓度含氨废水;再对蒸氨工序得到的低浓度含氨废 水通过空气吹脱进一步去除废水中的氨，得到达到要求的处理废水，能够大幅降低蒸汽 的消耗量，达到节能的目的。
本发明所述高浓度含氨段与低浓度含氨段是指同一种废水的不同处理阶段所具有 的含氨浓度，即，通过蒸氨后废水的含氨浓度就会降低，与原水的含氨浓度相比就属于 低浓度段，相对于蒸氨后的废水含氨浓度，其原水的含氨浓度就属于高浓度。在实际应 用中，考虑到经济可行性，本发明以含氨浓度在1000mg/L以上的废水称为高浓度含氨 废水。
在所述蒸氨工序前对高浓度含氨原水进行超声波处理，之后将其送入蒸氨塔进行蒸 氨。经超声波处理可以促进剩余氨水中焦油和各种组分的溶解，有利于后续操作。并且 在高浓度条件下可以在很短时间内使氨迅速挥发出来，直接将其与蒸氨塔顶氨气汇合， 从而降低蒸氨负荷和能耗。通常，在蒸氨之前需要向高浓度含氨原水中加入碱提高pH 值，所以，超声波处理设置在与碱混合之后，进入蒸氨过程之前，更有利于碱的混合、 焦油等的溶解和氨的挥发。
在所述的空气吹脱工序之前对蒸氨过程排出的低浓度含氨废水进行超声波处理，进 一步促进含氨废水中难溶解组分的溶解，提高后续操作的稳定性和效果。
所述吹脱过程产生的含氨废气送入酸吸收工序将吹脱工序产生的废气中的氨除去， 除去氨后的除氨净化空气或再返回到所述空气吹脱工序(2)循环吹脱，或直接放散于 大气。在空气吹脱过程中产生含氨浓度比较高的废气，若直接排入大气则会造成二次污 染，因此必须对其废气进行净化。通过酸吸收净化含氨废气，可以得到含氨的盐，如用 硫酸作吸收剂则可得到硫酸铵，作为化学肥料使用。作为吸收剂的酸，可以使用硫酸、 硝酸、盐酸或有机酸，也可以使用这些酸的混合物，可以根据其价格和吸收效果依具体 情况选择。经酸吸收净化后的气体处于水分饱和状态，温度也较高，如果返回吹脱塔循 环吹脱使用，则可减少吹脱过程中水分蒸发带来的废水的温度下降导致的吹脱效果的下 降。当然，循环使用会使系统的操作变得复杂一些，因此，也可选择含氨废气通过净化 后直接排入大气的方法，这方面可以根据具体情况选定。
实现上述蒸氨和空气吹脱低成本去除高浓度含氨原水中氨的装置，至少由蒸氨塔、 空气吹脱塔、蒸氨塔与空气吹脱塔之间的低浓度含氨废水连接管路组成;蒸氨塔底部的 低浓度含氨废水出口侧与空气吹脱塔含氨废水入口侧相连接。通过蒸氨塔与空气吹脱塔 的串联使用，能够实现高浓度段废水的高效脱氨和低浓度段废水的低成本脱氨，达到整 体工艺的高效率，低成本。
实现所述高浓度含氨原水的超声波处理方法的装置，是在蒸氨塔前的高浓度含氨废 水管路上设置有超声波处理器，该处理器的液体入口与高浓度含氨原水来液管相连接， 处理器的出口与蒸氨塔的高浓度含氨原水入口相连接;超声波处理器顶部与蒸氨塔顶部 相连通。通过超声波处理器在进入蒸氨塔前管路上的设置实现了超声波处理促进焦油等 的溶解和氨的挥发。对于pH值低于10的含氨废水，通常都需要加入碱提高pH值，在 这种情况下就要将超声波布置在加碱混合器之后，以提高碱与废水的混合效果、焦油等 的溶解和氨的挥发效果。超声波处理器顶部与蒸氨塔顶部相连通，可以实现超声波处理 器中挥发的氨不进入蒸氨塔，而直接与蒸氨塔顶蒸出来的氨混合后导入下一个工序，从 而实现降低蒸氨负荷和能耗的目的。
实现所述蒸氨后低浓度含氨废水的超声波处理方法的装置，是在空气吹脱塔前的低 浓度含氨废水管路上设置有超声波处理器，该处理器的液体入口与蒸氨塔底部的低浓度 含氨废水出口侧相连接，处理器的出口与空气吹脱塔的低浓度含氨废水入口侧相连接。 在空气吹脱工序之前对蒸氨过程排出的低浓度含氨废水进行超声波处理，进一步促进含 氨废水中难溶解组分的溶解，提高后续操作的稳定性和效果。
实现所述吹脱过程所产生含氨废气的净化方法的装置，至少由空气吹脱塔气体出口 排出的含氨废空气的酸吸收塔、及所述空气吹脱塔气体排出口与酸吸收塔的含氨废空气 入口间的连接管路组成;所述酸吸收塔的净化空气出口或与空气吹脱塔的空气入口相连 接，或直接与大气相通。通过空气吹脱塔与酸吸收塔的串联使用，能够实现含氨废气的 高效脱氨净化和资源回收。
实现所述超声波处理的超声波处理器，其特征在于超声波作用面的声能密度为 0.5-3W/cm2，作用时间为0.1-2分钟。通过这样低能量密度超声波的短时间作用，可以 用很小的超声波设备达到促进焦油等的溶解和氨的挥发的目的。而且低能量密度超声波 的对废水的声波作用机构所受振动的材料应力小，寿命长，不仅降低设备成本，还能减 少设备的更换维修频率，提高设备的利用率和增长稳定操作时间。
在实际工程中，通常蒸氨塔底部排出的废水温度较高，将其与原水换热可以起到提 高原水温度，节省蒸汽的作用。超声波处理器位置的设置可根据温度不同安装在原水升 温前，或设置在升温后。如原水温度升温后大于65℃，则安装在升温前较好;若升温后 小于65℃，则安装在升温后较好。对高浓度含氨原水进行升温的装置，采用现有的热交 换器即可。调节原水pH值的碱液，一般采用30%NaOH溶液，但也可根据实际情况选 择碱浓度。由于蒸氨工序前进行超声波挥发出的氨气和蒸氨塔中排出的氨气气量大、浓 度高，可以将其送入到煤气处理系统中，进入煤气脱氨工序;也可以送入吹脱塔废气的 酸吸收工序回收氨。从空气吹脱塔排出的氨气，也可以用水吸收废气去除其中的氨，但 含氨废水的后续处理困难，且效率较低，所以用酸溶液吸收效率高，且可回收产物，避 免氨水的利用或处理方面的困难。
本发明所述高浓度含氨原水的处理方法同样也适用于含氨液体中氨易挥发，液体主 体成分不易挥发的含氨混合液的脱氨，也适用于替代其他从液体中去除易挥发组分的现 有的单纯蒸馏方法。
本发明所述的高浓度含氨原水的去除方法和装置，将空气吹脱方法应用于蒸氨方法 之后，在含氨废水的高浓度含氨段采用蒸汽蒸氨实现了高效脱氨，在废水的低浓度含氨 段采用空气吹脱，实现了低能耗脱氨;并通过低能量密度极短时间的超声波预处理实现 了氨高效快速挥发和降低蒸氨负荷与能耗;通过吹脱废气的净化和循环使用，不仅降低 了成本而且也避免了氨对大气可能造成的二次污染。与传统的单独蒸氨法脱氨相比，本 方法能够大幅降低水蒸气消耗量，达到节能和降低处理成本的目的。
