申请日2014.02.21
公开(公告)日2015.08.26
IPC分类号C02F1/04
摘要
本发明涉及一种用于处理钛白工业废水的浓氨精馏装置，它包括预热器和汽提脱氨塔，所述汽提脱氨塔包括塔釜，所述塔釜从上往下分为精馏段、废水进料段、提留分离段和残液分离段，在所述塔釜内部设有穿流式塔板，在所述穿流式塔板上设有板式气体分离膜，在所述塔釜底部设有废水出口，在所述塔釜外部下方侧面设有高温蒸汽入口。本发明成本较低，氨氮转化效率高，处理后的废水无二次污染。
权利要求书
1.一种用于处理钛白工业废水的浓氨精馏装置，其特征在于： 它包括预热器(1)和汽提脱氨塔(2)，所述汽提脱氨塔(2)包括 塔釜(3)，所述塔釜(3)从上往下分为精馏段(4)、废水进料段 (5)、提留分离段(6)和残液分离段(7)，在所述塔釜(3)外部 侧面设有进水管(8)，在所述进水管(8)上部设有三个进水口(9)， 在所述塔釜(3)外部侧面另设有氨水回流管(10)，在所述塔釜(3) 内部设有穿流式塔板(11)，在所述穿流式塔板(11)上设有板式气 体分离膜(12)，所述穿流式塔板(11)由S型塔板基体(13)组成， 在所述S型塔板基体(13)上设有传质孔(14)，在所述塔釜(3) 顶部设有氨气出口(15)，在所述塔釜(3)底部设有废水出口(16)， 在所述塔釜(3)外部下方侧面设有高温蒸汽入口(17)。
2.根据权利要求1所述的用于处理钛白工业废水的浓氨精馏装 置，其特征在于：在所述塔釜(3)上部外侧设有温度表(18)和压 力表(19)。
3.根据权利要求1所述的用于处理钛白工业废水的浓氨精馏装 置，其特征在于：在所述塔釜(3)下部外侧设有第一液位计(20) 和第二液位计(21)。
4.根据权利要求1所述的用于处理钛白工业废水的浓氨精馏装 置，其特征在于：在所述塔釜(3)上部设有上部视镜(22)，在所 述塔釜(3)下部设有下部视镜(23)。
5.根据权利要求1所述的用于处理钛白工业废水的浓氨精馏装 置，其特征在于：在所述塔釜(3)旁设有预热器(1)，所述预热器 (1)通过管道与所述汽提脱氨塔(2)相连。
6.根据权利要求1所述的用于处理钛白工业废水的浓氨精馏装 置，其特征在于：所述板式气体分离膜(12)的膜壁孔径为 0.1nm-0.5nm。
说明书
一种用于处理钛白工业废水的浓氨精馏装置
技术领域
本发明涉及一种精馏装置，具体涉及一种处理钛白工业废水的浓 氨精馏装置。
背景技术
钛白粉(TiO2)是一种应用广泛、用量巨大的无机颜料或催化剂， 是一种大吨位的化工原料产品，作为脱硝催化剂钛白粉的生产，始终 伴随着大量废水处理问题。由于钛白粉生产过程中所排放的废水废渣 成分复杂且杂质多，最主要的是酸性废水，内含悬浮物、氨氮等;另 外包括烟尘、二氧化硫、硫酸雾及固体锅炉渣、粉煤灰、硫酸亚铁及 含水石膏泥等等。在生产工艺中，为了能使资源达到合理利用及废水 达标排放，必须选择一种行之有效的废水处理方法。
氨氮是控制水体含氮有机物污染和保护水生态系统的一个关键 水质指标，钛白粉工业废水的氨氮出水浓度在6000-20000mg/L，过 量氨氮排入水体将导致水体富营养化，降低水体观赏价值，并且被氧 化生成的硝酸盐和亚硝酸盐还会影响水生生物甚至人类的健康。
目前工业废水比较普遍使用的氨氮处理方法包括生物硝化/反硝 化工艺、氨吹脱工艺、折点加氯氧化工艺法、反渗透膜工艺以及离子 交换法等。但实现上述方法由于投资成本巨大，维护较为复杂且运行 费用较高，对环境造成二次污染等因素较少用于大规模工业污水处理 工程。常规氨氮吹脱工艺受水体内pH浓度及温度影响较大，当水体 内pH值小于11.5时，其游离态氨氮转化效率降低，无法起到很好的 降解效果，有一定的工程局限。
发明内容
发明目的：本发明的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一 种成本较低，氨氮转化效率高，处理后的废水无二次污染的处理钛白 工业废水的浓氨精馏装置。
技术方案：为了解决上述技术问题，本发明所述的一种用于处理 钛白工业废水的浓氨精馏装置，它包括预热器和汽提脱氨塔，所述汽 提脱氨塔包括塔釜，所述塔釜从上往下分为精馏段、废水进料段、提 留分离段和残液分离段，在所述塔釜外部侧面设有进水管，在所述进 水管上部设有三个进水口，在所述塔釜外部侧面另设有氨水回流管， 在所述塔釜内部设有穿流式塔板，在所述穿流式塔板上设有板式气体 分离膜，所述穿流式塔板由S型塔板基体组成，在所述S型塔板基体 上设有传质孔，在所述塔釜顶部设有氨气出口，在所述塔釜底部设有 废水出口，在所述塔釜外部下方侧面设有高温蒸汽入口。
在所述塔釜上部外侧设有温度表和压力表。
在所述塔釜下部外侧设有第一液位计和第二液位计。
在所述塔釜上部设有上部视镜，在所述塔釜下部设有下部视镜。
在所述塔釜旁设有预热器，所述预热器通过管道与所述汽提脱氨 塔相连。
所述板式气体分离膜的膜壁孔径为0.1nm-0.5nm。
本发明包括预热器、汽提脱氨塔两大部分。预热器设置有冷、热 水进出口;汽提脱氨塔自上而下依次包括精馏段、废水进料段、提留 分离段、残液分离段。顶部精馏段设置有氨蒸汽出口、氨水回流口、 穿流式塔板;废水进料段设置有废水入口，入口外与预热器相连接; 提留分离段设置有穿流式塔板、加热蒸汽入口;残液分离段设置有废 水出口在塔底部。氨水蒸汽出口位于精馏塔顶部，用于收集精馏塔顶 部纯度较高的氨蒸汽，氨水回流口提供塔板传质所需的液相量，精馏 段穿流式塔板完成精馏段的汽液传质，塔板上安装有特殊膜材料，提 高氨蒸汽的通透性，塔板上按规律布置一定数量的传质孔;废水进料 段位于塔体中上部，为精馏塔提供进料原液或热交换原液;提留分离 段穿流式塔板主要完成提留分离段的汽液传质，在加热蒸汽的作用下 加快氨蒸汽的转化，加热蒸汽入口是系统能量输入的进口，为精馏塔 的正常运行提供热交换能量;下部残液分离段的废水出口位于精馏塔 底部，用于排放处理后的废水。
本发明通过以下技术方案实现：废水通过管道进入塔斧，与汽提 脱氨塔内的热蒸汽结合形成氨/水蒸气气相，由于氨的相对挥发度大 于水，因此在蒸汽的作用下更多的氨进入气相，并与上一层S型塔板 流下的液体建立新的气液平衡，经过塔板上膜材料截留通透使气液相 平衡，气相中的氨浓度被不断提高，然后由塔顶进入冷凝器被完全液 化，液化的一部分浓氨被泵从冷凝器中通过塔顶打回到塔中以增加塔 体内部氨浓度，随着氨气不断挥发液化，塔体中废水氨浓度越来越低， 最终从废水出口排出，此时废水中的氨浓度已降低到达标排放的要 求。由于从废水出口排出的废水仍具有较大的热量，此时通过连接的 预热器，将排出的高温废水与原水进行换热，收集热量传送至塔斧减 少系统蒸汽的补给量。
本发明采用加热、汽提、精馏的技术，强化了废水中氨氮污染物 的脱除，实现废水与氨氮污染物的分离，同时强化了氨的纯化、提浓， 处理后废水中的氨氮污染物浓度低于国家一级排放标准(≤15ppm) 要求。
本发明在处理高浓氨氮钛白工业废水的全过程不设废气、废渣外 排口，全套设备实现氨氮污染物的资源化处理。
本发明操作简单，占地面积小，处理成本低，能够有效实现氨氮 污染物的高效去除，出水氨氮浓度可达到5-15ppm，可实现氨氮污染 物的资源化回收。
本发明采用的是一种低能耗蒸氨技术，相比较传统氨氮吹脱工艺 而言，改进了精馏装置(塔)内部的机械结构，通过合理的塔板布置 及塔板上膜材料的选择，使得塔内形成了多层气相传递，提高氨蒸汽 的通透性，达到氨氮污染物的精馏提纯。
本发明塔内采用多层穿流式S型膜材料塔板，可有效防治废水悬 浮物、结垢造成装置堵塞，从而提高钛白工业废水氨的回收率;膜材 料主要是板式气体分离膜，膜壁孔径为0.1nm-0.5nm，膜可承受温度 为-10-300℃。
本发明所述预热器设置有冷、热水进出口，氨水蒸汽出口位于精 馏塔顶部，用于收集精馏塔顶部纯度较高的氨蒸汽，氨水回流口提供 塔板传质所需的液相量，精馏段穿流式塔板完成精馏段的汽液传质， 塔板上安装有特殊膜材料，提高氨蒸汽的通透性，塔板上按规律布置 一定数量的传质孔。废水进料段废水入口位于塔体中上部，为精馏塔 提供进料原液或热交换原液。提留分离段穿流式塔板主要完成提留分 离段的汽液传质，在加热蒸汽的作用下加快氨蒸汽的转化，加热蒸汽 入口是系统能量输入的进口，为精馏塔的正常运行提供热交换能量。
本发明装置使用时，废水通过管道进入塔斧，与汽提脱氨塔内的 热蒸汽结合形成氨/水蒸气气相，由于氨的相对挥发度大于水，因此 在蒸汽的作用下更多的氨进入气相，并与上一层S型塔板流下的液体 建立新的气液平衡，经过塔板上膜材料截留通透使气液相平衡，气相 中的氨浓度被不断提高，然后由塔顶进入冷凝器被完全液化，液化的 一部分浓氨被泵从冷凝器中通过塔顶打回到塔中以增加塔体内部氨 浓度，随着氨气不断挥发液化，塔体中废水氨浓度越来越低，最终从 废水出口排出，此时废水中的氨浓度已降低到达标排放的要求。由于 从废水出口排出的废水仍具有较大的热量，此时通过连接的预热器， 将排出的高温废水从预热器进入，与原水进行换热，收集热量传送至 塔斧减少系统蒸汽的补给量，废水最终从排出，此时的氨氮污染物浓 度已低于国家一级排放标准(≤15ppm)要求。
有益效果：本发明与现有技术相比，其显著优点是：本发明整体 结构简单，成本较低，氨氮转化效率高，处理后的废水无二次污染。
