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高效低温负压氨氮废水汽提系统

发布时间:2020-12-31 7:58:03  中国污水处理工程网

申请日 2020.05.09

公开(公告)日 2020.12.25

IPC分类号 C02F9/10; C02F1/10; C02F1/06; C02F1/20; C02F101/16

摘要

本实用新型公开了一种高效低温负压氨氮废水汽提系统,包括蒸氨塔、氨气吸收塔、蒸汽引射器、闪蒸罐、冷凝器、气液分离器及管线;蒸氨塔设置于氨气吸收塔前端,利用氨气吸收塔前设置的真空泵为蒸氨塔提供负压,在负压操作下,蒸氨塔内压力较低,氨气在水中的溶解度减小,更易蒸出,从而节省蒸汽耗量;采用蒸氨引射器和闪蒸罐将蒸氨塔出来的蒸氨废水部分汽化,回收二次蒸汽,减少蒸氨直接蒸汽用量,改善了蒸氨能耗问题。本实用新型充分用氨水热交换技术,利用负压操作,将原料氨氮废水与塔底排出的蒸氨废水进行换热,回收蒸氨废水的热量,充分利用蒸氨废水的低温余热资源。

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权利要求书

1.一种高效低温负压氨氮废水汽提系统,其特征在于:主要包括蒸氨塔(6)、氨气吸收塔(13)、蒸汽引射器(5)、闪蒸罐(7)、冷凝器(9)、气液分离器(10);所述蒸氨塔(6)上部的废水入口通过管线接入废水,蒸氨塔(6)下部的蒸汽入口通过管线连接至蒸汽引射器(5)喷射的蒸汽;所述蒸氨塔(6)底部的高温脱氨废水出口分别连接有两路管线,一路管线经过换热设备连接至废水出水管道(19),另一路管线通过闪蒸罐(7)连接至蒸汽引射器(5);所述蒸氨塔(6)内的含氨气体通过蒸氨塔(6)顶部的气体出口排出,蒸氨塔(6)顶部的气体出口连接至冷凝器(9)的气体入口,经过冷凝器(9)冷凝的氨和水蒸汽通过冷凝器(9)底部的气液出口排出,冷凝器(9)底部的气液出口连接至气液分离器(10)的入口,气液分离器(10)底部的液体出口通过管线连接至蒸氨塔(6)上部的浓氨水入口;所述气液分离器(10)分离出的氨气经过气液分离器(10)顶部的气体出口进入氨气吸收塔(13),氨气吸收塔(13)底部的氨水出口连接的管线上设置有氨水泵(15),通过氨水泵(15)分为连接两路管线,一路为氨水产品出口管线,一路连接至氨气吸收塔(13)上的氨气入口形成氨水循环吸收管线。

2.根据权利要求1所述的高效低温负压氨氮废水汽提系统,其特征在于:所述蒸汽引射器(5)中汇集蒸汽管道(18)接入的蒸汽和闪蒸罐(7)二次蒸发形成混合蒸汽,混合蒸汽接入蒸氨塔(6);所述闪蒸罐(7)内的操作压力由蒸汽引射器(5)控制。

3.根据权利要求1所述的高效低温负压氨氮废水汽提系统,其特征在于:所述蒸氨塔(6)上部的废水入口的前端连接有废水预热器(4),废水预热器(4)的前端设置有比例混合器(3),比例混合器(3)接入相应的药剂和废水,比例混合器(3)出来的废水经过废水预热器(4)进入到蒸氨塔(6)。

4.根据权利要求3所述的高效低温负压氨氮废水汽提系统,其特征在于:所述废水预热器(4)同时作为所述蒸氨塔(6)底部的高温脱氨废水出口连接的换热设备。

5.根据权利要求3所述的高效低温负压氨氮废水汽提系统,其特征在于:在比例混合器(3)前端的废水进料管线上设置有废水泵(2);在比例混合器(3)前端的药剂进料端设置有药剂泵。

6.根据权利要求3所述的高效低温负压氨氮废水汽提系统,其特征在于:所述蒸氨塔(6)底部的高温脱氨废水出口与废水预热器(4)之间设置有脱氨水泵(8)。

7.根据权利要求1所述的高效低温负压氨氮废水汽提系统,其特征在于:所述气液分离器(10)底部的液体出口连接的管线上设置有回流泵(11)。

8.根据权利要求1所述的高效低温负压氨氮废水汽提系统,其特征在于:所述冷凝器(9)上端的氨气出口和气液分离器(10)的氨气出口均通过同一路管线连接至氨气吸收塔(13),该路管线上设置有真空泵(12)。

9.根据权利要求1所述的高效低温负压氨氮废水汽提系统,其特征在于:所述氨气吸收塔(13)的氨水出口连接两路送出管线,一路送出管线为产品经氨水产品管道,另一路送出管线连接至冷却器(14),通过冷却器(14)循环连接至氨气吸收塔(13)上的氨气入口。

说明书

一种高效低温负压氨氮废水汽提系统

技术领域

本实用新型涉及废水处理设施,具体是一种高效低温负压氨氮废水汽提系统。

背景技术

近年来,随着经济的发展,越来越多含氮污染物的任意排放给环境造成了极大的危害。氮在废水中以有机态氮、氨氮、硝酸盐氮以及亚硝酸盐氮等多种形式存在,而氨氮是最主要的存在形式之一。废水中的氨氮是指以游离氨和离子态铵盐两种形式存在的氮,主要来源于生活污水中含氮有机物的分解,焦化、合成氨等工业废水,以及农田排水等。氨氮污染源多,排放量大,并且排放的浓度变化大。不同行业、规模的企业所排出的氨氮废水浓度与水量会有很大的不同,在处理上,高浓度的氨氮废水需要使用工艺处理,还有可能需要多种工艺处理结合或加以辅助药剂处理才能处理达标。高氨氮废水主要来源于等行业,其氨氮含量达到1000~10000mg/L。高浓度氨氮废水主要来源于钢铁、炼油、化肥、无机化工、铁合金、玻璃制造、肉类加工、饲料生产、垃圾渗滤液、味精生产、煤化工、有色金属冶炼等工业生产过程。

目前,氨氮废水的处理技术可以分为两大类:一类技术是生物脱氮技术,比如公开日为2016年6月25日,公开号为CN105600923A的中国发明专利文献,就公开了高氨氮废水的生物脱氮工艺,该类技术一般均存在流程长,反应器大,占地多,常需外加碳源,能耗大,成本高的缺点,并且一般只能处理低 氨氮废水;另一类是物化处理技术,包括吹脱(汽提)、沉淀、膜吸收、湿式氧化等,其中,吹脱法工艺简单,效果稳定,投资较低,是目前常用的物化脱氮技术。但吹脱法存在一些缺点,如吹脱塔内经常结垢,低温时氨氮去除效率低,能耗大,处理成本高,处理成本约20~30元/吨水。出水氨氮大约为50~200mg/L,无法达到排放要求,必须增加后续的深度处理才能达标排放。

基于吹脱与简单的汽提方法处理氨氮废水存在二次污染,运行成本高等问题,现阶段通常采用蒸氨塔汽提工艺回收氨水方法,广泛应用于生产中处理氨氮废水。目前,蒸氨工艺面临着蒸汽单耗大,蒸氨效果一般,操作费用高等一系列的问题,其中蒸氨过程中的能量消耗问题是非常引人关注的。对于蒸氨工艺进行节能研究,特别是降低蒸汽单耗方面的研究是具有较好的实践意义。

实用新型内容

本实用新型针对传统的氨氮废水汽提工艺存在蒸汽消耗高、废水含氨高等问题,提供了一种高效低温负压氨氮废水汽提系统,该系统可以明显降低氨水对蒸氨塔的腐蚀程度,同时减轻后续处理的压力,还能在负压操作条件下,减少直接蒸汽耗量,降低直接蒸汽单耗。

本实用新型的技术方案如下:

一种高效低温负压氨氮废水汽提系统,其特征在于:主要包括蒸氨塔、氨气吸收塔、蒸汽引射器、闪蒸罐、冷凝器、气液分离器、废水预热器;

所述蒸氨塔上部的废水入口通过管线接入废水,蒸氨塔下部的蒸汽入口通过管线连接至蒸汽引射器高速喷射的蒸汽;

所述蒸氨塔底部的脱氨废水出口分别连接有两路管线,一路管线经过换热设备连接至废水出水管道,另一路管线通过闪蒸罐连接至蒸汽引射器;

所述蒸氨塔内的含氨气体通过蒸氨塔顶部的气体出口排出,蒸氨塔顶部的气体出口连接至冷凝器的气体入口,经过冷凝器冷凝的氨和水蒸汽通过冷凝器底部的气液出口排出,冷凝器底部的气液出口连接至气液分离器的入口,气液分离器底部的液体出口通过管线连接至蒸氨塔上部的浓氨水入口;

所述气液分离器分离出的氨气经过气液分离器顶部的气体出口排出,经过真空泵进入氨气吸收塔,氨气吸收塔底部的氨水出口连接的管线上设置有氨水泵,通过氨水泵分为连接两路管线,一路为氨水产品出口管线,一路连接至氨气吸收塔上的氨气入口形成氨水循环吸收管线。

所述蒸汽引射器中汇集蒸汽管道接入的蒸汽和闪蒸罐二次蒸发形成的混合蒸汽,,混合蒸汽接入蒸氨塔;所述闪蒸罐内的操作压力由蒸汽引射器控制。

所述蒸氨塔上部的废水入口的前端连接有废水预热器,废水预热器的前端设置有比例混合器,比例混合器接入相应的药剂和废水,在比例混合器中,废水通过药剂调节pH值,被调节pH值后的废水经过废水预热器进入到蒸氨塔。

所述蒸氨塔底部的高温脱氨废水出口连接换热设备即为所述废水预热器,利用高温脱氨废水的热量进行换热对被调节pH值后的废水进行预热升温。

所述蒸氨塔底部的高温脱氨废水出口与废水预热器之间设置有脱氨水泵,通过脱氨水泵将大部分高温脱氨废水泵入废水预热器。

所述气液分离器底部的液体出口连接的管线上设置有回流泵,通过回流泵将分离的浓氨水全部回流进入蒸氨塔。

所述冷凝器上端的氨气出口排出的氨气和气液分离器分离出的氨气汇集到一路管线,通过真空泵抽引进入氨气吸收塔。其中,在真空泵抽吸的氨气质量浓度具体根据操作运行情况,达到相应的数量级即可。

所述氨气吸收塔的氨水出口通过氨水泵后,一部分浓氨水作为产品经氨水产品管道送出,另一部分经冷却器降低吸收液温度,循环连接至氨气吸收塔上的氨气入口,加强氨吸收效果。

在比例混合器前端的废水进料管线上设置有废水泵,通过废水泵将废水泵入比例混合器;在比例混合器前端的药剂进料端设置有药剂泵,通过药剂泵将药剂泵入比例混合器。

本系统的低温负压汽提工作原理如下:

首先,含氨废水通过废水进料管道经废水泵泵入比例混合器,药剂(即pH调节剂)通过药剂进料管道经药剂泵泵入比例混合器,含氨废水和药剂在比例混合器中混合调节废水的pH值,调节好pH值后的含氨废水在废水预热器中与蒸氨塔塔底的高温脱氨废水进行换热升温后进入蒸氨塔;

在蒸氨塔汽提段内,含氨废水自上而下运动,与来自蒸氨塔塔底的直接蒸汽逆流接触后转化为氨气被脱除,在塔底产生高温脱氨废水;高温脱氨废水大部分经脱氨水泵进入废水预热器换热降温,降温后的脱氨废水被送往废水出水管道,另一部分高温脱氨废水从蒸氨塔塔底进入闪蒸罐,使得该部分高温脱氨废水在闪蒸罐中二次蒸发形成二次含氨蒸汽,然后二次含氨蒸汽被回收到蒸汽引射器;

同时,作为工质的高压力蒸汽通过蒸汽管道进入蒸汽引射器中,经过高速喷射,将蒸汽动能转化为静压能,与被回收的二次含氨蒸汽混合,形成混合蒸汽进入蒸氨塔中进行蒸氨,二次含氨蒸汽从而得到循环利用;

在蒸氨塔内,塔顶富集的含氨气体进入冷凝器,在冷凝器中氨和水蒸汽被循环水冷凝后进入气液分离器,分离的浓氨水全部经回流泵回流进入蒸氨塔。

自冷凝器和气液分离器采出的高浓度氨气经真空泵抽引进入氨气吸收塔;然后来自界外的吸收液通过吸收液管道进入氨气吸收塔,将氨气吸收为常规浓氨水(常规浓氨水大约浓度为20%(wt)左右,一般根据操作条件而定),再经过氨水泵将浓氨水一部分作为产品经氨水产品管道送出厂外,一部分经冷却器降低吸收液温度,加强氨吸收效果。

本实用新型提供的高效低温负压氨氮废水汽提系统,具有以下优点:

(1)采用真空泵为前端蒸氨塔提供负压,在负压操作下,由于蒸氨塔内压力较低,氨气在水中的溶解度减小,更易蒸出,从而可节省蒸汽耗量。随着压力的下降,蒸氨塔内的操作温度降低,从塔顶出来的含氨气体温度较低,减轻对冷凝器的压力。

(2)采用蒸氨引射器和闪蒸罐将蒸氨废水部分汽化,回收二次蒸汽,进一步减少了蒸氨直接蒸汽用量,改善了蒸氨能耗大的问题,本系统蒸汽单耗在80kg/t(废水)的水平。

(3)蒸氨废水在闪蒸罐中二次蒸发的过程回收了废水中部分易挥发的残余氨,使得蒸氨废水的氨含量进一步降低;同时利用了废水的潜热,提高了氨气回收率,废水中氨氮含量降低至15mg/L以下。

(4)采用氨水热交换技术,将原料氨氮废水与塔底排出的蒸氨废水进行换热,回收蒸氨废水的热量,充分利用蒸氨废水的低温余热资源。

发明人 (郭盼;胡春云;李阳;刘正宁;吴家桦;)


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