专利名称：硝酸铵废水处理方法
技术领域：
本发明涉及一种硝酸铵废水处理方法，特别是涉及一种以“源削减”和“再循环”作为硝酸铵废水处理最小化的硝酸铵废水处理方法。
背景技术：
在硝酸铵生产过程中，尤其是高浓度硝酸加压中和工艺中，合成一吨硝酸铵大约产生含0.4％～1.0％游离氨和0.4％～0.6％硝铵的二次蒸汽0.4吨，且在硝酸铵溶液蒸发浓缩过程中同时产生与硝酸铵浓度相关的总含氮0.4％～0.8％的蒸发冷凝液，这两股物料经一系列回收处理和热量利用后，最终形成硝酸铵生产中主要的废水。通常的处理方法达不到排放标准，大多数厂家采用稀释方式后外排放，不仅造成氮的流失，而且造成严重的环境污染。
现有的硝酸铵废水处理方法，有汽提、膜处理、离子交换以及蒸发冷凝等方法，但硝酸铵废水的汽提方法处理后的废水中仍含有0.01％～0.05％的总氮污染物，无法实施进一步的削减和再循环利用；膜处理方法，尤其反渗透和电渗析虽然可将废水中的硝酸铵含量降至10ppm以下，但由于产生了所处理水量大约25％的含硝铵1％～3％的废液，达不到直接回收利用的要求，而且投资和维护费用较高，无法实施采用；其它处理方法有的技术上不太成熟，有的因经济处理量偏小或无法回收利用都不适合装置的实际情况；而利用蒸发冷凝方法处理硝酸铵废水，由于高能耗其推广应用也受到了一定的限制。
发明内容
本发明以“源削减”和“再循环”作为硝酸铵废水处理最小化优先考虑的手段，解决在硝酸铵生产过程中，硝酸铵废水中含氮、氨处理达不到排放标准污染环境的问题，提供一种硝酸铵废水处理的方法，以达到标准排放和零排放的要求。
为达到上述目的，发明人经过对硝酸铵生产工艺的深入分析后认为，在现有硝酸铵生产工艺中，随着硝酸浓度的提高和中和反应的溶液制备的加压，为达到高效生产和满足不同产品要求的溶液浓缩度，工艺要求使用一部分高温的外供蒸汽，同时中和反应需要一部分低浓度较低温度的硝酸铵溶液或冷凝液返回以控制反应温度在安全条件下。这样将二次蒸汽用于预热减压闪蒸降温后的硝酸铵蒸发溶液的同时仍有一部分二次蒸汽可用于废水处理单元废水的蒸发加热，大大降低系统能耗；废水处理中产生的15％～35％的稀硝酸铵浓缩溶液也可满足反应器温度的安全控制；同时，处理后的高质量、稳定的废水可返回硝酸生产工艺中，达到整个系统的优化和高效节能。
因此，本发明的首要主题是利用硝酸铵生产过程中产生的部分去废水处理二次蒸汽，采用蒸发冷凝方法，对多效蒸发参数和设备结构进行优化，使其效率大大提高，能耗大大下降。
其特征在于在不需外供新鲜蒸汽的条件下，依据可利用去废水处理二次蒸汽与需处理硝酸铵混合冷凝液和一效蒸发器二次蒸汽冷凝液的比率选择多效蒸发的效数，最多可达6效；去废水处理二次蒸汽与需处理硝酸铵混合冷凝液和一效蒸发器二次蒸汽冷凝液最小比率可达23％；去废水处理二次蒸汽最低压力1.4bar(abs)时回收的稀硝酸铵溶液浓度可达15％～35％；已处理冷凝液中硝酸铵含量只有15～30ppm。
其另一个特征是废水处理蒸发器系统，可采用顺流或逆流操作方式。
其特征还在于在没有可供利用的二次蒸汽或新鲜蒸汽的条件下，也可用废水处理蒸发器和压缩机机械处理系统，来取代废水处理蒸发器系统，回收的稀硝酸铵溶液浓度达15％～20％；或将废水处理蒸发器和压缩机机械压缩处理系统作为废水处理蒸发器系统的最后一级进行耦合，进一步提高经济性和灵活性。
本发明的另外一个主题是为减少废水中处理后的二次蒸汽冷凝液部分的污染物含量及波动，实施源削减，并提高处理后的二次蒸汽利用效果。
其特征在于采用稀硝酸计量的循环洗涤液喷淋的文丘里补充反应器洗涤器方法，来实施二次蒸汽中和反应与增湿、洗涤二合一；且在二次蒸汽洗涤塔底部采取了强化饱和冷却及上部高效塔板组合方法对未处理二次蒸汽进行精制处理。
其另一个特征是为提高二次蒸汽利用效率，硝酸铵溶液预热器及废水处理蒸发器均采用具有不凝气连续排放的降膜式蒸发方式。
其特征还在于硝酸铵溶液和分离器均使用高效捕沫器来控制进入蒸发冷凝液的硝酸铵的量，进而减少回收的稀硝酸铵容液的循环量。
本发明以“源削减”和“再循环”作为硝酸铵废水处理最小化优先考虑的手段，解决了在硝酸铵生产过程中，硝酸铵废水中含氮、氨处理达不到排放标准污染环境的问题，达到了标准排放和零排放的要求。
本发明利用硝酸铵生产过程中产生的部分去废水处理二次蒸汽，采用蒸发冷凝方法，使二次蒸汽补充反应与强化增湿、洗涤合二为一高效进行，并选用多效蒸发和/或单效机械压缩处理方法，使废水中氨及硝酸铵污染物以15％～35％的浓缩硝酸铵液返回到中和器回收利用，同时处理后的废水中不含游离氨且硝酸铵含量达到15～30ppm，完全达到进入硝酸装置使用的标准，实施再循环和零排放，其效率大大提高，能耗大大下降。本发明尤其适应于高浓度硝酸进料的加压中和工艺过程废水的处理，也适用于其它类似工艺，如硫酸盐、磷酸盐、硝酸盐、亚硝酸盐等非挥发性组分的废水处理。
图1是本发明的二次蒸汽洗涤及利用工艺流程示意2是本发明的多效蒸发系统工艺结构及流程示意3是本发明的机械再压缩处理工艺结构和流程示意图其中1管式反应 2二次蒸汽分离器 3文丘里补充反应器洗涤器 4二次蒸汽洗涤塔 5硝酸铵溶液闪蒸器 6硝酸铵溶液预热器 7硝酸铵溶液加热器 8、10、13、20分离器 9、12、19废水处理蒸发器 11、14、16、18、22、23、25硝酸铵溶液泵 15、26末处理冷凝液贮槽 17、21已处理冷凝液贮槽 24压缩机27、28、29疏水器 30气氨 31稀硝酸 32末处理二次蒸汽 33处理后的二次蒸汽 34循环洗涤液 35洗涤液 36回收的稀硝酸铵溶液37硝酸铵溶液 38去废水处理二次蒸汽 39去预热器二次蒸汽40预热器二次蒸汽冷凝液 41新鲜蒸汽 42新鲜蒸汽冷凝液 43混合冷凝液 44、56闪蒸汽 45浓缩后的硝酸铵熔液 46一效蒸发器循环液 47一效蒸发器给料 48一效蒸发器二次蒸汽冷凝液49一效蒸发器闪蒸汽 50、51、52、59末处理冷凝液 53二效蒸发器循环液 54二效蒸发器闪蒸汽 55已处理冷凝液 57压缩后的闪蒸汽 58蒸发器循环液 60捕沫器。
具体实施说明本发明的方法可以在如下装置中实施这种装置的基本特征是包括一套文丘里补充反应器洗涤器3和二次蒸汽洗涤塔4，一台硝酸铵溶液预热器6，一套可采用顺流或逆流操作方式且至少双效的废水处理蒸发器9、12以及可单独采用并取代废水处理蒸发器9、12的废水处理蒸发器和压缩机19、24机械处理系统，或将废水处理蒸发器和压缩机19、24机械压缩处理系统作为废水处理蒸发器12的最后一级进行耦合。
下面结合附图对本发明的实施方式作出更详细的说明参见图1，硝酸铵中和反应产生的未处理二次蒸汽32首先在二合一文丘里补充反应器洗涤器3和二次蒸汽洗涤塔4在进行初步处理后，再经二次蒸汽洗涤塔4精制，进入硝酸铵溶液预热器和废水处理蒸发器6、9，该系统产生的洗涤液和预热器二次蒸汽冷凝液35、40共同进入废水处理系统。废水处理系统的回收的稀硝酸铵溶液36返回中和系统回收利用。
参见图2，来至混合冷凝液和一次蒸发器二次蒸发汽冷凝液43、48与工艺蒸发冷凝液的末处理冷凝液首先被收集、末处理冷凝液贮槽15后由硝酸铵溶液泵16送到废水处理蒸发器9、12进行处理，一次蒸发器循环液、二次蒸发循环液46、53可采用顺流或逆流操作方式并具有循环回路的废水处理蒸发器9、12、捕沫器60的蒸发分离器10、13，回收的稀硝酸铵溶液36返回中和系统，已处理冷凝液55送出系统。二效蒸发器闪蒸汽54进入冷凝器或再压缩系统产生清洁冷凝液并维持系统负压。通过调节一效蒸发器闪蒸汽49压力使系统节能和降耗。
参见图3，在没有可供利用的二次蒸汽或新鲜蒸汽费用昂贵的条件下，废水处理蒸发器和压缩机19、24系统来取代废水处理蒸发器9、12，合理的回收硝酸铵浓度为15～20％。或将机废水处理蒸发器和压缩机19、24作为废水处理蒸发器12的最后一级进行耦合生产。
下面用二个实例来进一步说明本专利的优势。
实施例1三效蒸发冷凝工艺供料二次蒸汽(1.4barabs)9740kg/h(其中硝酸铵1％、氨0.5％)
蒸发冷凝液15260kg/h(其中硝酸铵1％、氨0.5％)消耗酸772kg/h(60％浓度)电28kw/h冷却水500m3/h(Δt＝10℃)处理后的废水22422kg/h(其中硝酸铵30ppm)回收的硝酸铵溶液3350kg/h(浓度25％)。
实施例2机械压缩工艺供料冷凝液25000kg/h(其中硝酸铵1％、氨0.5％)消耗60％硝酸72kg/h电570kw/h处理后的废水22204kg/h(其中硝酸铵30ppm)回收的硝酸铵溶液5568kg/h(浓度15％)。
权利要求
1.硝酸铵废水处理方法，其特征在于未处理二次蒸汽(32)的文丘里补充反应器洗涤器和二次蒸汽洗涤塔(3、4)，利用硝酸铵溶液预热器(6)、废水处理蒸发器(9)、二次蒸汽冷凝液和工艺蒸发冷凝液的废水处理蒸发器(9、12)和/或废水处理蒸发器(19)和压缩机(24)处理系统方法组成。
2.如权利要求1所述的硝酸铵废水处理方法，其特征在于未处理二次蒸汽(32)的文丘里补充反应器洗涤器和二次蒸汽洗涤塔(3、4)是利用硝酸铵溶液预热器和废水处理蒸发器(6、9)在二次蒸汽补充反应与强化增湿、洗涤在文丘里补充反应器洗涤器(3)中同时进行；并可调整去废水处理二次蒸汽(38)和去预热器二次蒸汽(39)的二次蒸汽分配比例为20％～80％。
3.如权利要求1所述的硝酸铵废水处理方法，其特征在于二次蒸汽冷凝液和工艺蒸发冷凝液的处理系统是依据投资及操作费用和公用工程条件选择废水处理蒸发器(9、12)的效数和/或废水处理蒸发器(19)和压缩机(24)的单效机械压缩处理方法。
4.如权利要求3所述的硝酸铵废水处理方法，其特征在于废水处理蒸发器(9、12)是利用去废水处理二次蒸汽(38)与需处理的混合冷凝液和一效蒸发器二次蒸汽冷凝液(43、48)硝酸铵污水量的比率选择多效蒸发的效数，最多为6效；去废水处理二次蒸汽(38)与需处理的混合冷凝液和一效蒸发器二次蒸汽冷凝液(43、48)硝酸铵污水量最小比率可达23％；去废水处理二次蒸汽(38)最低压力1.4bar(abs)时回收的稀硝酸铵溶液(36)浓度可达15％～35％；已处理冷凝液(55)中硝酸铵含量只有15～30ppm。
5.如权利要求3所述的硝酸铵废水处理方法，其特征在于废水处理蒸发器(9、12)系统可以采用顺流操作方式或逆流操作方式。
6.如权利要求3所述的硝酸铵废水处理方法，其特征在于废水处理蒸发器(19)和压缩机(24)无二次蒸汽或新鲜蒸汽条件下，可用废水处理蒸发器和压缩机(19、24)来代替废水处理蒸发器(9、12)，回收的稀硝酸铵溶液(36)浓度达15％～20％、或者将废水处理蒸发器和压缩机(19、24)作为废水处理蒸发器(9、12)系统的最后一级进行耦合、或者独立选择废水处理蒸发器(9、12)或者废水处理蒸发器和压缩机(19、24)处理方法。
7.用于权利要求1所述的硝酸铵废水处理方法的装置，其特征在于该装置至少包括带硝酸计量的文丘里补充反应器洗涤器(3)，具有底部强化增湿的二次蒸汽洗涤塔(4)，硝酸铵溶液预热器(6)，至少两效的二次蒸汽，工艺蒸发冷凝液的废水处理蒸发器(9、12)和/或者废水处理蒸发器和压缩机(19、24)处理系统。
全文摘要
本发明提供了一种硝酸铵废水处理方法。该方法是将二次蒸汽补充反应与强化增湿、洗涤合二为一高效进行，并选用多效蒸发和/或单效机械压缩处理方法，使废水中氨及硝酸铵污染物以15％～35％的浓缩硝酸铵液返回到中和器回收利用，同时处理后的废水中不含游离氨且硝酸铵含量为15～30ppm，达到了进入硝酸装置的使用要求，实现了再循环和零排放目的，其效率大大提高，能耗大大下降。本发明尤其适应于高浓度硝酸进料的加压中和工艺过程废水的处理，也适用于其它类似工艺，如硫酸盐、磷酸盐、硝酸盐、亚硝酸盐等非挥发性组分的废水处理。
文档编号C02F1/04GK1935677SQ20061010205
公开日2007年3月28日 申请日期2006年10月20日 优先权日2006年10月20日
发明者武晋强, 台念强, 赵正权, 陈赵锁, 李双志 申请人:太原海力丰科技发展有限公司