一种湿法稀土冶炼高氨氮废水资源化利用装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种湿法稀土冶炼高氨氮废水资源化利用装置，其特征在于，包括：废水预处理单元，用于对含高氨氮废水进行碱化、沉淀和过滤处理；蒸氨塔循环回收利用单元，与所述废水预处理单元相连，用于回收废水中的氨，制成13%~20%的浓氨水；热交换单元，设有废水预热器，所述废水预热器的换热管与所述废水预处理单元相连，所述废水预热器的筒体进口与所述蒸氨塔循环回收利用单元相连；综合处理单元，与所述废水预热器的筒体出口相连，用于对排入废水处理池的废水进行深度处理，处理后排放的废水氨氮浓度≤10ppm。采用本实用新型，使高氨氮废水资源化利用率达95%以上，并降低了处理能耗，延长了设备结垢时间，减小排放废水的热污染。
【专利说明】
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及废水处理领域，尤其涉及一种湿法稀土冶炼高氨氮废水资源化利 用装置。 一种湿法稀土冶炼高氨氮废水资源化利用装置
【背景技术】
[0002] 稀土材料在现代新兴绿色能源技术、高新技术和国防体系中发挥着不可或缺的关 键作用，如电动汽车、风力发电机、照明与显示、计算机硬盘驱动器、移动通讯、导弹制导、智 能炸弹。国际上称这些技术为"稀土依赖性技术"，没有其他材料可以替代，因此稀土材料成 为实现技术、改造传统产业不可缺少的战略物资。稀土工业迅速发展，产业规模不断扩大， 但在快速发展的同时，也存在不少问题，如生态环境严重破坏、资源综合利用程度低等。
[0003] 氨氮是稀土冶炼废水的主要污染物，该类废水是稀土湿法冶金过程中产生的主要 废水，占稀土企业废水总量的60%?70%，只要涉及稀土湿法冶金几乎都要产生氨氮废水。 目前，我国大部分稀土冶炼企业由于废水处理技术水平及处理成本的限制面临着严重的环 保压力，仅有部分企业仅对高浓度氨氮废水采用简单的蒸发浓缩结晶工艺回收氯化铵，设 备使用寿命短、能耗高、运行费用高，同时由于预处理不彻底，所回收的氯化铵产品纯度低， 经济效益差，企业运行积极性不高；另一方面，对于稀土湿法冶炼废水中的中低浓度氨氮废 水，大部分企业仅简单的投加石灰调节pH后直接排放，对生态环境造成极大的污染，目前 还没有综合考虑稀土湿法冶炼废水资源回收及废水零排放技术的相关报道。
[0004] 由于稀土冶炼行业产生的高氨氮废水，具有高氯根、高氨量、高盐分、强酸性，但资 源回收价值高的特点，使得稀土冶炼企业面临一次投资大、运行费用高的问题，已严重制约 了产业的发展。传统的氨氮废水处理方法如空气吹脱法、蒸氨法、精馏法、生物硝化-反硝 化法等，这些方法存在二次污染、能耗高、处理能力有限、设备内部易结晶结垢影响操作等 问题，且很难回收氨资源。因此，亟需针对稀土冶炼行业废水特点，开发出绿色、高效的资源 化处理技术。 实用新型内容
[0005] 本实用新型实施例所要解决的技术问题在于，提供一种湿法稀土冶炼高氨氮废水 资源化利用装置，两级处理不同浓度的氨氮废水，使得高氨氮废水资源化利用率达95%以 上，并降低了处理能耗，延长了设备结垢时间，减小排放废水的热污染。
[0006] 为了解决上述技术问题，本实用新型实施例提供了一种湿法稀土冶炼高氨氮废水 资源化利用装置，包括：
[0007] 废水预处理单元，用于对含高氨氮废水进行碱化、沉淀和过滤处理；
[0008] 蒸氨塔循环回收利用单元，与所述废水预处理单元相连，用于回收废水中的氨，制 成139Γ20%的浓氨水；
[0009] 热交换单元，设有废水预热器，所述废水预热器的换热管与所述废水预处理单元 相连，所述废水预热器的筒体进口与所述蒸氨塔循环回收利用单元相连；
[0010] 综合处理单元，与所述废水预热器的筒体出口相连，用于对排入废水处理池的废 水进行深度处理，处理后排放的废水氨氮浓度< lOppm。 toon] 作为上述方案的改进，所述废水预处理单元包括：收集池、第一提升泵、管道混合 器、第一搅拌反应罐、箱式压滤机、第二搅拌反应罐、第二提升泵、烧碱投加装置、PAM投加 装置，所述收集池、所述第一提升泵、所述管道混合器、所述第一搅拌反应罐、所述箱式压滤 机、所述第二搅拌反应罐及所述第二提升泵通过管道依次相连，所述烧碱投加装置与所述 收集池和所述第一提升泵连通的管道相连，所述PAM投加装置与所述管道混合器相连。
[0012] 作为上述方案的改进，所述废水预处理单元还设有事故池，所述事故池与所述收 集池相连。
[0013] 作为上述方案的改进，所述蒸氨塔循环回收利用单元包括：蒸氨塔、分缩器、冷却 器、浓氨水冷凝器、氨水储存器和第三提升泵，所述蒸氨塔顶部设有所述分缩器，所述分缩 器与所述冷却器相连，所述分缩器顶部与所述浓氨水冷凝器的换热管一端相连，所述冷却 器与所述浓氨水冷凝器的筒体相连，所述浓氨水冷凝器的换热管另一端与所述氨水储存器 相连，所述蒸氨塔塔底通过所述第三提升泵与所述废水预热器的换热管相连。
[0014] 作为上述方案的改进，所述综合处理单元包括：汽提装置、折点投氯反应器和废水 冷凝器，所述汽提装置与所述废水预热器的筒体出口相连，且所述汽提装置、所述折点投率 反应塔和所述废水冷凝器的换热管依次相连，所述废水冷凝器的筒体与所述冷却器相连。
[0015] 作为上述方案的改进，所述冷却器设有第一进口、第二进口、第一出口和第二出 口，所述第一进口与所述分缩器的出口相连，所述第一出口与所述分缩器的进口相连；
[0016] 所述第二出口与所述浓氨水的筒体相连，所述废水冷凝器与所述第二进口相连。
[0017] 作为上述方案的改进，所述蒸氨塔采用高效斜孔塔板。
[0018] 作为上述方案的改进，所述湿法稀土冶炼高氨氮废水资源化利用装置还包括酸洗 装置，所述酸洗装置与所述蒸氨塔相连。
[0019] 实施本实用新型实施例，具有如下有益效果：
[0020] 本实用新型所述湿法稀土冶炼高氨氮废水资源化利用装置采用先通过蒸氨塔循 环回收利用单元处理高氨氮浓度的废水，回收废水中大部分的氨氮，经蒸氨处理后产出的 低氨氮浓度废水再通过综合处理单元进行深度处理，使排放时废水的浓度< lOppm，达到相 关规定的排放标准。
[0021] 另外，本实用新型利用蒸氨后产生高温的低氨氮浓度废水对进入蒸氨塔的废水进 行预热，节省蒸汽加热废水的热能，缩短蒸氨时间，实现对高温塔底废水的热能回用；并且 通过蒸氨产生的冷凝液作为冷源，冷却高温废水和浓氨水，有利于热能多级交换，实现能源 利用的最大化。
[0022] 再者，本实用新型设有酸洗装置，采用冶炼生产后的酸性高氨氮废水加入盐酸导 入蒸氨塔中，酸洗周期为9(Γ120天，远超过传统清洗方法，而且酸洗方法步骤简单，清洗蒸 氨塔结垢效果显著。
[0023] 最后，本实用新型所述蒸氨塔采用高效斜孔塔板，既能提高蒸氨的分离效率，又能 降低蒸氨热耗，在相同条件下比浮阀塔污水处理能力约高30%?40%，通过调整塔板高度可 回收到159Γ17%的浓氨水。同时以蒸汽循环加热，提高了蒸氨效率，降低了生产能耗，同时 降低了处理成本，节能和环保效果显著。
【专利附图】
【附图说明】
[0024] 图1是本实用新型湿法稀土冶炼高氨氮废水资源化利用装置的结构示意图；
[0025] 图2是本实用新型湿法稀土冶炼高氨氮废水资源化利用装置的废水预处理单元 结构示意图；
[0026] 图3是本实用新型湿法稀土冶炼高氨氮废水资源化利用装置的又一结构示意图。
【具体实施方式】
[0027] 为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新 型作进一步地详细描述。
[0028] 本实用新型实施例所要解决的技术问题在于，提供一种湿法稀土冶炼高氨氮废水 资源化利用装置，两级处理不同浓度的氨氮废水，使得高氨氮废水资源化利用率达95%以 上，并降低了处理能耗，延长了设备结垢时间，减小排放废水的热污染。
[0029] 为了解决上述技术问题，本实用新型实施例提供了一种湿法稀土冶炼高氨氮废水 资源化利用装置，如图1所示，包括：
[0030] 废水预处理单元1，用于对含高氨氮废水进行碱化、沉淀和过滤处理；
[0031] 蒸氨塔循环回收利用单元2,与所述废水预处理单元1相连，用于回收废水中的 氨，制成139Γ20%的浓氨水；
[0032] 热交换单元3,设有废水预热器21，所述废水预热器21的换热管与所述废水预处 理单元1相连，所述废水预热器21的筒体进口与所述蒸氨塔循环回收利用单元2相连；
[0033] 综合处理单元4,与所述废水预热器21的筒体出口相连，用于对排入废水处理池 的废水进行深度处理，处理后排放的废水氨氮浓度< lOppm。
[0034] 稀土冶炼的生产过程中所产生的废水中氨氮浓度很高，氨氮是排放废水中的主要 污染物之一，以处理600000kg氧化钴为例，产生的废水中氨氮浓度可达到24800ppm。根据 《稀土工业污染物排放标准》的规定，直接排放的废水中氨氮浓度不得超过lOppm，间接排放 的废水中氨氮浓度不得超过25ppm。传统的氨氮废水处理方法会单独采用蒸氨法进行处理， 但由于废水的初始氨氮浓度高，如要使废水的氨氮浓度到达排放标准，则需要较长的蒸氨 时间和更大的蒸汽量，处理效率低，不利于工厂大量处理废水。由此，本实用新型所述湿法 稀土冶炼高氨氮废水资源化利用装置采用先通过蒸氨塔循环回收利用单元2处理高氨氮 浓度的废水，回收废水中大部分的氨氮，经蒸氨处理后产出的低氨氮浓度废水再通过综合 处理单元4进行处理，使排放时废水的浓度< lOppm，达到《稀土工业污染物排放标准》的规 定。
[0035] 此外，本实用新型所述湿法稀土冶炼高氨氮废水资源化利用装置采用热交换单元 3使蒸氨后产生高温的低氨氮浓度废水对进入蒸氨塔的废水进行预热，使进入蒸氨塔的废 水温度达到90°C ~95°C，节省蒸汽加热废水的热能，缩短蒸氨时间，实现对高温塔底废水的 热能回用，同时降低塔底废水的温度，避免排放废水对环境产生热污染。
[0036] 如图2所示，图中为所述废水预处理单元1，包括：收集池5、第一提升泵6、管道混 合器7、第一搅拌反应罐8、箱式压滤机9、第二搅拌反应罐10、第二提升泵11、烧碱投加装置 12、PAM投加装置13,所述收集池5、所述第一提升泵6、所述管道混合器7、所述第一搅拌反 应罐8、所述箱式压滤机9、所述第二搅拌反应罐10及所述第二提升泵11通过管道依次相 连，所述烧碱投加装置12与所述收集池5和所述第一提升泵6连通的管道相连，所述PAM 投加装置13与所述管道混合器相连。
[0037] 高氨氮浓度的废水经第一提升泵6从收集池5中提升至管道混合器7时，同时通 过计量泵从烧碱投加装置12定量投加烧碱溶液，控制进入蒸氨塔15的废水pH=l(Tl 1，使废 水中游离氨占总氨的80%以上；管道混合器7还与ΡΑΜ投加装置13相连，ΡΑΜ投加装置13 可向高氨氮浓度废水投加ΡΑΜ，管道混合器7使高氨氮浓度废水、烧碱溶液和ΡΑΜ快速高效 混合；混合溶液排入第一搅拌反应罐8中搅拌均匀，充分反应，废水中的小颗粒物质团聚沉 降，除去废水中易沉淀的金属离子；废水经箱式压滤机9截留泥渣后流至所述第二搅拌反 应罐10,通过第二提升泵11增压后进入蒸氨塔循环回收利用单元2。
[0038] 需要说明的是，通过实验得出不同pH溶液中游离氨占总氨的百分数如表1所示， 可以看出废水碱性越强，越有利于氨水的分离，但要达到pH=12的水环境，需要较大的投 入，当废水pH=l(Tll时，即取得很好的效果。因此所述废水预处理单元1中设置有烧碱投 加装置12,在进入蒸氨塔前定量添加烧碱溶液，控制蒸氨塔中废水pH=l(Tll，使溶液中游 离氨占总氨的80%以上，有利于提高蒸氨的效率和效果。
[0039] 表1不同pH溶液中游离氨占总氨的百分数
[0040]
【权利要求】
1. 一种湿法稀土冶炼高氨氮废水资源化利用装置，其特征在于，包括： 废水预处理单元，用于对含高氨氮废水进行碱化、沉淀和过滤处理； 蒸氨塔循环回收利用单元，与所述废水预处理单元相连，用于回收废水中的氨，制成 13%?20%的浓氨水； 热交换单元，设有废水预热器，所述废水预热器的换热管与所述废水预处理单元相连， 所述废水预热器的筒体进口与所述蒸氨塔循环回收利用单元相连； 综合处理单元，与所述废水预热器的筒体出口相连，用于对排入废水处理池的废水进 行深度处理，处理后排放的废水氨氮浓度< lOppm。
2. 如权利要求1所述湿法稀土冶炼高氨氮废水资源化利用装置，其特征在于，所述废 水预处理单元包括：收集池、第一提升泵、管道混合器、第一搅拌反应罐、箱式压滤机、第二 搅拌反应罐、第二提升泵、烧碱投加装置、PAM投加装置，所述收集池、所述第一提升泵、所 述管道混合器、所述第一搅拌反应罐、所述箱式压滤机、所述第二搅拌反应罐及所述第二提 升泵通过管道依次相连，所述烧碱投加装置与所述收集池和所述第一提升泵连通的管道相 连，所述PAM投加装置与所述管道混合器相连。
3. 如权利要求2所述湿法稀土冶炼高氨氮废水资源化利用装置，其特征在于，所述废 水预处理单元还设有事故池，所述事故池与所述收集池相连。
4. 如权利要求1所述湿法稀土冶炼高氨氮废水资源化利用装置，其特征在于，所述蒸 氨塔循环回收利用单元包括：蒸氨塔、分缩器、冷却器、浓氨水冷凝器、氨水储存器和第三提 升泵，所述蒸氨塔顶部设有所述分缩器，所述分缩器与所述冷却器相连，所述分缩器顶部与 所述浓氨水冷凝器的换热管一端相连，所述冷却器与所述浓氨水冷凝器的筒体相连，所述 浓氨水冷凝器的换热管另一端与所述氨水储存器相连，所述蒸氨塔塔底通过所述第三提升 泵与所述废水预热器的换热管相连。
5. 如权利要求4所述湿法稀土冶炼高氨氮废水资源化利用装置，其特征在于，所述综 合处理单元包括：汽提装置、折点投氯反应器和废水冷凝器，所述汽提装置与所述废水预热 器的筒体出口相连，且所述汽提装置、所述折点投率反应塔和所述废水冷凝器的换热管依 次相连，所述废水冷凝器的筒体与所述冷却器相连。
6. 如权利要求4所述湿法稀土冶炼高氨氮废水资源化利用装置，其特征在于，所述冷 却器设有第一进口、第二进口、第一出口和第二出口，所述第一进口与所述分缩器的出口相 连，所述第一出口与所述分缩器的进口相连； 所述第二出口与所述浓氨水的筒体相连，所述废水冷凝器与所述第二进口相连。
7. 如权利要求1所述湿法稀土冶炼高氨氮废水资源化利用装置，其特征在于，所述蒸 氨塔采用高效斜孔塔板。
8. 如权利要求4所述湿法稀土冶炼高氨氮废水资源化利用装置，其特征在于，所述湿 法稀土冶炼高氨氮废水资源化利用装置还包括酸洗装置，所述酸洗装置与所述蒸氨塔相 连。
【文档编号】C02F101/16GK203845906SQ201420213778
【公开日】2014年9月24日 申请日期:2014年4月29日 优先权日:2014年4月29日
【发明者】辛永光, 严丹燕, 张平, 梁谟强 申请人:佛山市新泰隆环保设备制造有限公司