本发明涉及废水处理领域，具体涉及一种负压氨氮废水处理及氨回收装置和工艺。
背景技术
化工、发酵、印染等行业在生产过程中会产生大量的含盐氨氮废水，其中的氨氮主要以游离氨(nh3)和铵根离子(nh4+)的形式存在。直接排放这些氨氮超标的废水，氨氮会在微生物的作用下分解成亚硝酸盐，最终转变成硝酸盐。水体中的这种微生物作用，一方面会导致水体富营养化，使水中的藻类等植物大量繁殖生长，严重破坏水生态系统平衡。另一方面，当饮用亚硝酸盐含量较高的水时，亚硝酸盐可与人体中的蛋白质结合形成亚硝胺，其具有强致癌性，对人体的健康极为不利。
工业上一般采用吹脱、蒸氨等方法对氨氮废水进行处理并回收氨。传统的吹脱法会产生二次污染等问题。蒸氨法是在蒸氨塔塔釜利用蒸汽加热脱氨，通过水或者硫酸溶液吸收对氨进行回收，是一种常见的氨再资源化方法。
一种氨氮废水回收氨装置(中国专利201120119450.4)采用双塔操作，氨氮废水首先在常压精馏塔中精馏出氨气，氨气在吸收塔中被水吸收后得到产品氨水。此方法采用了热集成技术对精馏塔釜液的热量进行回收，具有节能的效果。该常压氨回收工艺中，蒸氨塔塔釜操作温度一般介于100-105℃，仅仅适合处理不含氯离子的含氨废水。工业氨氮废水中通常含有一定量的无机盐，如nacl，其中的cl-在该温度下对不锈钢材质的设备有强烈的腐蚀，因而蒸氨塔需用更加昂贵的耐腐蚀材质加工制造，由此工业上的常压蒸氨工艺不仅设备投资费用高，而且运行成本也大为可观。
一种单塔负压蒸氨系统(中国专利201520232842.x)利用负压蒸氨塔塔釜的蒸汽汽提出氨气后，再用稀硫酸溶液吸收得到产品硫酸铵溶液。此方法因采用了负压精馏，不仅避免了设备腐蚀问题，而且蒸汽用量减少，节能效果非常明显。而该单塔负压蒸氨工艺中，负压蒸氨塔塔釜采用蒸汽汽提，蒸汽在塔内冷凝后随着含盐釜液排出，而在盐浓缩结晶工艺中又将再次耗能使水汽化，因而单塔负压蒸氨系统的后续工艺也将面临高能耗的问题。再者，氨气在水溶液中的溶解过程以及其与硫酸的反应都是强放热过程，大量的放热会使吸收塔中吸收液的温度明显升高而影响氨气的吸收。为减小温升对吸收的影响就需要移除大量热量，整个过程通过外部冷却循环完成，但是仅仅通过冷硫酸铵溶液的显热带走上述过程的热量，则需要大量的循环回流，即吸收塔液气比特别高，导致设备庞大、操作费用非常高。
技术实现要素：
针对上述工艺中存在的设备腐蚀严重、节能效果不佳、氨吸收过程放热不能及时移出等的缺陷，本发明提供了一种可避免设备腐蚀、节能效果好、强化氨吸收的负压处理氨氮废水及回收氨的装置和工艺，得到的净化水氨氮含量低，产品氨水品质高。
一种负压氨氮废水处理及氨回收装置和工艺，包括负压精馏工序和常压强化吸收工序。所述的负压精馏工序，其特征在于：包括废水进料泵(1)、废水预热器(2)、负压精馏塔(3)、强制循环泵(4)、强制循环再沸器(5)、冷凝器(6)、集液罐(7)和冷凝液回流泵(8)。所述的常压强化吸收工序，其特征在于：包括真空泵(9)、常压吸收塔(10)和吸收塔循环泵(11)。
所述的负压精馏塔(3)中部设有废水进料口，顶部设有含氨蒸汽出料口和冷凝液回流口，底部设有净化水出料口和蒸汽回流口；所述的负压精馏塔(3)的汽提段塔径大于精馏段塔径。
所述的负压精馏塔(3)的废水进料口与废水进料泵(1)的出口连通，为降低负压精馏塔(3)的蒸汽消耗量，在进料管道上设有一个废水预热器(2)以回收集成净化水的能量，同时起到冷却净化水的目的。废水中的游离氨(nh3)和铵根离子(nh4+)存在化学平衡关系，作为一种优选，在负压精馏塔(3)的废水进料口前可设置一个氢氧化钠溶液进口，将废水的ph增加至8.0-12.0，促进废水中的铵根离子(nh4+)转变成游离氨(nh3)，有利于在塔内蒸馏出氨气。
所述的强制循环再沸器(5)为常规的管壳式换热器结构，在负压下操作，操作温度低于80℃，一方面可有效避免含cl-介质对不锈钢材质的腐蚀，便于采用不锈钢材质加工制造，从而大幅度地降低设备投资费用。另一方面，精馏温度低，较少的蒸汽量即可达到所需的塔釜温度，可有效降低能耗。
所述的负压精馏塔(3)在负压下操作，通过真空泵(9)装置增加负压精馏塔(3)塔顶的真空度。
所述的真空泵(9)的入口与冷凝器(6)的不凝气出口连通；所述的真空泵(9)的出口与常压吸收塔(10)的塔底氨气进料口连通。
所述的负压精馏塔(3)采用板式塔或填料塔型式；所述的负压精馏塔(3)塔体材质采用不锈钢。
所述的常压吸收塔(10)具有强化冷凝吸收的作用；所述的常压吸收塔(10)塔底设有氨气进料口和氨水出料口，塔顶设有尾气放空口、工业软水和循环液进料口。
所述的常压吸收塔(10)的氨气进料口处设置拱形挡板，以防真空泵(9)出口的介质喷溅到常压吸收塔(10)内壁而导致汽相在塔釜列管入口处分布不均匀。
所述的常压吸收塔(10)分成两段，下部分塔段采用管壳式结构，管程填充散堆填料，壳程有挡板，并通入循环冷却水，上部分塔段采用规整填料或者散堆填料，填料段顶上有液体分布器；所述的常压吸收塔(10)氨气进料口连通真空泵(9)出口，气体进入塔内后和液体在管程逆流接触，填料的表面大大提高了气液的接触面，有利于氨气的吸收。
本发明有如下的有益效果：
1)负压精馏塔和强制循环再沸器在负压下操作，降低了精馏的温度，一方面有效避免了含cl-介质对不锈钢材质的腐蚀，可采用不锈钢制造而大大降低设备投资费用，另一方面提高了游离氨分离的难度，可以大幅降低蒸汽使用量，节省能耗；
2)通过调节强制循环再沸器的蒸汽用量，可以控制净化水的氨氮浓度在15ppm以下；
3)常压吸收塔可以在吸收氨气的同时及时移出塔内的热量，不仅能有效降低常压吸收塔的液气比，还能强化塔内的吸收过程，既节省了设备投资，又提高了塔的操作稳定性；
4)通过调节吸收液冷却器的循环水用量和工业软水的用量，可以控制尾气的氨含量低于20mg/m3，达到国家排放标准；
5)该工艺系统可以处理氨氮废水并回收氨，氨氮回收率达到99％以上，得到的氨水浓度高于20％，回收氨水的品质高。
附图说明
图1为本发明工艺系统流程示意图。
具体实施方式
如图1所示，一种负压氨氮废水处理及氨回收装置和工艺，包括废水进料泵(1)、废水预热器(2)、负压精馏塔(3)、强制循环泵(4)、强制循环再沸器(5)、冷凝器(6)、集液罐(7)、冷凝液回流泵(8)、真空泵(9)、常压吸收塔(10)、吸收塔循环泵(11)。
废水经废水进料泵(1)输送至负压精馏塔(3)的废水进料口，进料管道上分别设有一个废水预热器(2)和氢氧化钠溶液进口。负压精馏塔(3)的塔釜设有一个净化水出口，通过管道连通强制循环泵(4)的入口。净化水从塔釜出料，经过强制循环泵(4)一部分输送至废水预热器(2)的热侧进口，预热废水后排出，另一部分输送至强制循环再沸器(5)。强制循环再沸器(5)为管壳式结构，壳程采用蒸汽加热，管程介质汽化后回流至负压精馏塔(3)。负压精馏塔(3)塔顶设置冷凝器(6)和集液罐(7)，汽相部分冷凝后，冷凝液经过集液罐(7)全部回流至塔顶的冷凝液回流口，不凝气被真空泵(9)吸入常压吸收塔(10)中回收氨气。
常压吸收塔(10)分成两段，下部分塔段为管壳式结构，管程填充散堆填料，壳程有挡板，并通入循环冷却水，上部分塔段采用规整填料或者散堆填料，填料段顶上有液体分布器。常压吸收塔(10)塔底的氨水通过氨水出料口进入吸收塔循环泵(11)后，一部分作为产品输送至罐区贮存，其余的氨水从塔顶的循环液进料口回塔循环利用。新鲜软水从塔顶的工业软水进料口进塔，进一步吸收上升气流中的氨气。最终经过吸收后的残余不凝气从塔顶的尾气放空口直接排空。
其中，氨氮废水的进料量为5m3/h，氨氮含量为7000mg/l，工业软水的流量为175kg/h。经过该工艺系统处理得到的净化水氨氮含量为23mg/l，得到的氨水浓度为20％，尾气的氨浓度为20mg/m3。