高盐高氨氮废水提纯工艺的制作方法

本发明涉及废水处理技术领域，尤其是一种高盐高氨氮废水提纯工艺。

背景技术：

结合电厂实际状况，脱氨工艺的选择主要从下面几个方面考虑：首先，工艺需工业化运用成熟，对电厂含氨废水水质水量特点适应性强，能保证系统正常运行；其次，需符合国家节能减排、资源综合利用要求；再者，为全厂废水零排放打好基础同时兼顾职业健康影响；最后，需要无二次污染。目前脱氮的技术主要有生物脱氮、离子交换法、化学沉淀法、氧化法等等。

生物脱氮是目前较常用的一种方法，但是高浓度的游离氨对系统的生物活性有抑制作用。电厂的含氨废水不仅含盐量高，其电导率大于10000μs/cm，还含有高浓度的氨氮，氨氮在污水中的存在形式有两种，即游离氨(nh3)与离子状态的氨盐(nh4⁺)，电厂含氨废水的氨氮大多以游离氨(nh3)的形式存在，所以生物法不适用于电厂含氨废水。

电厂含氨废水氨氮含量高，属于高浓度含氨废水，离子交换法处理高浓度的氨氮废水，会使树脂再生频繁而造成操作困难；同时，离子交换剂用量大，再生频繁。交换剂的再生液需要再次脱氨氮，从根本上来说，并没有达到减排的目的，不利于实现废水零排放的目的。因此离子交换法也不适用于电厂含氨废水。

鸟粪石(map)沉淀法由于沉淀药剂用量较大，从而致使处理成本较高，要广泛用于电厂废水处理尚需解决以下两个问题：寻找廉价高效的沉淀剂及开发map作为肥料的价值。并且，化学沉淀法处理高浓度氨氮废水，脱除效率低；反应过程中需要投加过量的磷盐和镁盐，药剂投加引入的氯离子及磷会造成含盐量的进一步升高和磷的二次污染，另外沉淀物map作为肥料还需要有合适的销售渠道，由于电厂含氨废水的水量小，map的产量低，所以还需要解决储存的问题。因此，沉淀法对于电厂含氨废水的处理是不合适的。

湿式催化氧化、折点加氯法都属于高级氧化法，湿式催化氧化在运行过程中需要大量的贵重金属作为催化剂，其造价高及运行费用高，在实际工程上的运用很少。折点氯化法处理氨氮废水理论上全部氧化性的氯都被还原，全部氨都被氧化，但是实际上处理后容易残留一氯胺和二氯胺。根据世界卫生组织国际癌症研究机构2017年10月27日公布的致癌物清单初步整理参考，氯胺在3类致癌物清单中；其次对于高浓度氨氮废水的处理运行加氯量大，液氯的安全使用和贮存要求高，处理成本高。无论是从国家节能减排的要求，还是从职工的职业健康和安全生产方面来说，折点氯化法等高级氧化法都不适用于电厂含氨废水的处理。

吹脱法/汽提法虽然在化工行业都有大量的成熟运用案例，但是吹脱法在脱除过程中，汽水比高(2000～3000:1)导致电耗高，10吨的处理系统的电耗在80kwh以上；脱除效率低，单级系统只能脱除到50～100ppm；并且受气温影响大，氨氮在低温下从液相到气相转化困难，冬季无法正常运行；经吹脱法处理后的废水不能直接排放，还需要进一步处理，吹脱的氨气如不考虑回收排放到大气中会产生新的大气污染，为结局此问题还需要增加吸收装置，但是产生的铵盐也存在和资源回收综合利用的问题。

气态膜法处理理论上可以回收铵盐，但是在实际运用过程中存在以下问题：首先、铵盐浓度含量低，含量约在12％～15％，铵盐作为副产物的利用价值小，经济效益不明显；其次，虽然理论上回收氨氮所用酸的回收比1:1，实际工程运用中，吸收使用的酸需过量使用。目前虽然在电厂中有运用的案例，但是在实际运行过程中，磷酸使用量大，市场上磷酸每吨的价格超过5000元，运行成本相对较高，膜两侧的压差控制很难平衡，水相在压差的作用下很容易发生渗漏，运行效果不理想。

中华人民共和国国家标准gb/t36496-2018《含氨(铵)废液处理处置方法》，适用于氨含量(以nh3计)大于1000ppm的废液的推荐处理方法有精馏法、吹脱法、气敏脱气膜法等。这三种方法各有其利弊，气态膜法和吹脱法/汽提法相对来说附属设施少，操作更简便，自动化程度更高，从脱除效率方面看，汽提精馏工艺的脱除率最高。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种低能耗、脱氨效率高、运行稳定的高盐高氨氮废水提纯工艺。

为了解决上述技术问题，本发明提供的高盐高氨氮废水提纯工艺，包括前处理步骤、低温精馏步骤及吸收步骤。前处理步骤包括对高盐高氨氮废水前处理；低温精馏步骤包括在m-fri分离器内进行，配合高效脱氨催化剂的使用，高盐高氨氮废水中的含氨部分挥发；吸收步骤包括挥发的含氨部分冷凝后被吸收装置吸收至氨水吸收罐内。

可选的，前处理后的高盐高氨氮废水和高效脱氨催化剂混合后进入到m-fri分离器内。

可选的，高效脱氨催化剂具有o、h、oh、ch及ch2原子和离子活性基团。

可选的，前处理步骤包括ph调节步骤和预热步骤，ph调节步骤包括用碱液调节高盐高氨氮废水至11以上，预热步骤包括将高盐高氨氮废水预热至室温以上。

可选的，预热步骤由预热器完成，m-fri分离器流出的冷凝水流入预热器内。

可选的，低温精馏步骤中还包括对在m-fri分离器加入蒸汽压力≤0.25mpa的蒸汽。

可选的，m-fri分离器具有波形塔板，高盐高氨氮废水经由波形塔板，含氨部分挥发。

可选的，前处理步骤还包括将高盐高氨氮废水存储至氮封水箱。

可选的，高盐高氨氮废水为通过管路收集的氨区废水与精处理再生高盐废水混合形成。

可选的，高盐高氨氮废水提纯工艺还包括尾气处理步骤，对吸收装置内产生的尾气进行吸收。

综上，本发明采用高效催化剂与氨气精馏吸收结合的工艺，利用了高效催化剂作用下液相沸点大大降低的原理，使得整个脱氨过程中脱氨温度得到降低，是整个系统能在相对低温状态下进行高效脱氨，所以本工艺能耗大大降低，蒸汽耗量少(40kg/吨水-80kg/吨水)。同比可节省蒸汽50kg/吨水-80kg/吨水，大大降低了能耗。其次，整个过程全部在低温下运行(即使是温度最高的低温精馏步骤中的温度≤75℃)，比常规蒸氨塔操作温度(操作温度≥105℃)至少低30℃，解决了高含盐(特别含氯离子)原水在高温下(≥100℃)对设备耐腐蚀要求高，设备投资费用高的问题，可在材质选择上降低投资费用，同时主体设施、仪器仪表、水泵等由于操作温度的降低而耐用。

附图说明

图1是本发明中的实施例提供的高盐高氨氮废水提纯工艺的设备的示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

本发明中提到的低温精馏步骤中的低温指温度低于等于75℃，本发明中提到的m-fri分离器指分馏研究公司(fractionationresearchincorporation)的分离器。

请参考图1。本发明提供的高盐高氨氮废水提纯工艺，包括前处理步骤、低温精馏步骤及吸收步骤。前处理步骤包括对高盐高氨氮废水前处理；低温精馏步骤包括在m-fri分离器3内进行，配合高效脱氨催化剂的使用，高盐高氨氮废水中的含氨部分挥发；吸收步骤包括挥发的含氨部分冷凝后被吸收装置6吸收至氨水吸收罐7内。

现有的技术采用的蒸氨工艺，利用塔内高温使含氨氮水沸腾下脱氨，氨蒸汽用冷凝器4冷凝，回收稀氨水，控制回流比来达到所需氨水浓度。所以蒸汽耗量大(120kg/吨水-150kg/吨水)，同时对蒸汽压力要求也高(≥0.4mpa)。而本发明采用高效催化剂与氨气精馏吸收结合的工艺，利用了高效催化剂作用下液相沸点大大降低的原理，使得整个脱氨过程中脱氨温度得到降低，是整个系统能在相对低温状态下进行高效脱氨，所以本工艺能耗大大降低，蒸汽耗量少(40kg/吨水-80kg/吨水)。同比可节省蒸汽50kg/吨水-80kg/吨水，大大降低了能耗。其次，整个过程全部在低温下运行(即使是温度最高的低温精馏步骤中的温度≤75℃)，比常规蒸氨塔操作温度(操作温度≥105℃)至少低30℃，解决了高含盐(特别含氯离子)原水在高温下(≥100℃)对设备耐腐蚀要求高，设备投资费用高的问题，可在材质选择上降低投资费用，同时主体设施、仪器仪表、水泵等由于操作温度的降低而耐用。只要进水ph≥8.5，材质用不低于304不锈钢制作，能保用十年以上。

于本实施例中，前处理后的高盐高氨氮废水和高效脱氨催化剂混合后进入到m-fri分离器3内。高效脱氨催化剂为美国aiolia公司fd系列高效脱氨催化剂，该高效脱氨催化剂具有o、h、oh、ch及ch2原子和离子活性基团。在高效脱氨催化剂的催化作用下可以轻而易举地将高盐高氨氮废水中的铵盐最大限度的转化成游离氨；同时可以最大限度地减少氨和其他混合气体中氨的分压，加快游离氨从氨氮废水中释出的解吸过程和解吸的传递速率，使转化的游离氨能够快速充分地与废水分离，实现硫铵回收或氨气分解。当本发明的高效脱氨催化剂配合m-fri分离器3使用后，具有协同作用，到达一加一大于二的功效，可快速使废水分离出氨气。

于本实施例中，前处理步骤包括ph调节步骤和预热步骤，ph调节步骤包括用碱液调节高盐高氨氮废水至11以上，预热步骤包括将高盐高氨氮废水预热至室温以上，降低低温精馏步骤中的能耗。于本实施例中，预热步骤由预热器2完成，m-fri分离器3流出的冷凝水流入预热器2内，利用m-fri分离器3流出的冷凝水的余热。

于本实施例中，前处理步骤还包括将高盐高氨氮废水存储至氮封水箱1。高盐高氨氮废水为通过管路收集的氨区废水与精处理再生高盐废水混合形成。采用氮封水箱1作为废水收集水箱，通过对再生阶段的高盐废水再次分类收集，高盐废水含氨部分废水通过管路收集至水箱，减少和大气的接触，克服含氨废水易挥发的特点带来的泄露的问题，做到资源回收最大化。

于本实施例中，低温精馏步骤中还包括对在m-fri分离器3加入蒸汽压力≤0.25mpa的蒸汽，蒸汽用于为废水中含氨部分的蒸发提供动力能源。本发明中低温精馏步骤中的蒸汽携带挥发氨水经冷凝可以有效提纯并收集15％～20％浓度氨水，氨水可以重复利用，仅添加少量碱液及高效催化剂，运行过程中在无污泥产生、无二次污染的前提下做到“三化”(资源化、减量化、无害化)。

于本实施例中，m-fri分离器3具有波形塔板，高盐高氨氮废水经由波形塔板，含氨部分挥发。本发明采用适宜的专用塔板，用波形塔板代替填料，低阻降、高分离效率、抗颗粒的塔板与塔内件。且塔板经防垢处理，抗垢防阻，达到主塔零维修，从而保证处理效果稳定。专用塔板对蒸汽压力要求低(≤0.25mpa)，氨氮更宜挥发，氨氮去除率高可达到≥99.99％，塔底氨氮≤5mg/l；氨氮回收率可达99.9％。

于本实施例中，吸收装置6为氨气射流吸收装置6。吸收装置6和电厂的加药溶液箱连通，提纯后的高纯度浓氨水经吸收装置6收集后，通过管路和炉内加药溶液箱的旁路相连接，输送到吸收罐7后直接回用至炉内加药，减少中间环节，实现资源就地循环回收利用，降低电厂生产成本。而吹脱工艺及膜处理工艺一般用酸吸收氨水，副产物为铵盐，回收物无法直接转化为经济效益。

脱氨回收氨水工艺，为保证产品氨水的浓度，需要通过回流来调整塔顶的温度，从而改变氨水浓度，当废水中氨含量少的时候，需要较大的回流量，使系统不是处于最优操作状态，增加能耗，而通过回流来控制蒸汽中氨含量，控制方式不稳定，由于是氨蒸汽冷凝液直接回收氨水，回收15％以氨水浓度时，回收率低，溢出氨味重，由于多少带出原水沸腾液(特别是运行中起泡沫水)，无法保证氨水纯度。于本实施例中，采用抽纯氨气和净水混合回收氨水，可以动态解决废水氨氮含量变化而系统运行不稳定的问题，通过氨水密度计自动控制吸收净水流量，就能得到所需氨水浓度，冷却水温低于30℃时，回收氨水浓度可至17-20％，回收率高，且品质纯。

于本实施例中，高盐高氨氮废水提纯工艺还包括尾气处理步骤，用尾气处理装置6实现，对吸收装置6内产生的尾气进行吸收，使排除气体符合国家排放的规范。

于其他实施例中，全套工艺还可以是采用自动控制系统，实现过程安全自动化。模块化设计，自动控制，方便操作、维护及系统管理。

综上，和现有技术相比，采用氮封水箱1收集含氨废水，解决了收集过程中氨水逃逸产生的大气污染问题，避免了氨水的自然蒸发泄露带来的损失，使资源化回收利用最大化；独有的氨水回收系统无二次污染，收集的氨水通过输送系统输送到炉内加药系统实现就地循环回收利用；废水经处理后的废水氨氮含量低于5ppm，可直接达标排放。该氮封收集-低温精馏-循环回用工艺，其操作简便，系统安全可靠，有一定的经济价值且符合国家节能减排的要求，综合运行成本较低，具有推广价值。

虽然本发明已由较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟知此技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视权利要求书所要求保护的范围为准。