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氨氮廢水處理技術(shù)
雙塔熱耦合精餾氨回收技術(shù)
時間:2015-04-15 作者:源禹環(huán)保 瀏覽數(shù):

    “雙塔熱耦合精餾氨回收”技術(shù),是在催化作用下全封閉堿析脫氨將廢水中的銨鹽最大限度的轉(zhuǎn)化成游離氨;同時可以最大限度地減少氨和其他混合氣體中氨的分壓,加快游離氨從廢水中釋出的解吸過程和解吸的傳遞速率,使轉(zhuǎn)化的游離氨能夠快速充分地與剩余氨水分離,微負壓循環(huán)吸氨,實現(xiàn)氨回收。
    本技術(shù)開發(fā)出相互配套的三種核心處理技術(shù):
(1)高效復(fù)合解氨劑:能促使廢水中不穩(wěn)定的氨鹽中的氨氮最大限度地轉(zhuǎn)為游離氨,同時促使廢水中的游離氨快速與水分離;
(2)雙塔熱耦合工藝:將高壓塔的塔頂冷凝熱轉(zhuǎn)移至常壓塔的用作塔釜再沸器熱源,同時將高壓塔釜液節(jié)流汽化閃蒸,補充常壓塔塔釜熱量,以此減少整個系統(tǒng)的蒸汽與冷卻水的消耗量;
(3)高效的氣液傳質(zhì)設(shè)備與分級變壓控溫吸收系統(tǒng):克服了脫氨過程液體噴淋量大、流體表面張力大、微量不易分離等技術(shù)難點,徹底解決了氨氮廢水處理難題。
    工藝特點:
(1)節(jié)能:整個脫氨過程只給加壓塔再沸器補充熱量和常壓塔冷凝器補充冷量,從而使整個過程能耗大大降低,與常規(guī)蒸餾工藝相比,節(jié)能效率達40%以上,廢水進料在25℃時,蒸汽耗量理論值降到了100kg(蒸汽)/噸(廢水)。
(2)高效:經(jīng)過脫氮之后的廢水,NH3-N指標可達到國家一級排放標準(15ppm),其去除率在99.9%以上,徹底解決氨氮廢水達標排放問題,并能回收高質(zhì)量的工業(yè)氨水,經(jīng)濟效益、環(huán)境效益和社會效益十分顯著。
(3)本工藝充分考慮了水資源節(jié)約和氨資源的回收利用,廢水中的氨氮以氨的形式回收利用,不會產(chǎn)生二次污染。
(4)工藝流程相對簡單,操作穩(wěn)定,彈性大。
(5)與傳統(tǒng)工藝相比設(shè)備投資增加,占地略微增大,但后期處理成本偏低。
(6)適用范圍:各種濃度廢水、尤其高濃度氨氮廢水,對總廢水量10t/h以上節(jié)能效果顯著。本工藝抗氨氮沖擊負荷能力強,對來水含量不穩(wěn)定的同樣適用。
    工藝原理:
    處理氨氮廢水的原理,必須先從氨氮的性質(zhì)和特性講起。所謂氨氮即氨態(tài)氮,就是以氨的形態(tài)存在于水中的氮。氨氮都是以銨鹽和游離氨兩種形態(tài)存在,其比例高低取決于廢水的pH值。當pH值高(堿性)時,游離氨的比例就高;pH值低(酸性)時,銨鹽的比例就高,銨鹽和游離氨的比例隨著廢水pH值的變化而變化。人們正是利用氨氮的這一特性,不斷尋求去除氨氮的新途徑。
    要去降氨氮廢水中的氨氮,必須開辟新的思路,開發(fā)新的工藝和技術(shù)。高濃度和超高濃度氨氮廢水處理技術(shù)就是從氨氮的另外一種形態(tài)(氣態(tài))開始研究的,要解決的關(guān)鍵技術(shù)問題有兩個:一是如何將不能強化絮凝的固態(tài)氮(銨鹽)最大限度地轉(zhuǎn)換成氣態(tài)氨(游離氨);二是如何最大限度地做到氣液分離把氣態(tài)氨從廢水中去除掉,并且不造成第二次污染(大氣污染)。我們在研發(fā)高濃度焦化氨氮廢水處理時采用了傳統(tǒng)的吹脫法的基本原理,即通過調(diào)整提高廢水的pH值,使固定銨轉(zhuǎn)化成游離氨,然后用空氣將游離氨吹脫。但傳統(tǒng)的吹脫法最多只能將70%左右的銨鹽轉(zhuǎn)化成游離氨,同時傳統(tǒng)的吹脫法的氣水比高達3000以上,能耗大、成本高,也讓業(yè)主無法接受。即使用上超聲波、超重力等先進技術(shù)去除氨氮也只能達到90%,其主要原因是在不同溫度范圍內(nèi),氨在水中有相應(yīng)的平衡溶解度。在20℃時1體積的水可溶解約700體積的氨,可見氨是一種親水性物質(zhì),溶解在水中的氨和水分子之間存在一種氫鍵的相互作用,這增加了分子間的結(jié)活力,所以這部分溶解范圍的氨很難用傳統(tǒng)的吹脫法去除,除非繼續(xù)升高吹脫溫度,破壞氫鍵?;蛘呤蛊渥?yōu)槭杷晕镔|(zhì),在水中的溶解度變得很小。
    在此基礎(chǔ)上我們經(jīng)過多年研究發(fā)現(xiàn),氨分子呈三角錐形,氮原子以sp3雜化軌道與氫原子的s軌道形成δ鍵。氮的電負性比氫的大,N-H鍵的電子對偏向氮,整個氨分子具有極性。在氨分子中,氮原子除了形成三個N-H共價建外,還有一對孤對電子,氨的加合作用就是通過這對孤對電子發(fā)生的。
    根據(jù)以上特性,我們經(jīng)過千百次艱辛試驗,取得了新的突破,最大的技術(shù)突破就是獨創(chuàng)開發(fā)出了一種高效復(fù)合解氨劑,它含有大量的O、H、OH、CH、CH?等原子和離子活性基團,在催化作用下我們正是巧妙地利用了氨分子中孤對電子的特點,使其變?yōu)槭杷晕镔|(zhì),破壞了水分子與氨分子之間的結(jié)合力,使氨分子擺脫水分子的作用,以游離氨的形式存在,從而容易從水中釋放出來,在水中的溶解度變得很小,可以輕而易舉地將氨氮廢水中的銨鹽最大限度的轉(zhuǎn)化成游離氨;剩下就是如何最大限度地做到氣液分離把氣態(tài)氨從廢水中去除掉,同時最大限度地減少氨和其他混合氣體中氨的分壓,加快游離氨從氨氮廢水中釋出的解吸過程和解吸的傳遞速率,使轉(zhuǎn)化的游離氨能夠快速充分地與廢水分離,實現(xiàn)氨回收。
    在氣液傳質(zhì)理論指導下, 我們采用高效的氣液傳質(zhì)設(shè)備與分級變壓控溫吸收系統(tǒng),克服了脫氨過程液體噴淋量大、流體表面張力大、微量不易分離等技術(shù)難點,徹底解決了氨氮廢水處理難題。經(jīng)過脫氮之后的廢水,氨氮指標可以降到國家一級排放標準以下。


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