[發明專利]一種資源化處理有色金屬加工含氨和硫酸根廢水的方法

有效

• 申請號: 200710099139.6
• 申請日: 2007-05-14
• 公開（公告）號: CN101161596A
• 公開（公告）日: 2008-04-16
• 發明（設計）人: 曹宏斌;李玉平;張懿
• 申請（專利權）人: 中國科學院過程工程研究所
• 主分類號: C02F9/10
• 分類號: C02F9/10;C02F1/66;C02F1/20;C02F1/22;C02F101/16;C02F103/16
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技術領域

本發明屬于廢棄物資源化處理或冶金領域，涉及一種資源化處理有色金屬加工過程產生的含氨和硫酸根廢水的方法，具體地說是涉及一種采用精餾-低溫結晶組合工藝從廢水中回收氨和硫酸鈉并使處理后的水再用于金屬加工過程的方法。

背景技術

硫酸和氨是有色金屬加工過程中常用的酸和堿，但在生產過程中，這些物質常與部分離子態的有色金屬離子一起以廢棄物的形式進入廢水，如果得不到有效治理，不僅浪費資源，而且可能造成嚴重的環境污染，如氨進入水體后容易引發“藻類增殖”，導致魚蝦缺氧死亡；硫酸根被厭氧微生物生物還原后易產生硫化氫，腐蝕設備、毒害人蓄；金屬離子對細胞產生毒副作用，嚴重威脅人蓄安全。

目前，處理廢水中氨的方法主要有空氣吹脫法、折點加氯法、鳥糞石沉淀法、生物硝化法、超聲波吹脫法、電化學氧化法、蒸煮法、汽提法等；處理硫酸根廢水的方法主要有鈣鹽沉淀法；處理含重金屬離子廢水的方法主要有中和沉淀法、離子交換法、萃取法、硫化物沉淀法、生物法等。

上述方法僅針對單一污染，但不適合處理氨、硫酸根和重金屬的復合污染，而且處理技術存在一定缺陷。如空氣吹脫法雖然可以將水中氨脫除，但水中的氨全部轉移到空氣中，造成了二次污染；鳥糞石沉淀法(中國專利CN1406882A)和生物法(中國專利CN1310692A、CN1231651A)不適合處理高濃度含氨廢水；超聲波吹脫法(中國專利CN1412123A)和電化學氧化法處理成本太高；蒸煮法(中國專利CN1246442A)能耗太高，而且很難得到高濃度的氨水或液氨；中國專利CN1271690A報道的汽提法僅獲得稀氨水。對于重金屬離子，前面幾種方法雖然能夠將金屬離子與水分離，但處理成本較高。更為重要的是，目前對同時含氨和重金屬離子的廢水尚缺乏有效處理技術。加鈣法處理硫酸根存在的最大問題是產生大量利用價值低的硫酸鈣廢渣，而且未沉淀的鈣存在于水中會對水的回用產生負作用。

水是寶貴的不可再生資源，但一些金屬加工過程產生的廢水因為含有高濃度的氨和硫酸根，無法重復用于金屬加工過程，因此開發一種既能脫除水中氨和硫酸根，又不引入雜質離子的水處理技術對提高金屬加工工程的水重復利用率意義重大。

然而，到目前為止還沒有一種能夠處理含氨、硫酸根和重金屬離子的工業廢水，而簡單地將上述處理技術進行組合，不僅設備投資高、處理流程復雜，而且容易造成資源流失。

發明內容

本發明的目的是提供一種從有色金屬加工過程產生的含氨廢水中分別回收氨、硫酸根，使處理后的水直接用于金屬再加工的新工藝，實現資源回收和水零排放。

本發明資源化處理有色金屬加工過程產生的含氨和硫酸根廢水的基本思路是，分別用精餾技術和冷卻結晶技術將影響水回用的氨和硫酸根分別回收，脫除氨和硫酸根的水可以作為金屬加工的工藝水補充。

本發明回收水中氨和硫酸根的基本原理如下：

(一)精餾分離水中的氨

水中的銨離子在堿存在條件下，發生如下反應：

NH₄⁺+OH^-NH₃+H₂O

在加熱條件下，水中的氨(NH₃)從水中揮發，再經過精餾塔內的多次汽液相平衡分離，氨完全從水中分離，并被濃縮。

(二)冷卻結晶分離水中硫酸根

廢水在加入氫氧化鈉后，鈉離子與水中的硫酸根形成了硫酸鈉。冷卻結晶就是利用硫酸鈉在水中溶解度隨溫度變化很大的關系，通過將溫度降低，使得水中的絕大部分硫酸根被以硫酸鈉產品的形式回收。

下面結合附圖1詳細說明本發明提供一種從有色金屬加工過程產生的含氨和硫酸根廢水中分別回收氨、硫酸根的工藝流程：

首先是待處理廢水1與氫氧化鈉溶液2混合，再與精餾塔B塔釜流出的高溫脫氨水10在原料預熱器A中經過換熱后進入精餾塔B中部；

在精餾塔B中，熱源9由塔釜加入，氨與水在熱作用下分離，脫氨后的水向塔釜流，氨氣向塔頂流；

從水中分離出的氨氣4由精餾塔塔頂進入冷凝器C，并在冷凝器中被冷卻為氨液，氨液部分5回流到塔頂，其余部分6成為產品；

高溫脫氨水10從塔釜流出，與原料廢水進行熱交換降溫后得到低溫脫氨水11去冷卻結晶反應器D；

在冷卻結晶反應器D內，低溫脫氨水被降溫，水中硫酸鈉在降溫過程中以硫酸鈉晶體形式析出，含硫酸鈉固體的凈化水14進入固液分離器E進行固液分離，分別得到硫酸鈉晶體16和凈化水15，凈化水15返回生產線