[發明專利]含氨廢水的蒸氨方法與裝置

有效

• 申請號: 202011433002.1
• 申請日: 2020-12-10
• 公開（公告）號: CN112551793B
• 公開（公告）日: 2022-11-08
• 發明（設計）人: 張書廷;張嘉明;姜晴晴;閻明
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: C02F9/10
• 分類號: C02F9/10;C02F1/04;C02F1/20;C02F1/66;C02F101/16
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本發明涉及含氨廢水的蒸氨方法和裝置，通過對一次蒸氨廢水加堿后的加堿初期氣體直接導出送往氨氣用戶，液體進行二次蒸氨，二次蒸氨的蒸汽導入一次蒸氨作為熱源和氣液傳質載體，既提高了一次蒸氨的效率，又保障了兩段蒸氨的能源利用效率，為蒸氨節堿，提高COD去除率奠定了基礎；通過蒸氨塔分成一次蒸氨段和二次蒸氨段，在塔外增設加堿閃分罐，加堿混合的同時分離加堿初期氣體，加堿含氨廢水返回蒸氨塔下部二次蒸氨段，實現了以最少的設備投入、少量的堿達到蒸氨目的，特別對于現有工藝的改造提供了便利。

技術領域

本發明涉及含氨廢水的蒸氨方法和裝置，尤其涉及含氨廢水除氨過程減少堿投加量及降低能耗的方法和裝置，屬于化工與環保領域。

背景技術

含氨廢水是一種成分復雜，毒性大、難降解、可生化性差的工業廢水，其中高濃度的氨氮直接進入生化處理系統，會造成運行障礙，嚴重影響處理效果，因此，對于高濃度含氨廢水需要進行預處理。

蒸氨法是目前使用最普遍的預處理高濃度含氨廢水的有效方法，蒸氨時蒸汽與廢水充分接觸，根據汽提的原理，蒸汽與廢水進行熱量和物質交換，氨從液相(廢水)中脫出，進入汽相(蒸汽)中，從而廢水中的氨被分離出來，并由蒸汽帶出，達到降低廢水中氨濃度的目的。

迄今為止的蒸氨工藝應用最多的是將含氨廢水預熱并加入堿液后直接送到蒸氨塔的上部，在蒸氨塔的底部加入熱源產生蒸汽，在塔的頂部導出含氨氣體，在塔的底部排出蒸氨廢水。該工藝流程簡單，設備少，但在入塔前的含氨廢水中加入堿，使得含氨廢水原水中的酸性物質被中和，很難蒸出，致使出塔的蒸氨廢水中的有機物含量降不下來，COD高；同時，堿耗量也較大。這兩者均導致含氨廢水的處理成本增加。

為克服上述傳統蒸氨工藝的高堿耗和高COD的弊端，科技工作者分別探索了一塔兩段蒸氨和兩塔蒸氨等改進工藝。兩段蒸氨的基本工藝是將含氨廢水預熱后不加堿直接送到蒸氨塔上部，在低的pH值下將含氨廢水中的酸性物質蒸出，同時蒸出部分揮發氨；在蒸氨塔的中部加入堿，提高液相的pH值，將固定氨轉化為揮發氨，并在向下流動的過程中被上升的蒸汽汽提除氨降到氨濃度要求值后從塔底排出蒸氨塔；蒸氨塔下部的含氨蒸汽上升穿過蒸氨塔上部的未加堿揮發氨蒸氨段后，從塔頂部作為含氨氣體排出。該工藝雖然在一定程度上提高了含氨廢水中酸性物質的排出效果，耗堿量也有所降低。但由于其蒸氨塔下部加堿后蒸出的氨隨上升的蒸汽上升，增高了汽相氨分壓，降低了蒸氨塔上部從液相向汽相轉移的氨的推動力，影響了上部的蒸氨效果，最終結果會導致所需蒸氨塔塔板數增加，如果在原蒸氨塔改造則會出現原塔的能力不足，蒸氨廢水不能滿足出水要求的問題，也由此阻礙了傳統工藝的改造實施。

為解決傳統一塔蒸氨存在的問題，科技工作者又開發了兩塔式分段蒸氨工藝，其中又分為含氨廢水第二塔塔頂的蒸汽送入第一塔底部的汽體串聯工藝、和含氨廢水第二塔的蒸汽不送入第一塔中，而是與第一塔的塔頂蒸汽匯合排出的汽體并聯工藝。汽體串聯工藝的優點在于能夠利用第二塔熱源產生的蒸汽，在一定程度上節省了熱源，但同樣存在著第一塔中蒸氨推動力降低，導致其傳質能力不足的問題，只不過兩個塔建設時就增多了塔板數予以解決，其結果是增加了設備投資。汽體并聯工藝通過第二塔頂的含氨汽體的直接排出，避免了汽體串聯工藝的問題，但其第二塔中蒸汽熱源也無法利用，需要第一塔和第二塔都加入熱源，導致了能源利用率的大幅下降，能耗增大。

綜上所述，一塔兩段蒸氨和兩塔蒸氨工藝均帶來新的問題，導致與傳統一塔蒸氨工藝相比其優勢被嚴重削弱，特別是對現有工藝的改造難以實施，以致工業現場仍然是以傳統一塔蒸氨為主流的工藝運行。可見，提高含氨廢水蒸氨的效率，降低其成本的技術難題在于現有工藝和設備中的改造成本增加和/或運行成本難以降低的投資經濟性差的根源性技術問題。

本發明者鑒于蒸氨現狀和各種工藝存在的問題，從液相氨揮發的機理和歷程規律出發，通過對固定氨分解揮發速度特性和遷移規律的研究發現加堿后固定氨分解和向氣相逸出過程是一個急速聚集過程的特點，并利用此特點開發了加堿初期氣體的單獨導出，汽液兩相返回原塔的新型兩段蒸氨方法和裝置，為降低蒸氨堿耗和提高COD去除率提供了有效的技術手段。

發明內容