本发明涉及氨氮废水处理方法，特别是涉及一种利用二次乏汽的节能氨氮废水处理方法及装置。
背景技术：
由于蒸汽汽提法具有工艺较成熟、运行稳定并且对氨氮浓度变化适应性较强等特点，在工业实际中应用较普遍。蒸汽汽提法是将废水ph值调节至碱性，然后在填料塔中通入空气或蒸汽，通过气液接触将废水中的游离氨吹脱至大气或蒸汽中，使氨氮从液相转移到气相，蒸汽汽提法适合常温下处理低浓度氨氮废水，并且必须采用酸液来吸收转移到空气中的氨氮以防造成大气的二次污染问题，同时还需注意处理大量空气外排导致带液等问题。由于采用蒸汽吹脱法可以提高废水温度，提高一定ph值时被吹脱氨的比例，进而可以达到较高的氨氮脱除率。同时，可以根据需要采取对塔顶产品进行全凝、部分冷凝、酸液冷却同时中和等方式得到氨水、氨气和铵盐，与空气吹脱法相比，蒸汽吹脱法因其具有对废水氨氮浓度变化适应性强、氨氮脱除率高等特点而得到更加广泛地应用，但是据资料统计，传统脱氨法每方废水至少需要消耗蒸汽125kg，常规加压脱氨工艺一吨水能耗在120～160kg/h，蒸汽需要的品位高，蒸汽压力一般在1mpa以上，导致氨氮废水处理成本很高，企业不愿或无力承担其处理费用。
技术实现要素：
针对上述现有技术是氨氮废水处理中所存在的问题，本发明的提供了一种不仅工艺安全稳定可靠，处理运行费用成本低，而且减少了新鲜蒸汽消耗量的利用二次乏汽的节能氨氮废水处理方法及装置。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案：
本发明提供了一种利用二次乏汽的节能氨氮废水处理方法，包括以下步骤：
a、经过预处理的含氨废水经过余热换热器与脱氨塔塔釜出水进行换热回收热能升温后，送入脱氨塔顶部，新鲜蒸汽经过蒸汽热泵和硫铵吸收塔塔顶产生的二次乏汽混合制备的混合蒸汽从塔釜直接进脱氨塔，含氨废水从塔顶自上而下流动，从塔釜进的混合蒸汽自下而上流动，混合蒸汽与含氨废水在塔内逆流接触，液相自上而下，液相中氨氮逐渐进入气相，脱氨的废水符合处理要求后出塔与经过预处理的含氨废水在余热换热器中换热后中和排出界外；
b、从脱氨塔塔顶排出的一部分含氨蒸汽由自压进入硫铵吸收塔中，含氨蒸汽自下而上流动，与硫铵吸收塔顶部下来的吸收液逆流接触反应，在反应过程中，含氨蒸汽与补充进入硫铵吸收塔的稀硫酸反应，生成高浓度硫酸铵溶液，由于硫酸稀释和与氨的反应的过程中放出大量热能，塔顶放热产生出的二次乏汽在蒸汽热泵与新蒸汽混合后进入脱氨塔底部作为脱氨塔的加热能源，硫铵吸收塔的循环液经循环吸收后浓度达到产品浓度要求时，经硫铵循环泵送出至硫酸铵中和混合器缓存后送至界区外溶液罐储存；
c、从脱氨塔塔顶排出的另一部分含氨蒸汽经过塔顶冷凝器进行冷却冷凝并收集在综合反应器中形成氨水凝液或输送到脱氨塔顶作为氨氮废水循环处理；从塔顶冷凝器排出的未凝气从塔顶冷凝器中排出的高浓度氨气在氨水综合反应器中与循环液发生传质与传热，将含氨蒸汽全部转变为合格氨水后送出至氨水储罐中再经氨水外送泵经合格氨水出口至界区外。
本发明还提供了一种实现利用二次乏汽的节能氨氮废水处理方法的装置，它包括新鲜水进口、废水进口、废水出口、碱液进口、硫酸进口、余热换热器、蒸汽热泵、脱氨塔、硫铵吸收塔、塔顶冷凝器、综合反应器、尾气塔、氨水储罐；所述脱氨塔下部通过脱氨塔釜泵与余热换热器相连，余热换热器与和调酸混合器相连，调酸混合器连接废水出口，废水进口与余热换热器相连，余热反应器通过调碱混合器与脱氨塔上部相连，脱氨塔顶部分别与硫铵吸收塔中部、塔顶冷凝器上部一端相连，塔顶冷凝器上部另一端与综合反应器相连，塔顶冷凝器下端通过凝液泵分别与综合反应器顶部、脱氨塔顶部相连，所述硫铵吸收塔顶部、新鲜蒸汽进口分别连接蒸汽热泵的进口，蒸汽热泵的出口连接脱氨塔下部，连接蒸汽热泵，硫铵吸收塔上部连接新鲜水进口，硫铵吸收塔下端依次通过硫铵循环泵、反应混合器分别与硫铵吸收塔中部、硫酸铵中和混合器相连，硫酸铵中和混合器与硫酸铵溶液出口相连，所述综合反应器下端通过氨水循环泵分别与氨水换热器、氨水储罐相连，氨水换热器与综合反应器上端相连，氨水储罐下端通过氨水外送泵与合格氨水外送口相连，氨水储罐上端、综合反应器上端与尾气塔中部相连，尾气塔下端通过尾气塔循环泵分别与尾气塔中部和塔顶冷凝器中部相连，尾气净化器上部与新鲜水进口相连。
进一步地，调碱混合器、碱液进口之间连接有调ph加碱泵与碱液缓冲罐。
进一步地，所述反应混合器、硫酸进口之间连接有反应加酸泵与硫酸缓冲罐，硫酸缓冲罐通过调ph加酸泵与调酸混合器相连。
进一步地，所述综合反应器下端通过硫酸铵调ph值泵连接至硫酸铵中和混合器。
本发明有益效果：
1)采用蒸汽汽提脱氨、硫酸吸收脱氨、蒸汽循环的复合工艺流程,对氨氮废水进行汽提,得到硫酸铵溶液或者固体硫酸铵，不仅可以实现废水氨氮含量达标排放<10mg/l),而且实现其中氨氮的资源化回收利用。
2)在氨氮废水处理系统中高效利用系统热量,使处理氨氮废水蒸汽单耗在汽提精馏脱氨成套技术的基础上再降低。
本发明工艺具有以下特点：
a采用了蒸汽热泵技术，较常规脱氨工艺降低了系统的能耗；
b采用的成熟的专利技术，缩短了整个工艺流程,降低了工程造价；
c不添加任何非常规的氨氮脱除剂，降低了工程运行成本；
d充分考虑了水质波动的可能性，确保了工艺运行的稳定性。
附图说明
图1是本发明的连接关系结构示意图。
在图中，1、新鲜水进口2、调ph加碱泵3、脱氨塔4、硫酸铵中和混合器5、硫酸铵溶液出口6、尾气塔7、尾气塔循环泵8、合格氨水外送口9、氨水外送泵10、氨水储罐11、氨水循环泵12、氨水换热器13、综合反应器14、凝液泵15、塔顶冷凝器16、反应混合器17、硫铵循环泵18、硫铵吸收塔19、脱氨塔釜泵20、反应加酸泵21、调ph加酸泵22、硫酸缓冲罐23、硫酸进口24、废水进口25、废水出口26、调酸混合器27、余热换热器28、蒸汽热泵29、调碱混合器30、新鲜蒸汽进口31、碱液进口32、碱液缓冲罐33、硫酸铵调ph值泵。
具体实施方式
为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面根据附图结合具体实施方式来进一步详细描述本发明。
本发明所述一种利用二次乏汽的节能氨氮废水处理方法：
经过预处理的含氨废水经过余热换热器与脱氨塔塔釜出水进行换热回收热能升温后，送入脱氨塔顶部，新鲜蒸汽经过蒸汽热泵和硫铵吸收塔塔顶产生的二次乏汽混合制备的混合蒸汽从塔釜直接进脱氨塔，通过直接接触加热的方式进行加热，加热蒸汽压力为0.70mpa.g。含氨废水从塔顶自上而下流动，从塔釜进的混合蒸汽自下而上流动，混合蒸汽与含氨废水在塔内逆流接触，液相自上而下，液相中氨氮逐渐进入气相，到塔釜液相中氨氮基本全部进入气相中，液相中氨氮含量可达到低于5mg/l，符合处理要求后出塔与经过预处理的含氨废水在余热换热器中换热后在调酸混合器内中和随后排出界外。
从脱氨塔塔顶排出的一部分含氨蒸汽由自压（压力略大于吸收塔的阻力）进入硫铵吸收塔中，含氨蒸汽自下而上流动，与硫铵吸收塔顶部下来的吸收液逆流接触反应，吸收液采用稀硫酸（用新鲜水对50%硫酸进行稀释），在反应过程中，氨气与补充进入硫铵吸收塔的稀硫酸反应，生成高浓度硫酸铵溶液，由于硫酸稀释和与氨的反应的过程中放出大量热能，放热产出的二次乏汽即为主要的余热资源，塔顶产生出的二次乏汽（二次蒸汽）在蒸汽热泵与新蒸汽混合后进入脱氨塔底部作为脱氨塔的加热能源，硫铵吸收塔的循环液经循环吸收后浓度达到产品浓度要求时，经硫铵循环泵送出至硫酸铵中和混合器缓存后送至界区外溶液罐储存。
配套硫酸铵系统的同时，装置可以同时产出氨水，从脱氨塔塔顶排出的另一部分含氨蒸汽经过塔顶冷凝器进行冷却冷凝并收集在综合反应器中形成氨水凝液；当氨水凝液浓度过低时，氨水凝液则直接通过氨水凝液泵直接输送到脱氨塔顶作为氨氮废水循环处理；从塔顶冷凝器排出的未凝气经过综合反应器后输入到尾气塔中用新鲜水进行洗涤吸收，并在循环液的作用下，将氨水冷凝器中的压力抽至微负压，未凝气与循环液混合后进入综合反应器生成氨水，循环液在循环吸收过程中，由于未凝气中氨气的溶解热和蒸汽的冷凝热的放出，循环液温度升高，循环液在氨水换热器中，经循环液冷却后，温度降至氨溶解饱和温度下，循环液经循环吸收并当循环液浓度达到产品浓度时，经氨水循环泵送出至氨水储罐中配置成氨水，经氨水外送泵送出合格氨水出口至界区外；当综合反应器中循环液浓度高于产品浓度时，循环液进入尾气塔中，经洗涤后进入尾气塔循环泵输入到塔顶冷凝器中或再次输入到尾气塔进行循环洗涤。
本发明中所述的循环液包括两处，一是指硫铵吸收塔的循环液，利用硫铵循环泵打循环进行循环吸收，二是指综合反应器中的循环液，也就是氨水。
本发明中所述的未凝气是指从脱氨塔顶排出进入塔顶冷凝器中未冷凝，不能形成氨水凝液的含氨蒸汽，本发明中无需将脱氨塔产生的含氨蒸汽全部冷凝，利用蒸汽热泵将含氨蒸汽中的水分二次乏汽产生所需要的热量是有硫酸稀释热和硫酸与氨反应产生的反应热。
如图1所示，本发明所述一种实现利用二次乏汽的节能氨氮废水处理方法的装置包括新鲜水进口1、废水进口24、废水出口25、碱液进口31、硫酸进口23（50%硫酸）、余热换热器27、蒸汽热泵28、脱氨塔3、硫铵吸收塔18、塔顶冷凝器15、综合反应器13、尾气塔6、氨水储罐10；所述脱氨塔3下部通过脱氨塔釜泵19与余热换热器27相连，余热换热器与和调酸混合器26相连，调酸混合器26连接废水出口，废水进口24与余热换热器相连，余热反应器通过调碱混合器29与脱氨塔上部相连（调碱混合器29通过调ph加碱泵2依次与碱液缓冲罐32、碱液进口31相连），脱氨塔顶部分别与硫铵吸收塔18中部、塔顶冷凝器15上部一端相连，塔顶冷凝器上部另一端与综合反应器13相连，塔顶冷凝器下端通过凝液泵14分别与综合反应器13顶部、脱氨塔3顶部相连，所述硫铵吸收塔顶部、、新鲜蒸汽进口30分别连接蒸汽热泵的进口，蒸汽热泵的出口连接脱氨塔下部，连接蒸汽热泵28，硫铵吸收塔上部连接新鲜水进口1，硫铵吸收塔下端依次通过硫铵循环泵17、反应混合器16分别与硫铵吸收塔18中部、硫酸铵中和混合器4相连（反应混合器16通过反应加酸泵20依次与硫酸缓冲罐22、硫酸进口23相连，硫酸缓冲罐22还通过调ph加酸泵21与调酸混合器26相连），硫酸铵中和混合器4与硫酸铵溶液出口5相连，所述综合反应器下端通过氨水循环泵11分别与氨水换热器12、氨水储罐10相连（综合反应器下端还通过硫酸铵调ph值泵33连接至硫酸铵中和混合器4），氨水换热器与综合反应器上端相连，氨水储罐下端通过氨水外送泵9与合格氨水外送口8相连，氨水储罐上端、综合反应器上端与尾气塔6中部相连，尾气塔6下端通过尾气塔循环泵7分别与尾气塔中部和塔顶冷凝器中部相连，尾气净化器上部与新鲜水进口1相连。
通过采用蒸汽热泵将这部分余热资源进行充分利用从而降低整个脱氨塔新鲜蒸汽的消耗量，以节约能耗，降低运行成本。
蒸汽热泵（喷射式）主要由喷嘴、接受室、混合室、扩压室等几部分组成。该设备具有结构简单，投资小，运行可靠，热效率高，节约能源，有利于环保等特点。
与蒸汽压缩循环技术相比，蒸汽喷射式热泵不仅节约了电能，而且还可将高压蒸汽减压过程释放的能量有效利用，从而最大限度的利用了系统能量，达到深度节能的目的。
喷射式热泵的工作原理是以蒸汽减压前后的能量差为动力，高压蒸汽通过喷嘴时产生高速气流，在喷嘴出口处产生低压区，在此区域将低压蒸汽吸入设备，高压蒸汽在膨胀的同时压缩低压蒸汽，用高压蒸汽的裕压提高低压蒸汽的品位，然后通过混合室进行良好混合，混合后的蒸汽再通过扩压室恢复部分压力损失，达到要求的蒸汽压力后供给热用户使用。根据高、低压蒸汽的参数可以对设备进行不同的结构设计，得到各种压力等级的蒸汽，满足不同热用户的要求。通过蒸汽喷射式热泵吸入的低压蒸汽既可以是放散的废蒸汽，也可以是凝结水产生的闪蒸汽，使低焓热能得到充分利用，达到节约能源的目的。
本发明通过合理的工艺流程优化，充分利用热量，根据新鲜蒸汽的压力不同，节能效果不同，新鲜蒸汽压力为0.4-1.0mpa，节约能高达20%-45%以上。
技术特征：
1.一种利用二次乏汽的节能氨氮废水处理方法，其特征在于：它包括以下步骤：
a、经过预处理的含氨废水经过余热换热器与脱氨塔塔釜出水进行换热回收热能升温后，送入脱氨塔顶部，新鲜蒸汽经过蒸汽热泵和硫铵吸收塔塔顶产生的二次乏汽混合制备的混合蒸汽从塔釜直接进脱氨塔，含氨废水从塔顶自上而下流动，从塔釜进的混合蒸汽自下而上流动，混合蒸汽与含氨废水在塔内逆流接触，液相自上而下，液相中氨氮逐渐进入气相，脱氨的废水符合处理要求后出塔与经过预处理的含氨废水在余热换热器中换热后中和排出界外；
b、从脱氨塔塔顶排出的一部分含氨蒸汽由自压进入硫铵吸收塔中，含氨蒸汽自下而上流动，与硫铵吸收塔顶部下来的吸收液逆流接触反应，在反应过程中，含氨蒸汽与补充进入硫铵吸收塔的稀硫酸反应，生成高浓度硫酸铵溶液，由于硫酸稀释和与氨的反应的过程中放出大量热能，塔顶放热产生出的二次乏汽在蒸汽热泵与新蒸汽混合后进入脱氨塔底部作为脱氨塔的加热能源，硫铵吸收塔的循环液经循环吸收后浓度达到产品浓度要求时，经硫铵循环泵送出至硫酸铵中和混合器缓存后送至界区外溶液罐储存；
c、从脱氨塔塔顶排出的另一部分含氨蒸汽经过塔顶冷凝器进行冷却冷凝并收集在综合反应器中形成氨水凝液或输送到脱氨塔顶作为氨氮废水循环处理；从塔顶冷凝器排出的未凝气从塔顶冷凝器中排出的高浓度氨气在氨水综合反应器中与循环液发生传质与传热，将含氨蒸汽全部转变为合格氨水后送出至氨水储罐中再经氨水外送泵经合格氨水出口至界区外。
2.一种实现权利要求1所述的利用二次乏汽的节能氨氮废水处理方法的装置，其特征在于：它包括新鲜水进口（1）、废水进口（24）、废水出口（25）、碱液进口（31）、硫酸进口（23）、余热换热器（27）、蒸汽热泵（28）、脱氨塔（3）、硫铵吸收塔（18）、塔顶冷凝器（15）、综合反应器（13）、尾气塔（6）、氨水储罐（10）；所述脱氨塔下部通过脱氨塔釜泵（19）与余热换热器相连，余热换热器与调酸混合器（26）相连，调酸混合器连接废水出口，废水进口与余热换热器相连，余热反应器通过调碱混合器（29）与脱氨塔上部相连，脱氨塔顶部分别与硫铵吸收塔中部、塔顶冷凝器上部一端相连，塔顶冷凝器上部另一端与综合反应器相连，塔顶冷凝器下端通过凝液泵（14）分别与综合反应器顶部、脱氨塔顶部相连，所述硫铵吸收塔顶部、新鲜蒸汽进口（30）分别连接蒸汽热泵的进口，蒸汽热泵的出口连接脱氨塔下部，硫铵吸收塔上部连接新鲜水进口，硫铵吸收塔下端依次通过硫铵循环泵（17）、反应混合器（16）分别与硫铵吸收塔中部、硫酸铵中和混合器（4）相连，硫酸铵中和混合器与硫酸铵溶液出口（5）相连，所述综合反应器下端通过氨水循环泵（11）分别与氨水换热器（12）、氨水储罐相连，氨水换热器与综合反应器上端相连，氨水储罐下端通过氨水外送泵（9）与合格氨水外送口（8）相连，氨水储罐上端、综合反应器上端与尾气塔中部相连，尾气塔下端通过尾气塔循环泵（7）分别与尾气塔中部和塔顶冷凝器中部相连，尾气净化器上部与新鲜水进口相连。
3.根据权利要求2所述的一种利用二次乏汽的节能氨氮废水处理方法的装置，其特征在于：所述调碱混合器（29）、碱液进口（21）之间连接有调ph加碱泵（2）与碱液缓冲罐（32）。
4.根据权利要求2所述的一种利用二次乏汽的节能氨氮废水处理方法的装置，其特征在于：所述反应混合器（16）、硫酸进口（23）之间连接有反应加酸泵（20）与硫酸缓冲罐（22），硫酸缓冲罐通过调ph加酸泵（21）与调酸混合器相连。
5.根据权利要求2所述的一种利用二次乏汽的节能氨氮废水处理方法的装置，其特征在于：所述综合反应器（12）下端通过硫酸铵调ph值泵（33）连接至硫酸铵中和混合器（4）。
技术总结
本发明公开了一种利用二次乏汽的节能氨氮废水处理方法及装置，它包括以下步骤：A、含氨废水送入脱氨塔顶部，新鲜蒸汽经过蒸汽热泵从塔釜进脱氨塔，脱氨的废水符合处理要求后排出界外；B、从脱氨塔塔顶排出的一部分含氨蒸汽进入硫铵吸收塔中，塔顶放热产生出的二次乏汽在蒸汽热泵与新蒸汽混合后进入脱氨塔底部作为脱氨塔的加热能源，硫铵吸收塔的循环液浓度达到产品浓度要求时，送至界区外；C、从脱氨塔塔顶排出的另一部分含氨蒸汽在氨水综合反应器中与循环液发生传质与传热，转变为合格氨水送至界区外。本发明不仅实现废水氨氮含量达标排放，资源化回收利用，而且高效利用系统热量,使蒸汽单耗在汽提精馏脱氨基础上再降低。
技术开发人、权利持有人：韩博平;赖祖明;赖兴;任伟;郭同乐
