申请日2017.09.30
公开(公告)日2018.01.09
IPC分类号C02F9/14; C01C1/02; B01D53/56; B01D53/76; C02F101/16
摘要
一种高浓度氨氮废水与氮氧化物协同治理的方法及系统，该方法的步骤为：S1：高浓度氨氮废水首先进入调pH池加碱调pH到10‑12，同时在调pH池的加热区通过加热蒸汽给氨氮废水预热;S2：调pH池中的废水经过换热器后打入汽提塔的液体分布器，通过液体分布器均匀分布到填料的整个表面，顺着填料往下流;同时有压加热蒸汽从汽提塔的塔体下部进入，蒸汽与废水逆向充分接触，蒸汽将游离状态的氨吹出，由塔顶排气口排出;S3：经过蒸汽汽提后的废水在塔体汇集，经过换热器与进塔废水换热后送入后续污水处理单元，配合生物法进行脱氮。该系统用来实施上述方法。本发明具有原理简单、易实现、处理效果好等。
权利要求书
1.一种高浓度氨氮废水与氮氧化物协同治理的方法，其特征在于，步骤为:
S1：高浓度氨氮废水首先进入调pH池加碱调pH到10-12，同时在调pH池(1)的加热区通过加热蒸汽给氨氮废水预热;
S2：调pH池(1)中的废水经过换热器后打入汽提塔(2)的液体分布器，通过液体分布器均匀分布到填料的整个表面，顺着填料往下流;同时有压加热蒸汽从汽提塔(2)的塔体下部进入，蒸汽与废水逆向充分接触，蒸汽将游离状态的氨吹出，由塔顶排气口排出;
S3：经过蒸汽汽提后的废水在塔体汇集，经过换热器与进塔废水换热后送入后续污水处理单元，配合生物法进行脱氮。
2.根据权利要求1所述的高浓度氨氮废水与氮氧化物协同治理的方法，其特征在于，从汽提塔顶部排气筒排出的粗氨气采用以下处理方式：
S100：从汽提塔(2)顶部排气筒排出的粗氨气经过粗氨气精制系统去除其中的有害杂质，减少水分后送入氨气输送压缩机;氨气经压缩机不断地向氨气缓冲罐内输送氨气，使罐内压力逐渐增大，获得所需的压缩氨气;
S200：氨气缓冲罐内的氨气作为锅炉烟气SNCR脱硝的还原剂，经过氨气输送系统送入氨气/热空气静力混合器，空气经由稀释风机送入空气加热器加热后送入静力混合器;
S300：氨气和热空气在静力混合器和管路内充分混合，再将此混合物导入氨气分配总管内，经供应函箱使氨气混合物在喷雾管格子内达到均匀分布，经由喷嘴喷到炉膛第一烟道，喷射配合NOx浓度分布靠雾化喷嘴调整。
3.根据权利要求2所述的高浓度氨氮废水与氮氧化物协同治理的方法，其特征在于，所述粗氨气精制系统(3)包括浓氨水循环洗涤塔、结晶罐和吸附罐。
4.根据权利要求2所述的高浓度氨氮废水与氮氧化物协同治理的方法，其特征在于，所述氨气分配总管上设有压缩空气分配管，当注入格栅喷头发生堵塞时用压缩空气进行吹扫。
5.根据权利要求1至4中任意一项所述的高浓度氨氮废水与氮氧化物协同治理的方法，其特征在于，从汽提塔(2)顶部排气筒排出的粗氨气采用以下处理方式：一路粗氨气经过氨气缓冲罐进入脱氨反应塔，参照SCR烟气脱硝原理在催化剂的作用下高浓度氨氮废水汽提产生的副产物粗氨气与氮氧化物反应生成氮气和水。
6.一种高浓度氨氮废水与氮氧化物协同治理的系统，其特征在于，包括:
调pH池(1)，包括碱液投加装置和加热区蒸汽预热装置，通过调节pH和预热使废水温度升高，促使废水中游离氨的比例增大;
汽提塔(2)，包括液体分布器、多层填料和换热器，氨氮废水从塔顶液体分布器进入，加热蒸汽从塔底进风口进入;
粗氨气精制系统(3)，用来进行提纯以产生的精氨气;
SNCR脱硝系统，用来进行选择性费催化剂还原。
7.根据权利要求6所述的高浓度氨氮废水与氮氧化物协同治理的系统，其特征在于，所述粗氨气精制系统(3)包括：
浓氨水循环洗涤塔，包括液体分布器、填料、浓氨水循环泵;
结晶罐，罐内具有一定压力和低温条件，氨与硫化氢发生反应生成结晶体以完成脱硫;
吸附罐，罐内布置活性炭填料，用来吸附粗氨水中的有机物杂质。
8.根据权利要求6或7所述的高浓度氨氮废水与氮氧化物协同治理的系统，其特征在于，所述SNCR脱销系统包括：
氨的储存系统(4)包括氨压缩机和氨气缓冲罐，氨气经压缩机向氨气缓冲罐内输送，进入氨气缓冲罐内减压，再通过氨气输送管线送到锅炉侧的脱硝系统;
氨的输送系统(5)，用于将氨气缓冲罐中的氨气送至氨气/热空气静力混合器;
稀释空气系统(8)，包括稀释风机和稀释空气加热器，喷入反应器烟道的氨气为空气稀释后的含氨气的混合气体;
氨的喷射系统(6)，包括静力混合器、供应函箱、喷雾管格子和喷嘴;氨气和热空气在静力混合器和管路内充分混合，再将此混合物导入氨气分配总管内，经供应函箱使氨气混合物在喷雾管格子内达到均匀分布，经由喷嘴喷到炉膛第一烟道;
压缩空气分配系统(7),设在氨注入格栅分布管上，当注入格栅喷头发生堵塞时进行吹扫。
9.根据权利要求6或7所述的高浓度氨氮废水与氮氧化物协同治理的系统，其特征在于，还包括氮气吹扫系统(9)，作为辅助保护系统，在氨气进入之前通过氮气吹扫系统(9)对设备进行严密性检查和氮气吹扫，并在当设备出现问题时通过氮气吹扫系统(9)置换出罐内的氨气。
10.根据权利要求6或7所述的高浓度氨氮废水与氮氧化物协同治理的系统，其特征在于，还包括工业水喷淋系统，设置于可能发生氨气泄漏的区域周边，当氨气检测器检测氨气的泄漏测得大气中氨浓度过高时，启用工业水喷淋系统与泄露氨气反应生成稀氨水排至氨气稀释槽再做后续处理。
说明书
一种高浓度氨氮废水与氮氧化物协同治理的方法及系统
技术领域
本发明主要涉及到环保技术领域，特指一种高浓度氨氮废水与氮氧化物协同治理的方法及系统。
背景技术
消化污泥脱水液、垃圾渗滤液、催化剂生产厂废水、肉类加工废水和合成氨化工废水等含有极高浓度的氨氮(500mg/L以上，甚至达到几千mg/L)。过量氨氮排入水体将导致水体富营养化，降低水体观赏价值，并且被氧化生成的硝酸盐和亚硝酸盐还会影响水生生物甚至人类的健康。因此，废水脱氮处理受到人们的广泛关注，也是废水处理中的一大难点。
目前，对于氨氮废水，主要的脱氮方法有生物硝化反硝化、折点加氯、气提吹脱和离子交换法等，但是对于高浓度氨氮废水，一般的物化方法不能将氨氮浓度降到足够低(如100mg/L以下)，多采用生化联合法处理。低浓度氨氮废水通常在常温下用空气吹脱，而高浓度废水则常用蒸汽进行吹脱，又称汽提。采用汽提法+生化法降解水中的氨氮，可减少氨对后续生化处理的毒性，配合消化反硝化脱氮，能够实现污水处理后氨氮达标排放。
高浓度氨氮废水经汽提工艺后会产生大量粗氨气，目前对于氨气的处理大多是通过后续吸收塔或精馏段精馏产生一定浓度的氨水，或直接用氨气制成液氨，但面临粗氨气回收利用工艺繁琐，回收产物处理麻烦等问题。生成的氨水或液氨浓度低，产品不纯，杂质含量多，有些甚至无法工业回用，同时运输和存储要求严格，外运手续复杂且存在大量安全隐患。处理不掉的氨气直排到火炬燃烧掉，不但浪费了瓦斯气，而且造成空气污染。因此汽提产物粗氨气得到妥善处置既是生产要求，也是环保工作的迫切需要。
在NOx排放控制技术中的烟气脱硝技术里选择性催化还原法和选择性非催化还原法应用比较广泛。SNCR技术，即选择性非催化还原技术，它是目前主要的烟气脱硝技术之一。在炉膛 800℃～1250℃这一狭窄的温度范围内、在无催化剂作用下，NH3 或尿素等氨基还原剂可选择性地还原烟气中的 NOx。SCR技术，即选择性催化还原技术，是在催化剂的作用下，还原剂(一般为液氨蒸发出来的氨气)与烟气中的氮氧化物反应生成无害的氮气和水，从而去除烟气中的NOx，脱除效率可达90%以上。
发明内容
本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种原理简单、易实现、处理效果好的高浓度氨氮废水与氮氧化物协同治理的方法及系统。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种高浓度氨氮废水与氮氧化物协同治理的方法，步骤为：
S1：高浓度氨氮废水首先进入调pH池加碱调pH到10-12，同时在调pH池的加热区通过加热蒸汽给氨氮废水预热;
S2：调pH池中的废水经过换热器后打入汽提塔的液体分布器，通过液体分布器均匀分布到填料的整个表面，顺着填料往下流;同时有压加热蒸汽从汽提塔的塔体下部进入，蒸汽与废水逆向充分接触，蒸汽将游离状态的氨吹出，由塔顶排气口排出;
S3：经过蒸汽汽提后的废水在塔体汇集，经过换热器与进塔废水换热后送入后续污水处理单元，配合生物法进行脱氮。
作为本发明方法的进一步改进：从汽提塔顶部排气筒排出的粗氨气采用以下处理方式：
S100：从汽提塔顶部排气筒排出的粗氨气经过粗氨气精制系统去除其中的有害杂质，减少水分后送入氨气输送压缩机;氨气经压缩机不断地向氨气缓冲罐内输送氨气，使罐内压力逐渐增大，获得所需的压缩氨气;
S200：氨气缓冲罐内的氨气作为锅炉烟气SNCR脱硝的还原剂，经过氨气输送系统送入氨气/热空气静力混合器，空气经由稀释风机送入空气加热器加热后送入静力混合器;
S300：氨气和热空气在静力混合器和管路内充分混合，再将此混合物导入氨气分配总管内，经供应函箱使氨气混合物在喷雾管格子内达到均匀分布，经由喷嘴喷到炉膛第一烟道，喷射配合NOx浓度分布靠雾化喷嘴调整。
作为本发明方法的进一步改进：所述粗氨气精制系统包括浓氨水循环洗涤塔、结晶罐和吸附罐。
作为本发明方法的进一步改进：所述氨气分配总管上设有压缩空气分配管，当注入格栅喷头发生堵塞时用压缩空气进行吹扫。
作为本发明方法的进一步改进：从汽提塔顶部排气筒排出的粗氨气采用以下处理方式：一路粗氨气经过氨气缓冲罐进入脱氨反应塔，参照SCR烟气脱硝原理在催化剂的作用下高浓度氨氮废水汽提产生的副产物粗氨气与氮氧化物反应生成氮气和水。
本发明进一步提供一种高浓度氨氮废水与氮氧化物协同治理的系统，包括：
调pH池，包括碱液投加装置和加热区蒸汽预热装置，通过调节pH和预热使废水温度升高，促使废水中游离氨的比例增大;
汽提塔，包括液体分布器、多层填料和换热器，氨氮废水从塔顶液体分布器进入，加热蒸汽从塔底进风口进入;
粗氨气精制系统，用来进行提纯以产生的精氨气;
用来进行选择性费催化剂还原。
作为本发明系统的进一步改进：所述粗氨气精制系统包括：
浓氨水循环洗涤塔，包括液体分布器、填料、浓氨水循环泵;
结晶罐，罐内具有一定压力和低温条件，氨与硫化氢发生反应生成结晶体以完成脱硫;
吸附罐，罐内布置活性炭填料，用来吸附粗氨水中的有机物杂质。
作为本发明系统的进一步改进：所述SNCR脱销系统包括：
氨的储存系统包括氨压缩机和氨气缓冲罐，氨气经压缩机向氨气缓冲罐内输送，进入氨气缓冲罐内减压，再通过氨气输送管线送到锅炉侧的脱硝系统;
氨的输送系统，用于将氨气缓冲罐中的氨气送至氨气/热空气静力混合器;
稀释空气系统，包括稀释风机和稀释空气加热器，喷入反应器烟道的氨气为空气稀释后的含氨气的混合气体;
氨的喷射系统，包括静力混合器、供应函箱、喷雾管格子和喷嘴;氨气和热空气在静力混合器和管路内充分混合，再将此混合物导入氨气分配总管内，经供应函箱使氨气混合物在喷雾管格子内达到均匀分布，经由喷嘴喷到炉膛第一烟道;
压缩空气分配系统，设在氨注入格栅分布管上，当注入格栅喷头发生堵塞时进行吹扫。
作为本发明系统的进一步改进：还包括氮气吹扫系统，作为辅助保护系统，在氨气进入之前通过氮气吹扫系统对设备进行严密性检查和氮气吹扫，并在当设备出现问题时通过氮气吹扫系统置换出罐内的氨气。
作为本发明系统的进一步改进：还包括工业水喷淋系统，设置于可能发生氨气泄漏的区域周边，当氨气检测器检测氨气的泄漏测得大气中氨浓度过高时，启用工业水喷淋系统与泄露氨气反应生成稀氨水排至氨气稀释槽再做后续处理。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
1、本发明的浓度氨氮废水与氮氧化物协同治理的方法及系统，具有原理简单、易实现、处理效果好等优点，其主要为了解决高浓度氨氮废水脱氮困难，采用单一工艺很难实现氨氮的达标排放的问题，引入了汽提塔使废水中的氨氮含量大幅度降低，脱氨效率高达90%以上，配合后续消化反硝化脱氮，能够实现污水处理后氨氮达标排放。同时汽提工艺产生副产物氨气也能得到妥善处理,与垃圾焚烧发电厂协同处置，不仅能使焚烧烟气中的NOx污染物达标排放，还能节省垃圾焚烧厂另外购置脱销还原剂的费用。
2、本发明的浓度氨氮废水与氮氧化物协同治理的方法及系统，对于不需要进行烟气脱硝，仅单纯进行汽提塔副产物粗氨气综合处理的场所，可以根据产气量配置相应规格脱氨反应塔。一方面使氨气通过反应生成氮气和水，解决了粗氨气回收利用工艺繁琐，回收产物处理麻烦的问题，回收生成的氨水或液氨浓度低，杂质含量多，运输的存储要求严格，难以达到。一方面燃烧塔产生的热量最终回收利用，使燃料产生的热量除了提供反应所需温度条件还能得到妥善处置。本系统在综合固废处理园区(污水、污泥、垃圾焚烧发电)一体化建设的大环境下更具可行性，能够实现污染物之间的协同处理，将其中一种污染物处理工艺产生的副产物作为另一种污染物处理所需的原料。使两种污染物都得到妥善处理，最后达标排放，还解决了中间环节副产物处理的诸多问题，实现了环保和经济效益的结合，既产生一定的经济效益，实现了资源的综合利用，又能解决目前高浓度氨氮废水NH3-N指标能达标排放这一难题，符合可持续发展的理念。