申请日2019.08.19
公开(公告)日2019.10.18
IPC分类号C02F9/10; C01F11/46; C01C1/02; C02F103/34; C02F101/16
摘要
本发明涉及硫酸铵废水处理技术领域，尤其是硫酸铵废水MVR蒸发脱氨处理系统及其处理工艺，该处理系统包括：预热器、一级蒸发器、二级蒸发器、降膜蒸发器、过滤机及蒸汽压缩机，本发明其利用石灰乳与硫酸铵反应，产生的硫酸钙可用于水泥等建材生产，氨气生成氨水回用生产，同时采用强制循环低温蒸发浓缩，解决了蒸发室内钙结垢问题;利用降膜蒸发器吸收氨蒸汽热量，产生纯净的水蒸汽，进入蒸汽压缩机，使得热量循环利用，是一种全新的很适合湿法冶炼的绿色环保工艺，可极大的缩减硫酸铵废水的处理成本，且整个系统能源利用率高，节能环保，其采用一级蒸发器和二级蒸发器的结合，在节约电能及投资的情况下，可确保脱氨彻底。
权利要求书
1.一种硫酸铵废水MVR蒸发脱氨处理系统，其特征在于：包括：
废水进料罐(4)，用于容纳硫酸铵废水;
预热器，通过管道与废水进料罐(4)连通，用于对硫酸铵废水进行预热;
石灰乳进料罐(5)，用于容纳石灰乳;
一级蒸发器(1)，所述废水进料罐(4)中的硫酸铵废水经预热器预热后与石灰乳汇合，并进入到一级蒸发器(1)内，所述一级蒸发器(1)用于将硫酸铵废水与石灰乳反应生成的混合液进行一级蒸发，形成含有硫酸钙结晶的浓缩液和含氨蒸汽，其中，一级蒸发器(1)为强制循环蒸发器;
二级蒸发器(2)，用于将来自一级蒸发器(1)的浓缩液进行二级蒸发，形成含有硫酸钙结晶的浓缩液和含氨蒸汽，其中，二级蒸发器(2)为强制循环蒸发器;
降膜蒸发器(3)，用于冷凝一级蒸发器(1)及二级蒸发器(2)中的含氨蒸汽，形成氨水、氨气及蒸汽;
过滤机(8)，用于将二级蒸发器(2)中的浓缩液进行压滤分离，形成脱氨水及硫酸钙结晶;
以及蒸汽压缩机(9)，用于将降膜蒸发器(3)中的蒸汽压缩后输送给一级蒸发器(1)及二级蒸发器(2)进行供热。
2.根据权利要求1所述的硫酸铵废水MVR蒸发脱氨处理系统，其特征在于：所述降膜蒸发器(3)通过管道与第一氨水罐(10)连通，所述第一氨水罐(10)用于收集降膜蒸发器(3)排出的氨水。
3.根据权利要求2所述的硫酸铵废水MVR蒸发脱氨处理系统，其特征在于：所述降膜蒸发器(3)还通过管道与第二冷凝器(11)连通，所述第二冷凝器(11)连通有第二氨水罐(12)，所述第二冷凝器(11)用于将来自降膜蒸发器(3)的未冷凝含氨蒸汽冷凝成氨水;
所述第二氨水罐(12)用于收集第二冷凝器(11)流出的冷凝氨水，使之形成一定浓度的氨水。
4.根据权利要求3所述的硫酸铵废水MVR蒸发脱氨处理系统，其特征在于：所述第一氨水罐(10)中的氨水经第一冷凝器(13)后进入总氨水罐(14)，所述第一冷凝器(13)与总氨水罐(14)之间连通的管道与第二氨水罐(12)连通，所述第二氨水罐(12)上连通有循环冷凝器(15)，所述第二氨水罐(12)中的氨水经过循环冷凝器(15)冷却后重新回到第二氨水罐(12)中，所述总氨水罐(14)及第二氨水罐(12)上均设置有氨水排放口。
5.根据权利要求4所述的硫酸铵废水MVR蒸发脱氨处理系统，其特征在于：所述一级蒸发器(1)和二级蒸发器(2)与稳压装置连通，所述稳压装置包括真空泵(16)、调节阀及不凝汽冷却器(17)，所述真空泵(16)通过管道与不凝汽冷却器(17)连通，所述不凝汽冷却器(17)用于冷却来自一级蒸发器(1)和二级蒸发器(2)中的不凝汽，使不凝汽中夹带的蒸汽冷凝成冷凝水，并使压力稳定在设计工况，所述调节阀配置在真空泵(16)与一级蒸发器(1)及二级蒸发器(2)之间的连通管道上。
6.根据权利要求5所述的硫酸铵废水MVR蒸发脱氨处理系统，其特征在于：所述真空泵(16)通过管道与水槽(18)连通，所述水槽(16)中的水通过管道与水喷射真空泵(20)连通，所述水喷射真空泵(20)与第二氨水罐(12)连通，所述第二冷凝器(11)排出的未冷凝氨气与水喷射真空泵(20)侧面的进氨气口连通。
7.根据权利要求5所述的硫酸铵废水MVR蒸发脱氨处理系统，其特征在于：所述预热器有两个，两个预热器分别为第一预热器(6)和第二预热器(7);
所述降膜蒸发器(3)的未冷凝含氨蒸汽经第一预热器(6)换热后并进入第二冷凝器(11);所述第一氨水罐(10)还与第一预热器(6)连通，用于收集第一预热器(6)流出的氨水;
所述一级蒸发器(1)和二级蒸发器(2)中的不凝汽经第二预热器(7)换热后到达不凝汽冷却器(17)。
8.根据权利要求7所述的硫酸铵废水MVR蒸发脱氨处理系统，其特征在于：所述一级蒸发器(1)包括强制循环第一换热器(1-1)、强制循环第二换热器(1-2)、一级强制蒸发室(1-3)及一级循环泵(1-4);所述一级强制蒸发室(1-3)的底端与第一换热器(1-1)管程的顶端通过管道连通，第一换热器(1-1)管程的底端通过管道与第二换热器(1-2)管程的底端连通，一级循环泵(1-4)配置在第一换热器(1-1)管程底端与第二换热器(1-2)管程底端之间的连通管道上，第二换热器(1-2)管程的顶端与一级强制蒸发室(1-3)连通;
所述二级蒸发器(2)包括强制循环第三换热器(2-1)、二级强制蒸发室(2-2)及二级循环泵(2-3);所述二级强制蒸发室(2-2)的底端通过管道与第三换热器(2-1)管程的底端连通，二级循环泵(2-3)配置在二级强制蒸发室(2-2)底端与第三换热器(2-1)管程底端的连通管道上，第三换热器(2-1)管程的顶端与二级强制蒸发室(2-2)连通;
所述降膜蒸发器(3)包括降膜蒸发室(3-1)和降膜换热器(3-2);所述降膜换热器(3-2)管程底端与降膜蒸发室(3-1)的底端连通;
所述第二预热器(7)的硫酸铵废水出料管道和石灰乳进料罐(5)的石灰乳出料管道汇合后与一级强制蒸发室(1-3)连通，所述一级强制蒸发室(1-3)通过管道与二级强制蒸发室(2-2)连通，所述二级强制蒸发室(2-2)通过管道与过滤机(8)连通;
所述一级强制蒸发室(1-3)的含氨蒸汽出口及二级强制蒸发室(2-2)的含氨蒸汽出口均与降膜换热器(3-2)壳程的进口连通，降膜换热器(3-2)壳程的出液口通过管道与第一氨水罐(10)连通。
9.根据权利要求8所述的硫酸铵废水MVR蒸发脱氨处理系统，其特征在于：所述一级强制蒸发室(1-3)的室内体积>二级强制蒸发室(2-2)的室内体积，所述二级强制蒸发室(2-2)的含氨蒸汽出口通管道与一级强制蒸发室(1-3)连通，所述一级强制蒸发室(1-3)的含氨蒸汽出口通过管道与降膜换热器(3-2)壳程的进口连通。
10.根据权利要求9所述的硫酸铵废水MVR蒸发脱氨处理系统，其特征在于：所述降膜蒸发室(3-1)的顶端通过管道与蒸汽压缩机(9)的进口连通;所述蒸汽压缩机(9)的出口分别通过管道与第一换热器(1-1)壳程的进口、第二换热器(1-2)壳程的进口及第三换热器(2-1)壳程的进口连通;
所述第一预热器(6)、不凝汽冷却器(17)、第一换热器(1-1)的壳程出液口、第二换热器(1-2)的壳程出液口及第三换热器(2-1)中的壳程出液口排出的冷凝水通过管道与降膜换热器(3-2)的管程连通。
11.一种硫酸铵废水MVR蒸发脱氨处理工艺，其特征在于：包括如下步骤：
1)硫酸铵废水预热：硫酸铵废水被输送至预热器进行预热;
2)混合：石灰乳被输送至和预热后的硫酸铵废水进行汇合;
3)一级强制循环蒸发：汇合后的硫酸铵废水与石灰乳反应生成的混合液进入一级强制蒸发室(1-3)，随后进入第一换热器(1-1)的管程进行加热，并通过一级循环泵(1-4)泵入到第二换热器(1-2)的管程中进行继续加热，而后混合液返回至一级强制蒸发室(1-3)进行蒸发，形成含有硫酸钙结晶的浓缩液和含氨蒸汽;
其中，一级强制蒸发室(1-3)内的一部分浓缩液持续不断的泵入到二级强制蒸发室(2-2)内进行继续蒸发，另一部分浓缩液通过一级循环泵(1-4)继续在第一换热器(1-1)、第二换热器(1-2)及一级强制蒸发室(1-3)之间循环;
4)二级强制循环蒸发：二级强制蒸发室(2-2)内的温度>一级强制蒸发室(1-3)内的温度，进入到二级强制蒸发室(2-2)内的浓缩液通过二级循环泵(2-3)进入到第三换热器(2-1)的管程中进行加热，而后返回至二级强制蒸发室(2-2)内进行蒸发，形成含有硫酸钙结晶的浓缩液和含氨蒸汽;
其中，二级强制蒸发室(2-2)内的浓缩液一部分进入到过滤机(8)进行固液分离形成脱氨水和硫酸钙结晶，另一部分浓缩液通过二级循环泵(2-3)继续在第三换热器(2-1)和二级强制蒸发室(2-2)之间进行循环;
5)含氨蒸汽冷凝：一级强制蒸发室(1-3)内的含氨蒸汽和二级强制蒸发室(2-2)内的含氨蒸汽进入到降膜换热器(3-2)的壳程，并与降膜换热器(3-2)管程内的冷凝水进行换热，形成氨水和氨气，降膜换热器(3-2)管程内的冷凝水则会被加热并蒸发，再进入到降膜蒸发室(3-1)内进行分离，形成纯净蒸汽;
其中，降膜换热器(3-2)壳程内冷凝出的氨水进入到第一氨水罐(10);降膜换热器(3-2)壳程内排出的未冷凝含氨蒸汽进入到第一预热器(6)进行冷凝，形成氨水及未冷凝氨气，第一预热器(6)排出的氨水进入到第一氨水罐(10)，未冷凝氨气进入到第二冷凝器(12)，形成氨水后进入到第二氨水罐(12);
其中，降膜蒸发室(3-1)内产生的蒸汽通往蒸汽压缩机(9)进行压缩，并由蒸汽压缩机(9)将压缩后的蒸汽通入到第一换热器(1-1)的壳程、第二换热器(1-2)的壳程及第三换热器(2-1)的壳程;
其中，第一换热器(1-1)的壳程、第二换热器(1-2)的壳程及第三换热器(2-1)的壳程排出的冷凝水通入到降膜换热器(3-2)的管程，以补充降膜蒸发室(3-1)所蒸发出去的水。
12.根据权利要求11所述的硫酸铵废水MVR蒸发脱氨处理工艺，其特征在于：所述硫酸铵废水被依次输送至第一预热器(6)和第二预热器(7)进行换热;
所述第一换热器(1-1)的壳程、第二换热器(1-2)的壳程及第三换热器(2-1)的壳程排出的不凝汽经第二预热器(7)换热后到达不凝汽冷却器(17)，并为第二预热器(7)提供热源，而第二预热器(7)及不凝汽冷却器(17)会将不凝汽中夹带的蒸汽冷凝成冷凝水，同时将该冷凝水通入到降膜换热器(3-2)的管程。
13.根据权利要求12所述的硫酸铵废水MVR蒸发脱氨处理工艺，其特征在于：第一氨水罐(10)中的氨水经第一冷凝器(13)冷却后一部分通往总氨水罐(14)或排出，另一部分泵入到第二氨水罐(12)进行制取氨水。
说明书
硫酸铵废水MVR蒸发脱氨处理系统及其处理工艺
技术领域
本发明涉及硫酸铵废水处理技术领域，尤其是一种硫酸铵废水MVR蒸发脱氨处理系统及其处理工艺。
背景技术
工业生产和利用硫酸铵时，会产生的大量硫酸铵废水，而硫酸铵废水容易引起水环境恶化，因此，硫酸铵废水的排放受到了严格的限制，因此如何处理硫酸铵废水是本领域技术人员急需解决的技术问题;对此，目前市面上也出现了相关记载，如公开号为CN108686393A的中国专利所公开的硫酸铵废水MVR蒸发结晶系统处理过程中的浓缩工艺，其只是对硫酸铵进行单纯的浓缩，使硫酸铵浓度提高，显然该工艺无法实现硫酸铵废水处理的多元化利用，导致硫酸铵废水的处理成本较高。
那么如何对硫酸铵废水进行处理，实现硫酸铵废水的最大价值的利用，是本领域技术人员急需要解决的技术问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：为了解决现有技术中无法实现硫酸铵废水处理的多元化利用，导致硫酸铵废水的处理成本较高的问题，现提供硫酸铵废水MVR蒸发脱氨处理系统及其处理工艺。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种硫酸铵废水MVR蒸发脱氨处理系统，包括：
废水进料罐，用于容纳硫酸铵废水;
预热器，通过管道与废水进料罐连通，用于对硫酸铵废水进行预热;
石灰乳进料罐，用于容纳石灰乳;
一级蒸发器，所述废水进料罐中的硫酸铵废水经预热器预热后与石灰乳汇合，并进入到一级蒸发器内，所述一级蒸发器用于将硫酸铵废水与石灰乳反应生成的混合液进行一级蒸发，形成含有硫酸钙结晶的浓缩液和含氨蒸汽，其中，一级蒸发器为强制循环蒸发器;
二级蒸发器，用于将来自一级蒸发器的浓缩液进行二级蒸发，形成含有硫酸钙结晶的浓缩液和含氨蒸汽，其中，二级蒸发器为强制循环蒸发器;
降膜蒸发器，用于冷凝一级蒸发器及二级蒸发器中的含氨蒸汽，形成氨水、氨气及蒸汽;
过滤机，用于将二级蒸发器中的浓缩液进行压滤分离，形成脱氨水及硫酸钙结晶;
以及蒸汽压缩机，用于将降膜蒸发器中的蒸汽压缩后输送给一级蒸发器及二级蒸发器进行供热。
进一步地，所述降膜蒸发器通过管道与第一氨水罐连通，所述第一氨水罐用于收集降膜蒸发器排出的氨水。
进一步地，所述降膜蒸发器还通过管道与第二冷凝器连通，所述第二冷凝器连通有第二氨水罐，所述第二冷凝器用于将来自降膜蒸发器的未冷凝含氨蒸汽冷凝成氨水;
所述第二氨水罐用于收集第二冷凝器流出的冷凝氨水，使之形成一定浓度的氨水。
进一步地，所述第一氨水罐中的氨水经第一冷凝器后进入总氨水罐，所述第一冷凝器与总氨水罐之间连通的管道与第二氨水罐连通，所述第二氨水罐上连通有循环冷凝器，所述第二氨水罐中的氨水经过循环冷凝器冷却后重新回到第二氨水罐中，所述总氨水罐及第二氨水罐上均设置有氨水排放口。
为了避免一级蒸发器及二级蒸发器中的不凝汽占用其内的换热空间，导致换热效率降低，进一步地，所述一级蒸发器和二级蒸发器与稳压装置连通，所述稳压装置包括真空泵、调节阀及不凝汽冷却器，所述真空泵通过管道与不凝汽冷却器连通，所述不凝汽冷却器用于冷却来自一级蒸发器和二级蒸发器中的不凝汽，使不凝汽中夹带的蒸汽冷凝成冷凝水，并使压力稳定在设计工况，所述调节阀配置在真空泵与一级蒸发器及二级蒸发器之间的连通管道上;
从而通过稳压装置可对一级蒸发器及二级蒸发器中的不凝汽进行实时排放，确保一级蒸发器及二级蒸发器的换热效率，以保证一级蒸发器及二级蒸发器的蒸发温度在工艺要求范围内。
为了防止不凝汽中混有氨气，导致不凝汽中所夹带的氨气随不凝汽一并被排放，进一步地，所述真空泵通过管道与水槽连通，所述水槽中的水通过管道与水喷射真空泵连通，所述水喷射真空泵与第二氨水罐连通，所述第二冷凝器排出的未冷凝氨气与水喷射真空泵侧面的进氨气口连通;由水槽中的水溶解氨气进行回收;其中，水喷射真空泵抽取水槽中的水，并以高速射流向第二氨水罐喷出，从而利用高速射流周围形成的负压使水喷射真空泵侧面的进氨气口产生真空，进而将第二冷凝器排出的未冷凝氨气吸入，大幅度的增加了氨气与水的接触面积及接触机率，利用氨气极易溶解于冷水的特性，进而实现在第二氨水罐内制取一定浓度的氨水。
进一步地，所述预热器有两个，两个预热器分别为第一预热器和第二预热器;
所述降膜蒸发器的未冷凝含氨蒸汽经第一预热器换热后并进入第二冷凝器;所述第一氨水罐还与第一预热器连通，用于收集第一预热器流出的氨水;
所述一级蒸发器和二级蒸发器中的不凝汽经第二预热器换热后到达不凝汽冷却器。
进一步地，所述一级蒸发器包括强制循环第一换热器、强制循环第二换热器、一级强制蒸发室及一级循环泵;所述一级强制蒸发室的底端与第一换热器管程的顶端通过管道连通，第一换热器管程的底端通过管道与第二换热器管程的底端连通，一级循环泵配置在第一换热器管程底端与第二换热器管程底端之间的连通管道上，第二换热器管程的顶端与一级强制蒸发室连通;
所述二级蒸发器包括强制循环第三换热器、二级强制蒸发室及二级循环泵;所述二级强制蒸发室的底端通过管道与第三换热器管程的底端连通，二级循环泵配置在二级强制蒸发室底端与第三换热器管程底端的连通管道上，第三换热器管程的顶端与二级强制蒸发室连通;
所述降膜蒸发器包括降膜蒸发室和降膜换热器;所述降膜换热器管程底端与降膜蒸发室的底端连通;
所述第二预热器的硫酸铵废水出料管道和石灰乳进料罐的石灰乳出料管道汇合后与一级强制蒸发室连通，所述一级强制蒸发室通过管道与二级强制蒸发室连通，所述二级强制蒸发室通过管道与过滤机连通;
所述一级强制蒸发室的含氨蒸汽出口及二级强制蒸发室的含氨蒸汽出口均与降膜换热器壳程的进口连通，降膜换热器壳程的出液口通过管道与第一氨水罐连通。
由于二级强制蒸发室的体积较小，为了防止二级强制蒸发室内的含氨蒸汽直接通入到降膜换热器的壳程中可能会发生爆沸，导致物料冲出，进一步地，所述一级强制蒸发室的室内体积>二级强制蒸发室的室内体积，所述二级强制蒸发室的含氨蒸汽出口通管道与一级强制蒸发室连通，所述一级强制蒸发室的含氨蒸汽出口通过管道与降膜换热器壳程的进口连通;从而利用一级强制蒸发室内较大的空间可对二级强制蒸发室输出的含氨蒸汽进行降压，避免降膜换热器发生爆沸。
进一步地，所述降膜蒸发室的顶端通过管道与蒸汽压缩机的进口连通;所述蒸汽压缩机的出口分别通过管道与第一换热器壳程的进口、第二换热器壳程的进口及第三换热器壳程的进口连通;
所述第一预热器、不凝汽冷却器、第一换热器的壳程出液口、第二换热器的壳程出液口及第三换热器中的壳程出液口排出的冷凝水通过管道与降膜换热器的管程连通。
本发明还提供一种硫酸铵废水MVR蒸发脱氨处理工艺，包括如下步骤：
1)硫酸铵废水预热：硫酸铵废水被输送至预热器进行预热;
2)混合：石灰乳被输送至和预热后的硫酸铵废水进行汇合;
3)一级强制循环蒸发：汇合后的硫酸铵废水与石灰乳反应生成的混合液进入一级强制蒸发室，随后进入第一换热器的管程进行加热，并通过一级循环泵泵入到第二换热器的管程中进行继续加热，而后混合液返回至一级强制蒸发室进行蒸发，形成含有硫酸钙结晶的浓缩液和含氨蒸汽;
其中，一级强制蒸发室内的一部分浓缩液持续不断的泵入到二级强制蒸发室内进行继续蒸发，另一部分浓缩液通过一级循环泵继续在第一换热器、第二换热器及一级强制蒸发室之间循环;
4)二级强制循环蒸发：二级强制蒸发室内的温度>一级强制蒸发室内的温度，进入到二级强制蒸发室内的浓缩液通过二级循环泵进入到第三换热器的管程中进行加热，而后返回至二级强制蒸发室内进行蒸发，形成含有硫酸钙结晶的浓缩液和含氨蒸汽;
其中，二级强制蒸发室内的浓缩液一部分进入到过滤机进行固液分离形成脱氨水和硫酸钙结晶，另一部分浓缩液通过二级循环泵继续在第三换热器和二级强制蒸发室之间进行循环;
5)含氨蒸汽冷凝：一级强制蒸发室内的含氨蒸汽和二级强制蒸发室内的含氨蒸汽进入到降膜换热器的壳程，并与降膜换热器管程内的冷凝水进行换热，形成氨水和氨气，降膜换热器管程内的冷凝水则会被加热并蒸发，再进入到降膜蒸发室内进行分离，形成纯净蒸汽;
其中，降膜换热器壳程内冷凝出的氨水进入到第一氨水罐;降膜换热器壳程内排出的未冷凝含氨蒸汽进入到第一预热器进行冷凝，形成氨水及未冷凝氨气，第一预热器排出的氨水进入到第一氨水罐，未冷凝氨气进入到第二冷凝器，形成氨水后进入到第二氨水罐;
其中，降膜蒸发室内产生的蒸汽通往蒸汽压缩机进行压缩，并由蒸汽压缩机将压缩后的蒸汽通入到第一换热器的壳程、第二换热器的壳程及第三换热器的壳程;
其中，第一换热器的壳程、第二换热器的壳程及第三换热器的壳程排出的冷凝水通入到降膜换热器的管程，以补充降膜蒸发室所蒸发出去的水。
进一步地，硫酸铵废水被依次输送至第一预热器和第二预热器进行换热;
第一换热器的壳程、第二换热器的壳程及第三换热器的壳程排出的不凝汽经第二预热器换热后到达不凝汽冷却器，并为第二预热器提供热源，而第二预热器及不凝汽冷却器会将不凝汽中夹带的蒸汽冷凝成冷凝水，同时将该冷凝水通入到降膜换热器的管程。
进一步地，第一氨水罐中的氨水经第一冷凝器冷却后一部分通往总氨水罐或排出，另一部分泵入到第二氨水罐进行制取氨水。
本发明的有益效果是：本发明的硫酸铵废水MVR蒸发脱氨处理系统及其处理工艺，其利用石灰乳与硫酸铵反应，产生的硫酸钙可用于水泥等建材生产，氨气生成氨水回用生产，同时采用强制循环低温蒸发浓缩，解决了蒸发室内钙结垢问题;利用降膜蒸发器吸收氨蒸汽热量，产生纯净的水蒸汽，进入蒸汽压缩机，使得热量循环利用，是一种全新的很适合湿法冶炼的绿色环保工艺，可极大的缩减硫酸铵废水的处理成本，且整个系统能源利用率高，节能环保。（发明人：徐晨;李文斌;姚洪齐）