公布日：2022.01.04
申请日：2021.11.19
分类号：C02F9/02(2006.01)I;C02F9/04(2006.01)I;C01C1/02(2006.01)I;C02F101/16(2006.01)N
摘要
本发明提供了一种用于电厂精处理系统树脂再生废水的氨氮回收装置及方法，装置包括精处理再生废水储罐、多介质过滤器、反渗透高压泵、保安过滤器、反渗透、精处理树脂再生废水浓缩液储罐、碱液储罐、混合罐、第一换热器、第一脱气膜组件、中间氨水箱、第二换热器、第二脱气膜组件、产品氨水箱、精处理树脂再生废水深度脱氨箱和第三脱气膜组件；该装置利用膜法脱氨技术脱除电厂精处理系统树脂再生废水中的氨氮，同时解决了脱氨过程中过水蒸气在渗透压的作用下携带废水中的无机盐离子透过脱气膜到达吸收液导致制得氨水品质变差的问题，制得可直接用于炉水pH调节的需求的高纯度氨水，实现氨资源的循环利用，减轻了电厂废水处理的压力。
权利要求书
1.一种用于电厂精处理系统树脂再生废水的氨氮回收装置，其特征在于，包括精处理再生废水储罐(1000)、多介质过滤器(1002)、反渗透高压泵(1003)、保安过滤器(1004)、反渗透(1005)、精处理树脂再生废水浓缩液储罐(1020)、碱液储罐(1022)、混合罐(1024)、第一换热器(1032)、第一脱气膜组件(1033)、中间氨水箱(1035)、第二换热器(1042)、第二脱气膜组件(1043)、产品氨水箱(1045)、精处理树脂再生废水深度脱氨箱(1050)和第三脱气膜组件(1053)；所述精处理树脂再生废水储罐(1000)出口连接至至多介质过滤器(1002)入口，多介质过滤器(1002)出口连接至反渗透高压泵(1003)入口，反渗透高压泵(1003)出口连接至保安过滤器(1004)的入口，保安过滤器(1004)的出口连接反渗透(1005)入口，反渗透(1005)浓水出口连接至精处理树脂再生废水浓缩液储罐(1020)入口；所述浓缩液储存罐(1020)出口连接至混合罐(1024)上部入口，碱液储罐(1022)出口连接至混合罐(1024)侧面上部入口，混合罐(1024)底部出口连接至至第一换热器(1032)冷侧入口，第一换热器(1032)冷侧出口连接至第一脱气膜组件(1033)管程入口，第一脱气膜组件(1033)管程出口分为两路，分别连接至混合罐(1024)上部回流口和树脂再生废水深度脱氨箱(1050)侧面上部入口；第一脱气膜组件(1033)壳程抽气口连接至中间氨水箱(1035)底部入口；所述中间氨水箱(1035)底部出口连接至第二换热器(1042)冷侧入口，第二换热器(1042)冷侧出口连接至第二脱气膜组件(1043)管程入口，第二脱气膜组件(1043)管程出口分为两路分别连接至中间氨水箱(1035)上部回流口和反渗透(1005)入口；第二脱气膜组件(1043)壳程抽气口连接至产品氨水箱(1045)入口；所述精处理树脂再生废水深度脱氨箱(1050)底部出口连接至第三脱气膜组件(1053)管程入口，第三脱气膜组件(1053)管程出口分为两路，其中一路连接至精处理树脂再生废水深度脱氨箱(1050)上部回流口，另一路作为脱氨完成的高盐废水。
2.根据权利要求1所述的一种用于电厂精处理系统树脂再生废水的氨氮回收装置，其特征在于，还包括磷酸循环箱(1054)以及磷酸加药箱(1057)；磷酸循环箱(1054)底部出口连接至第三脱气膜组件(1053)壳程入口，第三脱气膜组件(1053)壳程出口分为两路，其中一路连接至磷酸循环箱(1054)底部回流口，另一路收集氮磷复合肥，磷酸循环箱(1054)顶部加药口连接至磷酸加药箱(1057)出口。
3.根据权利要求1所述的一种用于电厂精处理系统树脂再生废水的氨氮回收装置，其特征在于，所述第一脱气膜组件(1033)管程入口、第二脱气膜组件(1043)管程入口及第三脱气膜组件(1053)管程入口均设置有流量计。
4.根据权利要求1所述的一种用于电厂精处理系统树脂再生废水的氨氮回收装置，其特征在于，所述混合罐(1024)内部装有搅拌装置(1025)和pH检测探头(1026)。
5.根据权利要求1所述的一种用于电厂精处理系统树脂再生废水的氨氮回收装置，其特征在于，所述精处理再生废水储罐(1000)、精处理树脂再生废水浓缩液储罐(1020)、碱液储罐(1022)、混合罐(1024)、第一脱气膜组件(1033)、中间氨水箱(1035)、精处理树脂再生废水深度脱氨箱(1050)及磷酸循环箱(1054)的出口出均设置有输送泵。
6.根据权利要求1所述的一种用于电厂精处理系统树脂再生废水的氨氮回收装置，其特征在于，所述第一脱气膜组件(1033)壳程抽气口与中间氨水箱(1035)底部入口之间设置有第一真空泵(1034)。
7.根据权利要求1所述的一种用于电厂精处理系统树脂再生废水的氨氮回收装置，其特征在于，所述第二脱气膜组件(1043)壳程抽气口与产品氨水箱(1045)入口之间设置有第二真空泵(1044)。
8.基于权利要求1至7任一项所述的一种用于电厂精处理系统树脂再生废水的氨氮回收装置的回收方法，其特征在于，包括以下步骤：将火电厂精处理再生废水收集储存在精处理树脂再生废水储罐(1000)中，用废水输送泵输送至多介质过滤器(1002)中，滤除废水中杂质，再经高压泵(1003)升压后泵入反渗透保安过滤器(1004)进一步去除水中残存的微量悬浮颗粒、胶体，保安过滤器(1003)出水进入反渗透系统(1005)，经过反渗透处理得到的透过液可用于循环冷却水系统，而得到的浓缩液输送至浓缩液储存罐(1020)；经浓缩液输送泵(1021)输送至混合罐(1024)，与来自碱液储罐(1022)的NaOH溶液在混合罐(1024)中在搅拌装置(1025)的搅拌作用下混合均匀，利用混合液输送泵(1030)将混合液输送至第一换热器(1032)，并利用流量计(1031)测定混合液的输送流量，在第一换热器(1032)的加热作用下将混合液温度提升，升温后的混合液进入第一脱气膜组件(1033)的管程，第一真空泵(1034)在第一脱气膜组件(1033)的壳程进行抽真空，管程混合液中的游离氨在壳程抽真空的作用下透过脱气膜到达壳程，并溶解在以除盐水作为吸收液的吸收罐(1035)中，得到杂质含量相对较高的中间氨水；将中间氨水输送至第二换热器(1042)，并利用流量计(1041)测定中间氨水的输送流量，在第二换热器(1042)的加热作用下将中间氨水温度提升，升温后的中间氨水进入第二脱气膜组件(1043)的管程，在第二脱气膜组件(1043)的壳程进行抽真空，中间氨水中的游离氨在壳程抽真空的作用下透过脱气膜到达壳程，并最终以除盐水作为吸收液的吸收罐(1045)中，得到低杂质含量的高纯度氨水；脱除氨氮的浓缩废水被输送至中间废水储罐(1050)，经中间废水输送泵(1051)输送至第三脱气膜组件(1053)的管程，利用磷酸循环泵(1055)实现磷酸吸收液在第三脱气膜组件(1053)的壳程的循环。
9.根据权利要求8所述的一种用于电厂精处理系统树脂再生废水的氨氮回收装置的回收方法，其特征在于，还包括以下步骤：当磷酸吸收液中设定量的磷酸已转化为磷酸氢二铵溶液时，由磷酸加药箱(1057)向磷酸循环箱(1054)中补充新的磷酸，而磷酸氢二铵副产物作为氮磷复合肥用于园区的绿化，经过深度脱氨的废水中氨含量降低至3mg/L以下。
10.根据权利要求8所述的一种用于电厂精处理系统树脂再生废水的氨氮回收装置的回收方法，其特征在于，所述氢氧化钠溶液的质量分数为20％～30％，利用氢氧化钠溶液将废水pH调节至11.5以上；所述升温度为40℃～60℃，所用热源可采用电厂乏汽，实现对废热的回收利用，同时降低能耗。
发明内容
为了解决现有技术中的不足，本发明提供了一种用于电厂精处理系统树脂再生废水的氨氮回收装置及方法，通过多级真空脱氨耦合膜吸收脱氨工艺对树脂再生废水进行处理，对其中的氨氮进行回收利用，得到可直接回用于炉水pH调节的高品质氨水，减少氨氮的排放，并实现氨资源的循环利用。
为了实现上述目的，本发明通过以下方式实现：
一种用于电厂精处理系统树脂再生废水的氨氮回收装置，包括精处理再生废水储罐、多介质过滤器、反渗透高压泵、保安过滤器、反渗透、精处理树脂再生废水浓缩液储罐、碱液储罐、混合罐、第一换热器、第一脱气膜组件、中间氨水箱、第二换热器、第二脱气膜组件、产品氨水箱、精处理树脂再生废水深度脱氨箱和第三脱气膜组件；
所述精处理树脂再生废水储罐出口连接至至多介质过滤器入口，多介质过滤器出口连接至反渗透高压泵入口，反渗透高压泵出口连接至保安过滤器的入口，保安过滤器的出口连接反渗透入口，反渗透浓水出口连接至精处理树脂再生废水浓缩液储罐入口；
所述浓缩液储存罐出口连接至混合罐上部入口，碱液储罐出口连接至混合罐侧面上部入口，混合罐底部出口连接至至第一换热器冷侧入口，第一换热器冷侧出口连接至第一脱气膜组件管程入口，第一脱气膜组件管程出口分为两路，分别连接至混合罐上部回流口和树脂再生废水深度脱氨箱侧面上部入口；第一脱气膜组件壳程抽气口连接至中间氨水箱底部入口；
所述中间氨水箱底部出口连接至第二换热器冷侧入口，第二换热器冷侧出口连接至第二脱气膜组件管程入口，第二脱气膜组件管程出口分为两路分别连接至中间氨水箱上部回流口和反渗透入口；第二脱气膜组件壳程抽气口连接至产品氨水箱入口；
所述精处理树脂再生废水深度脱氨箱底部出口连接至第三脱气膜组件管程入口，第三脱气膜组件管程出口分为两路，其中一路连接至精处理树脂再生废水深度脱氨箱上部回流口，另一路作为脱氨完成的高盐废水。
作为本发明的进一步改进，还包括磷酸循环箱以及磷酸加药箱；
磷酸循环箱底部出口连接至第三脱气膜组件壳程入口，第三脱气膜组件壳程出口分为两路，其中一路连接至磷酸循环箱底部回流口，另一路收集氮磷复合肥，磷酸循环箱顶部加药口连接至磷酸加药箱出口。
作为本发明的进一步改进，所述第一脱气膜组件管程入口、第二脱气膜组件管程入口及第三脱气膜组件管程入口均设置有流量计。
作为本发明的进一步改进，所述混合罐内部装有搅拌装置和pH检测探头。
作为本发明的进一步改进，所述精处理再生废水储罐、精处理树脂再生废水浓缩液储罐、碱液储罐、混合罐、第一脱气膜组件、中间氨水箱、精处理树脂再生废水深度脱氨箱及磷酸循环箱的出口出均设置有输送泵。
作为本发明的进一步改进，所述第一脱气膜组件壳程抽气口与中间氨水箱底部入口之间设置有第一真空泵。
作为本发明的进一步改进，所述第二脱气膜组件壳程抽气口与产品氨水箱入口之间设置有第二真空泵。
一种用于电厂精处理系统树脂再生废水的氨氮回收装置的回收方法，包括以下步骤：
将火电厂精处理再生废水收集储存在精处理树脂再生废水储罐中，用废水输送泵输送至多介质过滤器中，滤除废水中杂质，再经高压泵升压后泵入反渗透保安过滤器进一步去除水中残存的微量悬浮颗粒、胶体，保安过滤器出水进入反渗透系统，经过反渗透处理得到的透过液可用于循环冷却水系统，而得到的浓缩液输送至浓缩液储存罐；
经浓缩液输送泵输送至混合罐，与来自碱液储罐的NaOH溶液在混合罐中在搅拌装置的搅拌作用下混合均匀，利用混合液输送泵将混合液输送至第一换热器，并利用流量计测定混合液的输送流量，在第一换热器的加热作用下将混合液温度提升，升温后的混合液进入第一脱气膜组件的管程，第一真空泵在第一脱气膜组件的壳程进行抽真空，管程混合液中的游离氨在壳程抽真空的作用下透过脱气膜到达壳程，并溶解在以除盐水作为吸收液的吸收罐中，得到杂质含量相对较高的中间氨水；
将中间氨水输送至第二换热器，并利用流量计测定中间氨水的输送流量，在第二换热器的加热作用下将中间氨水温度提升，升温后的中间氨水进入第二脱气膜组件的管程，在第二脱气膜组件的壳程进行抽真空，中间氨水中的游离氨在壳程抽真空的作用下透过脱气膜到达壳程，并最终以除盐水作为吸收液的吸收罐中，得到低杂质含量的高纯度氨水；
脱除氨氮的浓缩废水被输送至中间废水储罐，经中间废水输送泵输送至第三脱气膜组件的管程，利用磷酸循环泵实现磷酸吸收液在第三脱气膜组件的壳程的循环。
还包括以下步骤：
当磷酸吸收液中设定量的磷酸已转化为磷酸氢二铵溶液时，由磷酸加药箱向磷酸循环箱中补充新的磷酸，而磷酸氢二铵副产物作为氮磷复合肥用于园区的绿化，经过深度脱氨的废水中氨含量降低至3mg/L以下。
所述氢氧化钠溶液的质量分数为20％～30％，利用氢氧化钠溶液将废水pH调节至11.5以上；
所述升温度为40℃～60℃，所用热源可采用电厂乏汽，实现对废热的回收利用，同时降低能耗。
本发明与现有技术相比，具有以下优点：
本发明的回收装置包括精处理系统树脂再生废水储罐、多介质过滤器、反渗透高压泵、保安过滤器、反渗透膜堆、精处理再生废水浓缩液储罐、碱液储罐、混合罐、换热器、脱气膜组件、真空泵、中间氨水箱、产品氨水箱、深度脱氨箱、磷酸加药箱以及磷酸循环箱等。该装置利用膜法脱氨技术脱除电厂精处理系统树脂再生废水中的氨氮，同时解决了脱氨过程中过水蒸气在渗透压的作用下携带废水中的无机盐离子透过脱气膜到达吸收液导致制得氨水品质变差的问题，制得可直接用于炉水pH调节的需求的高纯度氨水，实现氨资源的循环利用，减轻了电厂废水处理的压力；同时避免因外购氨水质量不合格将杂质引入系统而导致水汽品质变差的问题，并消除电厂以氨水或液氨为氨源时引入危险源的问题；另一方面还可以改善运行人员的工作环境、减轻现场人员配制氨水的工作负担。本发明针对利用脱气膜以除盐水为吸收液，抽真空脱除精处理树脂再生废水的过程中，水蒸气携带废水中的无机盐离子透过脱气膜到达吸收液导致制得氨水品质变差的技术难点，引入第二级抽真空脱氨系统，对一级抽真空脱氨得到的中间氨水进行处理，最终得到质量分数为1％～2％，杂质含量低(以Cl~为例，其浓度低于10μg/L)的高品质氨水，可直接回用于炉水pH调节系统，实现氨资源的循环利用；避免液氨或浓氨水采购、运输、存储以及配制环节中存在的安全风险，改善现场运行人员的工作环境、并减轻其工作负担.
（发明人：郝洪铎;黄万启;张洪博;李新军;苏玮;肖海刚）