[发明专利]热力分离高浓度氨氮废水的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及高浓度氨氮废水处理和循环利用技术领域，特别是利用低品位热能对高浓度氨氮废水进行热力分离净化的方法和工艺系统。

背景技术

工业、养殖业和城市垃圾填埋场等很多场合产生的氨氮废水，其氨氮浓度高达数千甚至数万mg/L。现有技术多采用空气吹脱→生物转化→化学净化→达标排放的处理方法，增加了大气污染和水环境负荷，且处理周期长、运行费用高。另一方面上述场合往往要排放低位废热，既损失能量又造成热污染。若合理利用低位废热对高浓度氨氮废水进行热力分离，将其净化为冷凝水循环利用，氨氮则可富集到残余浓缩液成为有机液肥。但现有技术无法实现这种高浓度氨氮废水热力分离过程。

发明内容

本发明公开一种方法，通过多效闪蒸脱气、喷射吸收、多效蒸发-冷凝、液膜精馏等过程与设备构成的热力分离装置，使高浓度氨氮废水被净化为氨氮浓度低于20mg/L的冷凝水，并使氨氮物质富集到残余浓缩液中成为有机液肥。

本发明主要发明思想是：热力推动高浓度氨氮废水发生多效闪蒸分离为气液两相，闪蒸出的氨-水二元混合蒸气通过液膜精馏过程分离成氨氮浓度低于20mg/L的冷凝水和富氨的气相，因闪蒸而浓缩的残液经降温和降低pH值后吸收富氨的气体而成为有机液肥，由此实现高浓度氨氮废水的热力分离。

本发明技术要点是：利用温度为45℃～100℃的热媒为初效闪蒸分离提供热能，初效氨氮废水被间壁加热到比热媒低5℃～10℃的温度后，在与该温度相当的气液平衡压力下在初效闪蒸室进行氨氮废水闪蒸-浓缩，浓缩液从溢流口自动流入比溢流口位置至少低9m的浓液槽，闪蒸出的氨-水二元混合蒸气则在初效管壳式冷凝-换热器的冷凝管外侧壁面发生膜状冷凝以及液膜精馏传热传质，使冷凝水氨氮浓度低于20mg/L自动流入冷凝水液封槽，而未冷凝的氨富集气体通过控制阀、气相连通管和水力喷射器被温度低于40℃、pH值不超过8.0的初效浓缩液抽吸而去，由此将氨氮废水分离为合乎环保要求的冷凝水和富氮的浓缩液。初效的氨-水二元混合蒸气冷凝潜热用于加热在初效管壳式冷凝-换热器管内流动的一效氨氮废水，使之在更低的温度下（比如低于初效氨-水二元混合蒸气冷凝温度5℃～10℃）在一效闪蒸器内和一效管壳式冷凝-换热器中进行闪蒸-浓缩和氨-水二元混合蒸气冷凝及液膜精馏过程，将一效氨氮废水分离为一效浓缩液、氨氮浓度低于20mg/L的一效冷凝水和富集了氨氮的气相，一效浓缩液在静液柱作用下从一效闪蒸器溢流口自动流入比溢流口位置低2~6 m的初效闪蒸室进行如上所述的初效分离过程，一效富氨气体也由如上所述的初效浓缩液抽吸，一效冷凝水和初效冷凝水自动流入同一个低位液封槽，该液封槽的安放位置比本装置中所有冷凝-换热器的冷凝水出口至少低9m。一效闪蒸二元混合蒸气冷凝潜热用于加热在一效管壳式冷凝-换热器管内流动的二效氨氮废水，使之在比一效二元混合蒸气冷凝温度低5℃～10℃的二效闪蒸器内和二效管壳式冷凝-换热器中进行闪蒸-浓缩和氨-水二元混合蒸气冷凝及液膜精馏过程，又将二效氨氮废水分离为二效浓缩液、氨氮浓度低于20mg/L的二效冷凝水和富氨气相，二效浓缩液从二效闪蒸器溢流口在静液柱作用下自动流入一效闪蒸室进行如上所述的一效分离过程，二效富氨气体由如上所述初效浓缩液抽吸，二效冷凝水进入同一个低位液封槽收集。如上所述的一效和二效过程与设备基本相同，不同的是二效液体温度要比一效液体低5℃～10℃、二效闪蒸器安放位置比一效闪蒸器高2~6 m以确保二效浓缩液在静液柱作用下自动流入一效闪蒸室。按与一效和二效同样的流程及方法，可以设置（2+n）效的处理装置，即：该装置至少包括初效和末效，对n的限制条件是末效闪蒸器内气液平衡温度要比环境温度高至少10℃。原始的高浓度氨氮废水进入末效前的要加入碱性助剂使其pH值高于9.0，预热温度高于45℃，在脱气室内沸腾脱气，含氨的不凝气体被如上所述的初效浓缩液通过水力喷射器抽吸而去，脱气后再加入酸性助剂回调氨氮废水pH值至不超过8.0，然后进入末效分离。

本发明的有益之处在于利用45℃～100℃的低位热能、尤其是废热，将高浓度氨氮废水通过闪蒸-浓缩和液膜精馏净化为氨氮浓度低于20mg/L的冷凝水，并使98%以上的氨氮物质富集到残余浓缩液中成为有机液肥或可循环利用的发酵液，从而在源头实现污染物治理和循环利用。本发明高效利用低位热能，2600×10³ kJ热能可以处理（2+n）吨废水。

附图说明