[发明专利]一种热泵精馏汽提脱氨方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种工业废水减排及资源化利用的工艺方法，具体是涉及一种采用热泵精馏技术与汽提脱氨工艺处理氨氮废水并对氨氮进行资源化利用的方法。

背景技术

在化肥、农药、发泡剂以及催化剂等行业会产生大量氨氮废水，水体中氨氮浓度增高会导致水体的富营养性，最终使水体混浊、产生恶臭，严重污染水体。因此，国家对排放废水中的氨氮含量有严格的规定和限制(GB8978-1996《污水综合排放标准》规定一级标准氨氮小于15mg/L)。

国内外关于氨氮废水的处理方法和工艺进行了大量的研究开发工作，不断寻求处理氨氮废水的新途径(详见相关的中国专利ZL200410064524.3，ZL200410034065.4，ZL200310106515.1，ZL03152877.5，ZL02137109.1，ZL200810104999.9)。形成了吹脱法、生物膜法或膜吸收法、化学沉淀法、折点氯化法、离子交换法等多种处理方法。其中，吹脱法工艺较成熟，吹脱效率高，运行稳定，但动力消耗大。生物法要求氨氮浓度在400mg/L以下，而膜吸收技术中存在膜的渗漏和膜污染问题。化学沉淀法虽然工艺简单，效率高，但是投加药剂量较大，同时所投加的药剂量也可能会带来水体的二次污染问题。折点氯化法处理废水的效果稳定，不受水温度的影响，但运行费用较高，副产物氯胺或氯代有机物也会造成水体二次污染。离子交换法适应中低浓度的氨氮废水(浓度小于500mg/L)的深度处理，对于高浓度的氨氮废水，会因交换剂再生频繁而造成操作困难，再生后的交换剂容量下降，而再生液中的氨氮仍需处理，导致运行费用较高。

由于吹脱法具有工艺较成熟、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。吹脱法分为空气吹脱法和蒸汽吹脱法(或蒸汽汽提法)，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。空气吹脱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、酸液吸收中和等方式得到氨水、氨气和铵盐。与空气吹脱法相比，蒸汽汽提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。

蒸汽汽提法的传统工艺采用碱液调节废水的pH值后，在汽提脱氨塔内采用蒸汽将氨氮废水中的氨以浓氨水或者浓氨气形式回收，由于其大量蒸汽在塔顶被塔顶冷凝器中的循环水冷凝，从而导致其氨氮废水处理蒸汽单耗很高(200～300kg蒸汽/吨废水)，氨氮废水处理成本很高。

发明内容

本发明涉及一种工业废水减排及资源化利用的方法，具体是涉及一种采用热泵精馏技术与汽提脱氨工艺处理氨氮废水并对氨氮进行资源化利用的方法。

工艺及设备

本发明所采用的工艺及设备包括汽提脱氨段A1及氨气精馏段A2。

汽提脱氨段A1包括汽提脱氨塔A101、再沸器A102、储槽A103、进出口换热器A104、热泵C01及泵P01/P02。

进出口换热器A104壳程与未处理的氨氮废水连通，被加热后输送至塔中；管程与脱氨废水管道出口相连，被冷却后排出。

汽提脱氨塔A101底部有处理后脱氨废水出口及新鲜蒸汽入口，循环进出水口；中段有氨氮废水入口；顶部有塔顶回流液入口及塔顶蒸汽及氨气出口。

再沸器A102管程有进出口各一个，壳程有一个蒸汽及氨气进口，高浓度氨气出口及冷凝氨水出口两个出口。

其中汽提脱氨塔A101塔底循环进出水口经泵P01与再沸器A102管程相连，构成塔底水换热循环；塔顶蒸汽及氨气出口与热泵C01相连及进出口换热器壳程蒸汽及氨气相连，后经换热冷却后分为两相：液相冷凝液经壳程冷凝氨水出口流入储槽A103，再经泵P02打入塔顶喷淋回流，含高浓度氨气相经壳程出口输送入氨气精馏段A2。

氨气精馏段A2包括氨气精馏塔A201、塔顶冷凝器A202，浓氨水储罐A203及泵P03/P04。

氨气精馏塔A201从塔顶向下分别有塔顶氨气和水蒸汽出口，塔顶回流液入口，再沸器A102输送过来的气相入口，及塔底浓氨水出口。

塔顶冷凝器A202管程有循环冷凝水进出口各一个，壳程有一个氨气和水蒸汽进口，浓氨气采出口及浓氨水出口两个出口。