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双塔热耦合精馏氨回收技术
时间:2015-04-15 作者:源禹环保 浏览数:

    “双塔热耦合精馏氨回收”技术,是在催化作用下全封闭碱析脱氨将废水中的铵盐最大限度的转化成游离氨;同时可以最大限度地减少氨和其他混合气体中氨的分压,加快游离氨从废水中释出的解吸过程和解吸的传递速率,使转化的游离氨能够快速充分地与剩余氨水分离,微负压循环吸氨,实现氨回收。
    本技术开发出相互配套的三种核心处理技术:
(1)高效复合解氨剂:能促使废水中不稳定的氨盐中的氨氮最大限度地转为游离氨,同时促使废水中的游离氨快速与水分离;
(2)双塔热耦合工艺:将高压塔的塔顶冷凝热转移至常压塔的用作塔釜再沸器热源,同时将高压塔釜液节流汽化闪蒸,补充常压塔塔釜热量,以此减少整个系统的蒸汽与冷却水的消耗量;
(3)高效的气液传质设备与分级变压控温吸收系统:克服了脱氨过程液体喷淋量大、流体表面张力大、微量不易分离等技术难点,彻底解决了氨氮废水处理难题。
    工艺特点:
(1)节能:整个脱氨过程只给加压塔再沸器补充热量和常压塔冷凝器补充冷量,从而使整个过程能耗大大降低,与常规蒸馏工艺相比,节能效率达40%以上,废水进料在25℃时,蒸汽耗量理论值降到了100kg(蒸汽)/吨(废水)。
(2)高效:经过脱氮之后的废水,NH³-N指标可达到国家一级排放标准(15ppm),其去除率在99.9%以上,彻底解决氨氮废水达标排放问题,并能回收高质量的工业氨水,经济效益、环境效益和社会效益十分显著。
(3)本工艺充分考虑了水资源节约和氨资源的回收利用,废水中的氨氮以氨的形式回收利用,不会产生二次污染。
(4)工艺流程相对简单,操作稳定,弹性大。
(5)与传统工艺相比设备投资增加,占地略微增大,但后期处理成本偏低。
(6)适用范围:各种浓度废水、尤其高浓度氨氮废水,对总废水量10t/h以上节能效果显著。本工艺抗氨氮冲击负荷能力强,对来水含量不稳定的同样适用。
    工艺原理:
    处理氨氮废水的原理,必须先从氨氮的性质和特性讲起。所谓氨氮即氨态氮,就是以氨的形态存在于水中的氮。氨氮都是以铵盐和游离氨两种形态存在,其比例高低取决于废水的pH值。当pH值高(碱性)时,游离氨的比例就高;pH值低(酸性)时,铵盐的比例就高,铵盐和游离氨的比例随着废水pH值的变化而变化。人们正是利用氨氮的这一特性,不断寻求去除氨氮的新途径。
    要去降氨氮废水中的氨氮,必须开辟新的思路,开发新的工艺和技术。高浓度和超高浓度氨氮废水处理技术就是从氨氮的另外一种形态(气态)开始研究的,要解决的关键技术问题有两个:一是如何将不能强化絮凝的固态氮(铵盐)最大限度地转换成气态氨(游离氨);二是如何最大限度地做到气液分离把气态氨从废水中去除掉,并且不造成第二次污染(大气污染)。我们在研发高浓度焦化氨氮废水处理时采用了传统的吹脱法的基本原理,即通过调整提高废水的pH值,使固定铵转化成游离氨,然后用空气将游离氨吹脱。但传统的吹脱法最多只能将70%左右的铵盐转化成游离氨,同时传统的吹脱法的气水比高达3000以上,能耗大、成本高,也让业主无法接受。即使用上超声波、超重力等先进技术去除氨氮也只能达到90%,其主要原因是在不同温度范围内,氨在水中有相应的平衡溶解度。在20℃时1体积的水可溶解约700体积的氨,可见氨是一种亲水性物质,溶解在水中的氨和水分子之间存在一种氢键的相互作用,这增加了分子间的结活力,所以这部分溶解范围的氨很难用传统的吹脱法去除,除非继续升高吹脱温度,破坏氢键。或者使其变为疏水性物质,在水中的溶解度变得很小。
    在此基础上我们经过多年研究发现,氨分子呈三角锥形,氮原子以sp3杂化轨道与氢原子的s轨道形成δ键。氮的电负性比氢的大,N-H键的电子对偏向氮,整个氨分子具有极性。在氨分子中,氮原子除了形成三个N-H共价建外,还有一对孤对电子,氨的加合作用就是通过这对孤对电子发生的。
    根据以上特性,我们经过千百次艰辛试验,取得了新的突破,最大的技术突破就是独创开发出了一种高效复合解氨剂,它含有大量的O、H、OH、CH、CH₂等原子和离子活性基团,在催化作用下我们正是巧妙地利用了氨分子中孤对电子的特点,使其变为疏水性物质,破坏了水分子与氨分子之间的结合力,使氨分子摆脱水分子的作用,以游离氨的形式存在,从而容易从水中释放出来,在水中的溶解度变得很小,可以轻而易举地将氨氮废水中的铵盐最大限度的转化成游离氨;剩下就是如何最大限度地做到气液分离把气态氨从废水中去除掉,同时最大限度地减少氨和其他混合气体中氨的分压,加快游离氨从氨氮废水中释出的解吸过程和解吸的传递速率,使转化的游离氨能够快速充分地与废水分离,实现氨回收。
    在气液传质理论指导下, 我们采用高效的气液传质设备与分级变压控温吸收系统,克服了脱氨过程液体喷淋量大、流体表面张力大、微量不易分离等技术难点,彻底解决了氨氮废水处理难题。经过脱氮之后的废水,氨氮指标可以降到国家一级排放标准以下。


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