申請日2017.09.30

　　公開(公告)日2018.01.09

　　IPC分類號C02F9/14; C01C1/02; B01D53/56; B01D53/76; C02F101/16

　　摘要

　　一種高濃度氨氮廢水與氮氧化物協(xié)同治理的方法及系統(tǒng)，該方法的步驟為：S1：高濃度氨氮廢水首先進(jìn)入調(diào)pH池加堿調(diào)pH到10‑12，同時在調(diào)pH池的加熱區(qū)通過加熱蒸汽給氨氮廢水預(yù)熱;S2：調(diào)pH池中的廢水經(jīng)過換熱器后打入汽提塔的液體分布器，通過液體分布器均勻分布到填料的整個表面，順著填料往下流;同時有壓加熱蒸汽從汽提塔的塔體下部進(jìn)入，蒸汽與廢水逆向充分接觸，蒸汽將游離狀態(tài)的氨吹出，由塔頂排氣口排出;S3：經(jīng)過蒸汽汽提后的廢水在塔體匯集，經(jīng)過換熱器與進(jìn)塔廢水換熱后送入后續(xù)污水處理單元，配合生物法進(jìn)行脫氮。該系統(tǒng)用來實(shí)施上述方法。本發(fā)明具有原理簡單、易實(shí)現(xiàn)、處理效果好等。

　　權(quán)利要求書

　　1.一種高濃度氨氮廢水與氮氧化物協(xié)同治理的方法，其特征在于，步驟為:

　　S1：高濃度氨氮廢水首先進(jìn)入調(diào)pH池加堿調(diào)pH到10-12，同時在調(diào)pH池(1)的加熱區(qū)通過加熱蒸汽給氨氮廢水預(yù)熱;

　　S2：調(diào)pH池(1)中的廢水經(jīng)過換熱器后打入汽提塔(2)的液體分布器，通過液體分布器均勻分布到填料的整個表面，順著填料往下流;同時有壓加熱蒸汽從汽提塔(2)的塔體下部進(jìn)入，蒸汽與廢水逆向充分接觸，蒸汽將游離狀態(tài)的氨吹出，由塔頂排氣口排出;

　　S3：經(jīng)過蒸汽汽提后的廢水在塔體匯集，經(jīng)過換熱器與進(jìn)塔廢水換熱后送入后續(xù)污水處理單元，配合生物法進(jìn)行脫氮。

　　2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高濃度氨氮廢水與氮氧化物協(xié)同治理的方法，其特征在于，從汽提塔頂部排氣筒排出的粗氨氣采用以下處理方式：

　　S100：從汽提塔(2)頂部排氣筒排出的粗氨氣經(jīng)過粗氨氣精制系統(tǒng)去除其中的有害雜質(zhì)，減少水分后送入氨氣輸送壓縮機(jī);氨氣經(jīng)壓縮機(jī)不斷地向氨氣緩沖罐內(nèi)輸送氨氣，使罐內(nèi)壓力逐漸增大，獲得所需的壓縮氨氣;

　　S200：氨氣緩沖罐內(nèi)的氨氣作為鍋爐煙氣SNCR脫硝的還原劑，經(jīng)過氨氣輸送系統(tǒng)送入氨氣/熱空氣靜力混合器，空氣經(jīng)由稀釋風(fēng)機(jī)送入空氣加熱器加熱后送入靜力混合器;

　　S300：氨氣和熱空氣在靜力混合器和管路內(nèi)充分混合，再將此混合物導(dǎo)入氨氣分配總管內(nèi)，經(jīng)供應(yīng)函箱使氨氣混合物在噴霧管格子內(nèi)達(dá)到均勻分布，經(jīng)由噴嘴噴到爐膛第一煙道，噴射配合NOx濃度分布靠霧化噴嘴調(diào)整。

　　3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高濃度氨氮廢水與氮氧化物協(xié)同治理的方法，其特征在于，所述粗氨氣精制系統(tǒng)(3)包括濃氨水循環(huán)洗滌塔、結(jié)晶罐和吸附罐。

　　4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高濃度氨氮廢水與氮氧化物協(xié)同治理的方法，其特征在于，所述氨氣分配總管上設(shè)有壓縮空氣分配管，當(dāng)注入格柵噴頭發(fā)生堵塞時用壓縮空氣進(jìn)行吹掃。

　　5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任意一項(xiàng)所述的高濃度氨氮廢水與氮氧化物協(xié)同治理的方法，其特征在于，從汽提塔(2)頂部排氣筒排出的粗氨氣采用以下處理方式：一路粗氨氣經(jīng)過氨氣緩沖罐進(jìn)入脫氨反應(yīng)塔，參照SCR煙氣脫硝原理在催化劑的作用下高濃度氨氮廢水汽提產(chǎn)生的副產(chǎn)物粗氨氣與氮氧化物反應(yīng)生成氮?dú)夂退��?/P>

　　6.一種高濃度氨氮廢水與氮氧化物協(xié)同治理的系統(tǒng)，其特征在于，包括:

　　調(diào)pH池(1)，包括堿液投加裝置和加熱區(qū)蒸汽預(yù)熱裝置，通過調(diào)節(jié)pH和預(yù)熱使廢水溫度升高，促使廢水中游離氨的比例增大;

　　汽提塔(2)，包括液體分布器、多層填料和換熱器，氨氮廢水從塔頂液體分布器進(jìn)入，加熱蒸汽從塔底進(jìn)風(fēng)口進(jìn)入;

　　粗氨氣精制系統(tǒng)(3)，用來進(jìn)行提純以產(chǎn)生的精氨氣;

　　SNCR脫硝系統(tǒng)，用來進(jìn)行選擇性費(fèi)催化劑還原。

　　7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的高濃度氨氮廢水與氮氧化物協(xié)同治理的系統(tǒng)，其特征在于，所述粗氨氣精制系統(tǒng)(3)包括：

　　濃氨水循環(huán)洗滌塔，包括液體分布器、填料、濃氨水循環(huán)泵;

　　結(jié)晶罐，罐內(nèi)具有一定壓力和低溫條件，氨與硫化氫發(fā)生反應(yīng)生成結(jié)晶體以完成脫硫;

　　吸附罐，罐內(nèi)布置活性炭填料，用來吸附粗氨水中的有機(jī)物雜質(zhì)。

　　8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的高濃度氨氮廢水與氮氧化物協(xié)同治理的系統(tǒng)，其特征在于，所述SNCR脫銷系統(tǒng)包括：

　　氨的儲存系統(tǒng)(4)包括氨壓縮機(jī)和氨氣緩沖罐，氨氣經(jīng)壓縮機(jī)向氨氣緩沖罐內(nèi)輸送，進(jìn)入氨氣緩沖罐內(nèi)減壓，再通過氨氣輸送管線送到鍋爐側(cè)的脫硝系統(tǒng);

　　氨的輸送系統(tǒng)(5)，用于將氨氣緩沖罐中的氨氣送至氨氣/熱空氣靜力混合器;

　　稀釋空氣系統(tǒng)(8)，包括稀釋風(fēng)機(jī)和稀釋空氣加熱器，噴入反應(yīng)器煙道的氨氣為空氣稀釋后的含氨氣的混合氣體;

　　氨的噴射系統(tǒng)(6)，包括靜力混合器、供應(yīng)函箱、噴霧管格子和噴嘴;氨氣和熱空氣在靜力混合器和管路內(nèi)充分混合，再將此混合物導(dǎo)入氨氣分配總管內(nèi)，經(jīng)供應(yīng)函箱使氨氣混合物在噴霧管格子內(nèi)達(dá)到均勻分布，經(jīng)由噴嘴噴到爐膛第一煙道;

　　壓縮空氣分配系統(tǒng)(7),設(shè)在氨注入格柵分布管上，當(dāng)注入格柵噴頭發(fā)生堵塞時進(jìn)行吹掃。

　　9.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的高濃度氨氮廢水與氮氧化物協(xié)同治理的系統(tǒng)，其特征在于，還包括氮?dú)獯祾呦到y(tǒng)(9)，作為輔助保護(hù)系統(tǒng)，在氨氣進(jìn)入之前通過氮?dú)獯祾呦到y(tǒng)(9)對設(shè)備進(jìn)行嚴(yán)密性檢查和氮?dú)獯祾�，并在�?dāng)設(shè)備出現(xiàn)問題時通過氮?dú)獯祾呦到y(tǒng)(9)置換出罐內(nèi)的氨氣。

　　10.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的高濃度氨氮廢水與氮氧化物協(xié)同治理的系統(tǒng)，其特征在于，還包括工業(yè)水噴淋系統(tǒng)，設(shè)置于可能發(fā)生氨氣泄漏的區(qū)域周邊，當(dāng)氨氣檢測器檢測氨氣的泄漏測得大氣中氨濃度過高時，啟用工業(yè)水噴淋系統(tǒng)與泄露氨氣反應(yīng)生成稀氨水排至氨氣稀釋槽再做后續(xù)處理。

　　說明書

　　一種高濃度氨氮廢水與氮氧化物協(xié)同治理的方法及系統(tǒng)

　　技術(shù)領(lǐng)域

　　本發(fā)明主要涉及到環(huán)保技術(shù)領(lǐng)域，特指一種高濃度氨氮廢水與氮氧化物協(xié)同治理的方法及系統(tǒng)。

　　背景技術(shù)

　　消化污泥脫水液、垃圾滲濾液、催化劑生產(chǎn)廠廢水、肉類加工廢水和合成氨化工廢水等含有極高濃度的氨氮(500mg/L以上，甚至達(dá)到幾千mg/L)。過量氨氮排入水體將導(dǎo)致水體富營養(yǎng)化，降低水體觀賞價值，并且被氧化生成的硝酸鹽和亞硝酸鹽還會影響水生生物甚至人類的健康。因此，廢水脫氮處理受到人們的廣泛關(guān)注，也是廢水處理中的一大難點(diǎn)。

　　目前，對于氨氮廢水，主要的脫氮方法有生物硝化反硝化、折點(diǎn)加氯、氣提吹脫和離子交換法等，但是對于高濃度氨氮廢水，一般的物化方法不能將氨氮濃度降到足夠低(如100mg/L以下)，多采用生化聯(lián)合法處理。低濃度氨氮廢水通常在常溫下用空氣吹脫，而高濃度廢水則常用蒸汽進(jìn)行吹脫，又稱汽提。采用汽提法+生化法降解水中的氨氮，可減少氨對后續(xù)生化處理的毒性，配合消化反硝化脫氮，能夠?qū)崿F(xiàn)污水處理后氨氮達(dá)標(biāo)排放。

　　高濃度氨氮廢水經(jīng)汽提工藝后會產(chǎn)生大量粗氨氣，目前對于氨氣的處理大多是通過后續(xù)吸收塔或精餾段精餾產(chǎn)生一定濃度的氨水，或直接用氨氣制成液氨，但面臨粗氨氣回收利用工藝繁瑣，回收產(chǎn)物處理麻煩等問題。生成的氨水或液氨濃度低，產(chǎn)品不純，雜質(zhì)含量多，有些甚至無法工業(yè)回用，同時運(yùn)輸和存儲要求嚴(yán)格，外運(yùn)手續(xù)復(fù)雜且存在大量安全隱患。處理不掉的氨氣直排到火炬燃燒掉，不但浪費(fèi)了瓦斯氣，而且造成空氣污染。因此汽提產(chǎn)物粗氨氣得到妥善處置既是生產(chǎn)要求，也是環(huán)保工作的迫切需要。

　　在NOx排放控制技術(shù)中的煙氣脫硝技術(shù)里選擇性催化還原法和選擇性非催化還原法應(yīng)用比較廣泛。SNCR技術(shù)，即選擇性非催化還原技術(shù)，它是目前主要的煙氣脫硝技術(shù)之一。在爐膛 800℃～1250℃這一狹窄的溫度范圍內(nèi)、在無催化劑作用下，NH3 或尿素等氨基還原劑可選擇性地還原煙氣中的 NOx。SCR技術(shù)，即選擇性催化還原技術(shù)，是在催化劑的作用下，還原劑(一般為液氨蒸發(fā)出來的氨氣)與煙氣中的氮氧化物反應(yīng)生成無害的氮?dú)夂退�，從而去除煙氣中的NOx，脫除效率可達(dá)90%以上。

　　發(fā)明內(nèi)容

　　本發(fā)明要解決的技術(shù)問題就在于：針對現(xiàn)有技術(shù)存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種原理簡單、易實(shí)現(xiàn)、處理效果好的高濃度氨氮廢水與氮氧化物協(xié)同治理的方法及系統(tǒng)。

　　為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

　　一種高濃度氨氮廢水與氮氧化物協(xié)同治理的方法，步驟為：

　　S1：高濃度氨氮廢水首先進(jìn)入調(diào)pH池加堿調(diào)pH到10-12，同時在調(diào)pH池的加熱區(qū)通過加熱蒸汽給氨氮廢水預(yù)熱;

　　S2：調(diào)pH池中的廢水經(jīng)過換熱器后打入汽提塔的液體分布器，通過液體分布器均勻分布到填料的整個表面，順著填料往下流;同時有壓加熱蒸汽從汽提塔的塔體下部進(jìn)入，蒸汽與廢水逆向充分接觸，蒸汽將游離狀態(tài)的氨吹出，由塔頂排氣口排出;

　　S3：經(jīng)過蒸汽汽提后的廢水在塔體匯集，經(jīng)過換熱器與進(jìn)塔廢水換熱后送入后續(xù)污水處理單元，配合生物法進(jìn)行脫氮。

　　作為本發(fā)明方法的進(jìn)一步改進(jìn)：從汽提塔頂部排氣筒排出的粗氨氣采用以下處理方式：

　　S100：從汽提塔頂部排氣筒排出的粗氨氣經(jīng)過粗氨氣精制系統(tǒng)去除其中的有害雜質(zhì)，減少水分后送入氨氣輸送壓縮機(jī);氨氣經(jīng)壓縮機(jī)不斷地向氨氣緩沖罐內(nèi)輸送氨氣，使罐內(nèi)壓力逐漸增大，獲得所需的壓縮氨氣;

　　S200：氨氣緩沖罐內(nèi)的氨氣作為鍋爐煙氣SNCR脫硝的還原劑，經(jīng)過氨氣輸送系統(tǒng)送入氨氣/熱空氣靜力混合器，空氣經(jīng)由稀釋風(fēng)機(jī)送入空氣加熱器加熱后送入靜力混合器;

　　S300：氨氣和熱空氣在靜力混合器和管路內(nèi)充分混合，再將此混合物導(dǎo)入氨氣分配總管內(nèi)，經(jīng)供應(yīng)函箱使氨氣混合物在噴霧管格子內(nèi)達(dá)到均勻分布，經(jīng)由噴嘴噴到爐膛第一煙道，噴射配合NOx濃度分布靠霧化噴嘴調(diào)整。

　　作為本發(fā)明方法的進(jìn)一步改進(jìn)：所述粗氨氣精制系統(tǒng)包括濃氨水循環(huán)洗滌塔、結(jié)晶罐和吸附罐。

　　作為本發(fā)明方法的進(jìn)一步改進(jìn)：所述氨氣分配總管上設(shè)有壓縮空氣分配管，當(dāng)注入格柵噴頭發(fā)生堵塞時用壓縮空氣進(jìn)行吹掃。

　　作為本發(fā)明方法的進(jìn)一步改進(jìn)：從汽提塔頂部排氣筒排出的粗氨氣采用以下處理方式：一路粗氨氣經(jīng)過氨氣緩沖罐進(jìn)入脫氨反應(yīng)塔，參照SCR煙氣脫硝原理在催化劑的作用下高濃度氨氮廢水汽提產(chǎn)生的副產(chǎn)物粗氨氣與氮氧化物反應(yīng)生成氮?dú)夂退��?/P>

　　本發(fā)明進(jìn)一步提供一種高濃度氨氮廢水與氮氧化物協(xié)同治理的系統(tǒng)，包括：

　　調(diào)pH池，包括堿液投加裝置和加熱區(qū)蒸汽預(yù)熱裝置，通過調(diào)節(jié)pH和預(yù)熱使廢水溫度升高，促使廢水中游離氨的比例增大;

　　汽提塔，包括液體分布器、多層填料和換熱器，氨氮廢水從塔頂液體分布器進(jìn)入，加熱蒸汽從塔底進(jìn)風(fēng)口進(jìn)入;

　　粗氨氣精制系統(tǒng)，用來進(jìn)行提純以產(chǎn)生的精氨氣;

　　用來進(jìn)行選擇性費(fèi)催化劑還原。

　　作為本發(fā)明系統(tǒng)的進(jìn)一步改進(jìn)：所述粗氨氣精制系統(tǒng)包括：

　　濃氨水循環(huán)洗滌塔，包括液體分布器、填料、濃氨水循環(huán)泵;

　　結(jié)晶罐，罐內(nèi)具有一定壓力和低溫條件，氨與硫化氫發(fā)生反應(yīng)生成結(jié)晶體以完成脫硫;

　　吸附罐，罐內(nèi)布置活性炭填料，用來吸附粗氨水中的有機(jī)物雜質(zhì)。

　　作為本發(fā)明系統(tǒng)的進(jìn)一步改進(jìn)：所述SNCR脫銷系統(tǒng)包括：

　　氨的儲存系統(tǒng)包括氨壓縮機(jī)和氨氣緩沖罐，氨氣經(jīng)壓縮機(jī)向氨氣緩沖罐內(nèi)輸送，進(jìn)入氨氣緩沖罐內(nèi)減壓，再通過氨氣輸送管線送到鍋爐側(cè)的脫硝系統(tǒng);

　　氨的輸送系統(tǒng)，用于將氨氣緩沖罐中的氨氣送至氨氣/熱空氣靜力混合器;

　　稀釋空氣系統(tǒng)，包括稀釋風(fēng)機(jī)和稀釋空氣加熱器，噴入反應(yīng)器煙道的氨氣為空氣稀釋后的含氨氣的混合氣體;

　　氨的噴射系統(tǒng)，包括靜力混合器、供應(yīng)函箱、噴霧管格子和噴嘴;氨氣和熱空氣在靜力混合器和管路內(nèi)充分混合，再將此混合物導(dǎo)入氨氣分配總管內(nèi)，經(jīng)供應(yīng)函箱使氨氣混合物在噴霧管格子內(nèi)達(dá)到均勻分布，經(jīng)由噴嘴噴到爐膛第一煙道;

　　壓縮空氣分配系統(tǒng)，設(shè)在氨注入格柵分布管上，當(dāng)注入格柵噴頭發(fā)生堵塞時進(jìn)行吹掃。

　　作為本發(fā)明系統(tǒng)的進(jìn)一步改進(jìn)：還包括氮?dú)獯祾呦到y(tǒng)，作為輔助保護(hù)系統(tǒng)，在氨氣進(jìn)入之前通過氮?dú)獯祾呦到y(tǒng)對設(shè)備進(jìn)行嚴(yán)密性檢查和氮?dú)獯祾撸�并在�?dāng)設(shè)備出現(xiàn)問題時通過氮?dú)獯祾呦到y(tǒng)置換出罐內(nèi)的氨氣。

　　作為本發(fā)明系統(tǒng)的進(jìn)一步改進(jìn)：還包括工業(yè)水噴淋系統(tǒng)，設(shè)置于可能發(fā)生氨氣泄漏的區(qū)域周邊，當(dāng)氨氣檢測器檢測氨氣的泄漏測得大氣中氨濃度過高時，啟用工業(yè)水噴淋系統(tǒng)與泄露氨氣反應(yīng)生成稀氨水排至氨氣稀釋槽再做后續(xù)處理。

　　與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：

　　1、本發(fā)明的濃度氨氮廢水與氮氧化物協(xié)同治理的方法及系統(tǒng)，具有原理簡單、易實(shí)現(xiàn)、處理效果好等優(yōu)點(diǎn)，其主要為了解決高濃度氨氮廢水脫氮困難，采用單一工藝很難實(shí)現(xiàn)氨氮的達(dá)標(biāo)排放的問題，引入了汽提塔使廢水中的氨氮含量大幅度降低，脫氨效率高達(dá)90%以上，配合后續(xù)消化反硝化脫氮，能夠?qū)崿F(xiàn)污水處理后氨氮達(dá)標(biāo)排放。同時汽提工藝產(chǎn)生副產(chǎn)物氨氣也能得到妥善處理,與垃圾焚燒發(fā)電廠協(xié)同處置，不僅能使焚燒煙氣中的NOx污染物達(dá)標(biāo)排放，還能節(jié)省垃圾焚燒廠另外購置脫銷還原劑的費(fèi)用。

　　2、本發(fā)明的濃度氨氮廢水與氮氧化物協(xié)同治理的方法及系統(tǒng)，對于不需要進(jìn)行煙氣脫硝，僅單純進(jìn)行汽提塔副產(chǎn)物粗氨氣綜合處理的場所，可以根據(jù)產(chǎn)氣量配置相應(yīng)規(guī)格脫氨反應(yīng)塔。一方面使氨氣通過反應(yīng)生成氮?dú)夂退�，解決了粗氨氣回收利用工藝繁瑣，回收產(chǎn)物處理麻煩的問題，回收生成的氨水或液氨濃度低，雜質(zhì)含量多，運(yùn)輸?shù)拇鎯σ�求�?yán)格，難以達(dá)到。一方面燃燒塔產(chǎn)生的熱量最終回收利用，使燃料產(chǎn)生的熱量除了提供反應(yīng)所需溫度條件還能得到妥善處置。本系統(tǒng)在綜合固廢處理園區(qū)(污水、污泥、垃圾焚燒發(fā)電)一體化建設(shè)的大環(huán)境下更具可行性，能夠?qū)崿F(xiàn)污染物之間的協(xié)同處理，將其中一種污染物處理工藝產(chǎn)生的副產(chǎn)物作為另一種污染物處理所需的原料。使兩種污染物都得到妥善處理，最后達(dá)標(biāo)排放，還解決了中間環(huán)節(jié)副產(chǎn)物處理的諸多問題，實(shí)現(xiàn)了環(huán)保和經(jīng)濟(jì)效益的結(jié)合，既產(chǎn)生一定的經(jīng)濟(jì)效益，實(shí)現(xiàn)了資源的綜合利用，又能解決目前高濃度氨氮廢水NH3-N指標(biāo)能達(dá)標(biāo)排放這一難題，符合可持續(xù)發(fā)展的理念。