公布日：2022.02.18
申請日：2022.01.18
分類號：C02F9/10(2006.01)I;C01D9/00(2006.01)I;C01C1/02(2006.01)I;C02F101/16(2006.01)N
摘要
本發(fā)明提供了一種硝酸鹽廢水的處理方法及系統(tǒng)，所述硝酸鹽廢水中含有硝酸銨并含有硝酸鉀和/或硝酸鈉，所述處理方法包括如下步驟：（1）膜濃縮：對所述硝酸鹽廢水進(jìn)行膜濃縮，得到膜處理濃水和膜處理淡水，所述膜處理淡水排出；（2）加堿脫氨：向所述膜處理濃水中加入堿，使其在蒸氨塔中脫氨，得到蒸氨蒸氣和脫氨廢水，收集所述蒸氨蒸氣得到氨水；（3）結(jié)晶分離：向所述脫氨濃水加入酸后對其進(jìn)行蒸發(fā)結(jié)晶得到結(jié)晶和蒸氣冷凝水，分離所述結(jié)晶，結(jié)晶母液返回蒸發(fā)結(jié)晶裝置內(nèi)，所述蒸氣冷凝水排出。本發(fā)明的處理方法對硝酸鹽廢水依次進(jìn)行膜濃縮、加堿回收氨水和結(jié)晶分離，有效地回收廢水中硝酸鹽和氨，無需后續(xù)處理，實現(xiàn)零排放。
權(quán)利要求書
1.一種硝酸鹽廢水的處理方法，其特征在于，處理前的硝酸鹽廢水中含有硝酸銨3.54~6.12wt%，并含有硝酸鉀0.26~0.36wt%和/或硝酸鈉0.25~0.32wt%，所述處理方法包括如下步驟：（1）膜濃縮：對所述硝酸鹽廢水進(jìn)行膜濃縮，得到膜處理濃水和膜處理淡水，所述膜處理淡水排出；（2）加堿脫氨：向所述膜處理濃水中加入堿，使其在蒸氨塔中脫氨，得到蒸氨蒸氣和脫氨廢水，收集所述蒸氨蒸氣得到氨水；（3）結(jié)晶分離：向所述脫氨廢水加入酸后對其進(jìn)行蒸發(fā)結(jié)晶得到結(jié)晶和蒸氣冷凝水，分離所述結(jié)晶，結(jié)晶母液返回蒸發(fā)結(jié)晶裝置內(nèi)，所述蒸氣冷凝水排出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理方法，其特征在于，所述膜濃縮包括電滲析、高壓反滲透和低壓反滲透，其中，所述硝酸鹽廢水進(jìn)入電滲析得到電滲析濃水和電滲析淡水，所述電滲析濃水作為所述膜處理濃水，所述電滲析淡水進(jìn)入高壓反滲透得到高壓反滲透濃水和高壓反滲透淡水，所述高壓反滲透濃水返回所述電滲析，所述高壓反滲透淡水進(jìn)入所述低壓反滲透得到低壓反滲透濃水和低壓反滲透淡水，所述低壓反滲透濃水返回所述高壓反滲透，所述低壓反滲透淡水作為膜處理淡水排出。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理方法，其特征在于，處理前，所述硝酸鹽廢水的pH值為6.3~9.4。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理方法，其特征在于，加堿后所述膜處理濃水的pH值為11.0~13.5。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理方法，其特征在于，所述堿選自氫氧化鈉和/或氫氧化鉀。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理方法，其特征在于，加酸后所述脫氨廢水的pH值為6.5~7.5。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理方法，其特征在于，所述蒸發(fā)結(jié)晶采用三效蒸發(fā)器，其中，一效蒸發(fā)溫度為110~120℃，二效蒸發(fā)溫度為100~110℃，三效蒸發(fā)溫度為75~85℃。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理方法，其特征在于，所述膜處理濃水含有硝酸銨13.25~15.70wt%，并含有硝酸鉀0.86~0.93wt%和/或硝酸鈉0.63~1.37wt%。
9.一種用于權(quán)利要求1~8任一項所述的處理方法的處理系統(tǒng)，其特征在于，該處理系統(tǒng)包括：電滲析裝置、高壓反滲透裝置、低壓反滲透裝置、蒸氨塔、吸收塔、pH值調(diào)節(jié)裝置、三效蒸發(fā)器和離心分離機(jī)；所述電滲析裝置設(shè)有原料入口，所述電滲析裝置的淡水出口與所述高壓反滲透裝置的入口連接，所述高壓反滲透裝置的淡水出口與所述低壓反滲透裝置的入口連接，所述高壓反滲透裝置的濃水出口與所述電滲析裝置的原料入口連接，所述低壓反滲透裝置設(shè)有淡水出口，所述低壓反滲透裝置的濃水出口與所述高壓反滲透裝置的入口連接；所述電滲析裝置的濃水出口與所述蒸氨塔的液體入口連接，所述蒸氨塔還設(shè)有加堿入口，所述蒸氨塔的液體出口通過pH值調(diào)節(jié)裝置與所述三效蒸發(fā)器的液體入口連接，所述蒸氨塔的氣體出口與所述吸收塔的氣體入口連接，所述三效蒸發(fā)器的釜底出料口與所述離心分離機(jī)的入口連接，所述三效蒸發(fā)器的氣體出口與冷凝裝置連接，所述離心分離機(jī)的液體出口與所述三效蒸發(fā)器的液體入口連接，所述離心分離機(jī)還設(shè)有固體出料口。
發(fā)明內(nèi)容
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的目的在于提供一種硝酸鹽廢水的處理方法及系統(tǒng)，對硝酸鹽廢水依次進(jìn)行膜濃縮、加堿回收氨水和結(jié)晶分離，有效地回收廢水中硝酸鹽和氨，無需后續(xù)處理，實現(xiàn)零排放。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供一種硝酸鹽廢水的處理方法，所述硝酸鹽廢水中含有硝酸銨并含有硝酸鉀和/或硝酸鈉中的至少一種，所述處理方法包括如下步驟：（1）膜濃縮：對所述硝酸鹽廢水進(jìn)行膜濃縮，得到膜處理濃水和膜處理淡水，所述膜處理淡水排出；（2）加堿脫氨：向所述膜處理濃水中加入堿，使其在蒸氨塔中脫氨，得到蒸氨蒸氣和脫氨廢水，收集所述蒸氨蒸氣得到氨水；（3）結(jié)晶分離：向所述脫氨廢水加入酸后對其進(jìn)行蒸發(fā)結(jié)晶得到結(jié)晶和蒸氣冷凝水，分離所述結(jié)晶，結(jié)晶母液返回蒸發(fā)結(jié)晶裝置內(nèi)，所述蒸氣冷凝水排出。
根據(jù)本發(fā)明的具體實施方案，優(yōu)選地，步驟（1）中，所述膜濃縮包括電滲析、高壓反滲透和低壓反滲透，其中，所述硝酸鹽廢水進(jìn)入電滲析得到所述電滲析濃水和電滲析淡水，所述電滲析濃水作為所述膜處理濃水，所述電滲析淡水進(jìn)入高壓反滲透得到高壓反滲透濃水和高壓反滲透淡水，所述高壓反滲透濃水返回所述電滲析，所述高壓反滲透淡水進(jìn)入所述低壓反滲透得到低壓反滲透濃水和低壓反滲透淡水，所述低壓反滲透濃水返回所述高壓反滲透，所述低壓反滲透淡水作為膜處理淡水排出。
根據(jù)本發(fā)明的具體實施方案，優(yōu)選地，處理前，所述硝酸鹽廢水的pH值為6.3~9.4。
根據(jù)本發(fā)明的具體實施方案，優(yōu)選地，步驟（2）中，加堿后所述膜處理濃水的pH值為11.0~13.5。
根據(jù)本發(fā)明的具體實施方案，優(yōu)選地，所述堿選自氫氧化鈉和/或氫氧化鉀；更優(yōu)選地，氫氧化鈉溶液或氫氧化鉀溶液的濃度均為30wt%；進(jìn)一步優(yōu)選地，堿的加入方式為經(jīng)管道液堿混合器向所述膜處理濃水中加入堿液。
根據(jù)本發(fā)明的具體實施方案，優(yōu)選地，所述蒸氨蒸氣進(jìn)入吸收塔進(jìn)行吸收，得到氨水。在本發(fā)明的加堿脫氨處理中，所述蒸氨蒸氣包括氨蒸氣和水蒸氣，經(jīng)吸收塔吸收后得到氨水，氨水濃度為10.5~20%，可作為原料循環(huán)使用或作為產(chǎn)品出售；而蒸氨塔塔底形成的脫氨廢水了富集了硝酸鈉和/或硝酸鉀。
根據(jù)本發(fā)明的具體實施方案，優(yōu)選地，步驟（3）中，加酸后所述脫氨廢水的pH值為6.5~7.5；更優(yōu)選地，所述酸為硝酸。
根據(jù)本發(fā)明的具體實施方案，優(yōu)選地，所述蒸發(fā)結(jié)晶采用三效蒸發(fā)器，一效蒸發(fā)溫度為110~120℃，二效蒸發(fā)溫度為100~110℃，三效蒸發(fā)溫度為75~85℃。
根據(jù)本發(fā)明的具體實施方案，優(yōu)選地，一效蒸發(fā)的加熱介質(zhì)為水蒸氣，二效蒸發(fā)的加熱介質(zhì)為一效蒸發(fā)乏汽，三效蒸發(fā)的加熱介質(zhì)為二效蒸發(fā)乏汽。
在本發(fā)明中，所述蒸氣冷凝水包括一效蒸發(fā)的蒸氣冷凝水和所述二、三效蒸發(fā)器的乏汽冷凝水。其中，一效蒸發(fā)的蒸氣冷凝水的pH值為6.81~7.45，電導(dǎo)率為4.3~146μm/cm；乏汽冷凝水的pH值為6.39~7.41，電導(dǎo)率為12.57~38.9μm/cm，均可返回鍋爐或作為生產(chǎn)用水循環(huán)使用。
根據(jù)本發(fā)明的具體實施方案，優(yōu)選地，分離所述結(jié)晶采用雙級活塞推料離心機(jī)，結(jié)晶的主要成分為硝酸鈉、硝酸鉀或二者的混合鹽中的一種，結(jié)晶中硝酸鹽含量≥98%，含水量為1.15~1.5wt%；所述結(jié)晶母液循環(huán)至三效蒸發(fā)器的加熱室。
在本發(fā)明中，對于含有硝酸銨和硝酸鉀的硝酸鹽廢水，其處理方法中所述堿采用氫氧化鉀或氫氧化鈉，優(yōu)選氫氧化鉀；若堿采用氫氧化鉀，三效蒸發(fā)后得到的結(jié)晶主要成分為硝酸鉀，若采用氫氧化鈉，三效蒸發(fā)后得到的結(jié)晶主要成分為硝酸鉀和硝酸鈉。對于含有硝酸銨和硝酸鈉的硝酸鹽廢水，其處理方法中所述堿采用氫氧化鉀或氫氧化鈉，優(yōu)選氫氧化鈉；若堿采用氫氧化鈉，三效蒸發(fā)后得到的結(jié)晶主要成分為硝酸鈉，若采用氫氧化鉀，三效蒸發(fā)后得到的結(jié)晶主要成分為硝酸鉀和硝酸鈉。
根據(jù)本發(fā)明的具體實施方案，優(yōu)選地，處理前的硝酸鹽廢水中含有硝酸銨3.54~6.12wt%，并含有硝酸鉀0.26~0.36wt%和/或硝酸鈉0.25~0.32wt%。本發(fā)明的硝酸鹽廢水成分與其生產(chǎn)過程所用原料有關(guān)，也與其生產(chǎn)中可能發(fā)生的副反應(yīng)相關(guān)，故廢水組分復(fù)雜，但通常濃度較低，所以難于經(jīng)濟(jì)地使用一種工藝過程簡單地去處理。
根據(jù)本發(fā)明的具體實施方案，優(yōu)選地，以重量百分比計，所述膜處理濃水含有硝酸銨13.25~15.70wt%，并含有硝酸鉀0.86~0.93wt%和/或硝酸鈉0.63~1.37wt%。本發(fā)明的膜濃縮處理實現(xiàn)廢水的濃縮和目標(biāo)組分硝酸銨、硝酸鉀和/或硝酸鈉的富集，并回收溶劑，降低蒸發(fā)成本。
本發(fā)明還提供一種用于上述處理方法的處理系統(tǒng)，如圖1所示，包括：電滲析裝置1、高壓反滲透裝置2、低壓反滲透裝置3、蒸氨塔4、吸收塔5、pH值調(diào)節(jié)裝置6、三效蒸發(fā)器7和離心分離機(jī)8；其中，所述電滲析裝置1設(shè)有原料入口，所述電滲析裝置1的淡水出口與所述高壓反滲透裝置2的入口連接，所述高壓反滲透裝置2的淡水出口與所述低壓反滲透裝置3的入口連接，所述高壓反滲透裝置2的濃水出口與所述電滲析裝置1的原料入口連接，所述低壓反滲透裝置3設(shè)有淡水出口，所述低壓反滲透裝置3的濃水出口與所述高壓反滲透裝置2的入口連接；所述電滲析裝置1的濃水出口與所述蒸氨塔4的液體入口連接，所述蒸氨塔4還設(shè)有加堿入口，所述蒸氨塔4的液體出口通過pH值調(diào)節(jié)裝置6與所述三效蒸發(fā)器7的液體入口連接，所述蒸氨塔4的氣體出口與所述吸收塔5的氣體入口連接，所述三效蒸發(fā)器7的釜底出料口與所述離心分離機(jī)8的入口連接，所述三效蒸發(fā)器7的氣體出口與冷凝裝置連接，所述離心分離機(jī)8的液體出口與所述三效蒸發(fā)器7的液體入口連接，所述離心分離機(jī)8還設(shè)有固體出料口。
本發(fā)明的膜裝置以直流電正負(fù)極或壓力為推動力富集廢水中的目標(biāo)組分（硝酸銨和硝酸鉀），富集目標(biāo)組分的膜處理濃水通過脫氨和蒸發(fā)結(jié)晶做進(jìn)一步處理，即本發(fā)明的將膜裝置與脫氨裝置、蒸發(fā)結(jié)晶裝置相組合，而膜處理淡水則可依據(jù)質(zhì)量直接排放或回收循環(huán)使用；本發(fā)明蒸發(fā)裝置是高鹽廢水處理的理想設(shè)備，所處理的鹽濃度越高，則蒸發(fā)量越少，成本越低，從投資和成本平衡的角度出發(fā)，本發(fā)明的蒸發(fā)結(jié)晶裝置優(yōu)選了三效蒸發(fā)器；此外，產(chǎn)生硝酸銨廢水的工藝系統(tǒng)通常會用到氨水和硝酸，故本發(fā)明的酸堿調(diào)節(jié)劑可就地取材，原料易得。
本發(fā)明的含有硝酸銨和硝酸鉀廢水的處理方法及系統(tǒng)，具有如下有益效果：（1）本發(fā)明的處理方法及系統(tǒng)將膜裝置濃縮、加堿脫氨和蒸發(fā)結(jié)晶的處理工藝相結(jié)合，實現(xiàn)廢水中目標(biāo)組分硝酸銨以及硝酸鉀和/或硝酸鈉的回收及廢水零排放；本發(fā)明首先通過膜濃縮處理富集廢水中的目標(biāo)組分，然后對膜處理濃水脫氨回收氨生成氨水，再對脫氨廢水進(jìn)行蒸發(fā)結(jié)晶進(jìn)一步回收硝酸鹽；（2）通過對廢水進(jìn)行膜濃縮顯著提高硝酸鹽濃度，可直接回收廢水中氨、硝酸鈉和硝酸鉀等組分，無需后續(xù)處理，實現(xiàn)零排放，同時降低廢水蒸發(fā)量和處理成本。
（發(fā)明人：常瑞峰;張春輝;潘磊;田英杰;王剛;曾慶義;王金達(dá);牛月民）
