專利名稱：硝酸銨廢水處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種硝酸銨廢水處理方法，特別是涉及一種以“源削減”和“再循環(huán)”作為硝酸銨廢水處理最小化的硝酸銨廢水處理方法。
背景技術(shù)：
在硝酸銨生產(chǎn)過程中，尤其是高濃度硝酸加壓中和工藝中，合成一噸硝酸銨大約產(chǎn)生含0.4％～1.0％游離氨和0.4％～0.6％硝銨的二次蒸汽0.4噸，且在硝酸銨溶液蒸發(fā)濃縮過程中同時產(chǎn)生與硝酸銨濃度相關(guān)的總含氮0.4％～0.8％的蒸發(fā)冷凝液，這兩股物料經(jīng)一系列回收處理和熱量利用后，最終形成硝酸銨生產(chǎn)中主要的廢水。通常的處理方法達(dá)不到排放標(biāo)準(zhǔn)，大多數(shù)廠家采用稀釋方式后外排放，不僅造成氮的流失，而且造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。
現(xiàn)有的硝酸銨廢水處理方法，有汽提、膜處理、離子交換以及蒸發(fā)冷凝等方法，但硝酸銨廢水的汽提方法處理后的廢水中仍含有0.01％～0.05％的總氮污染物，無法實施進一步的削減和再循環(huán)利用；膜處理方法，尤其反滲透和電滲析雖然可將廢水中的硝酸銨含量降至10ppm以下，但由于產(chǎn)生了所處理水量大約25％的含硝銨1％～3％的廢液，達(dá)不到直接回收利用的要求，而且投資和維護費用較高，無法實施采用；其它處理方法有的技術(shù)上不太成熟，有的因經(jīng)濟處理量偏小或無法回收利用都不適合裝置的實際情況；而利用蒸發(fā)冷凝方法處理硝酸銨廢水，由于高能耗其推廣應(yīng)用也受到了一定的限制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明以“源削減”和“再循環(huán)”作為硝酸銨廢水處理最小化優(yōu)先考慮的手段，解決在硝酸銨生產(chǎn)過程中，硝酸銨廢水中含氮、氨處理達(dá)不到排放標(biāo)準(zhǔn)污染環(huán)境的問題，提供一種硝酸銨廢水處理的方法，以達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)排放和零排放的要求。
為達(dá)到上述目的，發(fā)明人經(jīng)過對硝酸銨生產(chǎn)工藝的深入分析后認(rèn)為，在現(xiàn)有硝酸銨生產(chǎn)工藝中，隨著硝酸濃度的提高和中和反應(yīng)的溶液制備的加壓，為達(dá)到高效生產(chǎn)和滿足不同產(chǎn)品要求的溶液濃縮度，工藝要求使用一部分高溫的外供蒸汽，同時中和反應(yīng)需要一部分低濃度較低溫度的硝酸銨溶液或冷凝液返回以控制反應(yīng)溫度在安全條件下。這樣將二次蒸汽用于預(yù)熱減壓閃蒸降溫后的硝酸銨蒸發(fā)溶液的同時仍有一部分二次蒸汽可用于廢水處理單元廢水的蒸發(fā)加熱，大大降低系統(tǒng)能耗；廢水處理中產(chǎn)生的15％～35％的稀硝酸銨濃縮溶液也可滿足反應(yīng)器溫度的安全控制；同時，處理后的高質(zhì)量、穩(wěn)定的廢水可返回硝酸生產(chǎn)工藝中，達(dá)到整個系統(tǒng)的優(yōu)化和高效節(jié)能。
因此，本發(fā)明的首要主題是利用硝酸銨生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的部分去廢水處理二次蒸汽，采用蒸發(fā)冷凝方法，對多效蒸發(fā)參數(shù)和設(shè)備結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化，使其效率大大提高，能耗大大下降。
其特征在于在不需外供新鮮蒸汽的條件下，依據(jù)可利用去廢水處理二次蒸汽與需處理硝酸銨混合冷凝液和一效蒸發(fā)器二次蒸汽冷凝液的比率選擇多效蒸發(fā)的效數(shù)，最多可達(dá)6效；去廢水處理二次蒸汽與需處理硝酸銨混合冷凝液和一效蒸發(fā)器二次蒸汽冷凝液最小比率可達(dá)23％；去廢水處理二次蒸汽最低壓力1.4bar(abs)時回收的稀硝酸銨溶液濃度可達(dá)15％～35％；已處理冷凝液中硝酸銨含量只有15～30ppm。
其另一個特征是廢水處理蒸發(fā)器系統(tǒng)，可采用順流或逆流操作方式。
其特征還在于在沒有可供利用的二次蒸汽或新鮮蒸汽的條件下，也可用廢水處理蒸發(fā)器和壓縮機機械處理系統(tǒng)，來取代廢水處理蒸發(fā)器系統(tǒng)，回收的稀硝酸銨溶液濃度達(dá)15％～20％；或?qū)U水處理蒸發(fā)器和壓縮機機械壓縮處理系統(tǒng)作為廢水處理蒸發(fā)器系統(tǒng)的最后一級進行耦合，進一步提高經(jīng)濟性和靈活性。
本發(fā)明的另外一個主題是為減少廢水中處理后的二次蒸汽冷凝液部分的污染物含量及波動，實施源削減，并提高處理后的二次蒸汽利用效果。
其特征在于采用稀硝酸計量的循環(huán)洗滌液噴淋的文丘里補充反應(yīng)器洗滌器方法，來實施二次蒸汽中和反應(yīng)與增濕、洗滌二合一；且在二次蒸汽洗滌塔底部采取了強化飽和冷卻及上部高效塔板組合方法對未處理二次蒸汽進行精制處理。
其另一個特征是為提高二次蒸汽利用效率，硝酸銨溶液預(yù)熱器及廢水處理蒸發(fā)器均采用具有不凝氣連續(xù)排放的降膜式蒸發(fā)方式。
其特征還在于硝酸銨溶液和分離器均使用高效捕沫器來控制進入蒸發(fā)冷凝液的硝酸銨的量，進而減少回收的稀硝酸銨容液的循環(huán)量。
本發(fā)明以“源削減”和“再循環(huán)”作為硝酸銨廢水處理最小化優(yōu)先考慮的手段，解決了在硝酸銨生產(chǎn)過程中，硝酸銨廢水中含氮、氨處理達(dá)不到排放標(biāo)準(zhǔn)污染環(huán)境的問題，達(dá)到了標(biāo)準(zhǔn)排放和零排放的要求。
本發(fā)明利用硝酸銨生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的部分去廢水處理二次蒸汽，采用蒸發(fā)冷凝方法，使二次蒸汽補充反應(yīng)與強化增濕、洗滌合二為一高效進行，并選用多效蒸發(fā)和/或單效機械壓縮處理方法，使廢水中氨及硝酸銨污染物以15％～35％的濃縮硝酸銨液返回到中和器回收利用，同時處理后的廢水中不含游離氨且硝酸銨含量達(dá)到15～30ppm，完全達(dá)到進入硝酸裝置使用的標(biāo)準(zhǔn)，實施再循環(huán)和零排放，其效率大大提高，能耗大大下降。本發(fā)明尤其適應(yīng)于高濃度硝酸進料的加壓中和工藝過程廢水的處理，也適用于其它類似工藝，如硫酸鹽、磷酸鹽、硝酸鹽、亞硝酸鹽等非揮發(fā)性組分的廢水處理。


圖1是本發(fā)明的二次蒸汽洗滌及利用工藝流程示意2是本發(fā)明的多效蒸發(fā)系統(tǒng)工藝結(jié)構(gòu)及流程示意3是本發(fā)明的機械再壓縮處理工藝結(jié)構(gòu)和流程示意圖其中1管式反應(yīng) 2二次蒸汽分離器 3文丘里補充反應(yīng)器洗滌器 4二次蒸汽洗滌塔 5硝酸銨溶液閃蒸器 6硝酸銨溶液預(yù)熱器 7硝酸銨溶液加熱器 8、10、13、20分離器 9、12、19廢水處理蒸發(fā)器 11、14、16、18、22、23、25硝酸銨溶液泵 15、26末處理冷凝液貯槽 17、21已處理冷凝液貯槽 24壓縮機27、28、29疏水器 30氣氨 31稀硝酸 32末處理二次蒸汽 33處理后的二次蒸汽 34循環(huán)洗滌液 35洗滌液 36回收的稀硝酸銨溶液37硝酸銨溶液 38去廢水處理二次蒸汽 39去預(yù)熱器二次蒸汽40預(yù)熱器二次蒸汽冷凝液 41新鮮蒸汽 42新鮮蒸汽冷凝液 43混合冷凝液 44、56閃蒸汽 45濃縮后的硝酸銨熔液 46一效蒸發(fā)器循環(huán)液 47一效蒸發(fā)器給料 48一效蒸發(fā)器二次蒸汽冷凝液49一效蒸發(fā)器閃蒸汽 50、51、52、59末處理冷凝液 53二效蒸發(fā)器循環(huán)液 54二效蒸發(fā)器閃蒸汽 55已處理冷凝液 57壓縮后的閃蒸汽 58蒸發(fā)器循環(huán)液 60捕沫器。
具體實施說明本發(fā)明的方法可以在如下裝置中實施這種裝置的基本特征是包括一套文丘里補充反應(yīng)器洗滌器3和二次蒸汽洗滌塔4，一臺硝酸銨溶液預(yù)熱器6，一套可采用順流或逆流操作方式且至少雙效的廢水處理蒸發(fā)器9、12以及可單獨采用并取代廢水處理蒸發(fā)器9、12的廢水處理蒸發(fā)器和壓縮機19、24機械處理系統(tǒng)，或?qū)U水處理蒸發(fā)器和壓縮機19、24機械壓縮處理系統(tǒng)作為廢水處理蒸發(fā)器12的最后一級進行耦合。
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施方式作出更詳細(xì)的說明參見圖1，硝酸銨中和反應(yīng)產(chǎn)生的未處理二次蒸汽32首先在二合一文丘里補充反應(yīng)器洗滌器3和二次蒸汽洗滌塔4在進行初步處理后，再經(jīng)二次蒸汽洗滌塔4精制，進入硝酸銨溶液預(yù)熱器和廢水處理蒸發(fā)器6、9，該系統(tǒng)產(chǎn)生的洗滌液和預(yù)熱器二次蒸汽冷凝液35、40共同進入廢水處理系統(tǒng)。廢水處理系統(tǒng)的回收的稀硝酸銨溶液36返回中和系統(tǒng)回收利用。
參見圖2，來至混合冷凝液和一次蒸發(fā)器二次蒸發(fā)汽冷凝液43、48與工藝蒸發(fā)冷凝液的末處理冷凝液首先被收集、末處理冷凝液貯槽15后由硝酸銨溶液泵16送到廢水處理蒸發(fā)器9、12進行處理，一次蒸發(fā)器循環(huán)液、二次蒸發(fā)循環(huán)液46、53可采用順流或逆流操作方式并具有循環(huán)回路的廢水處理蒸發(fā)器9、12、捕沫器60的蒸發(fā)分離器10、13，回收的稀硝酸銨溶液36返回中和系統(tǒng)，已處理冷凝液55送出系統(tǒng)。二效蒸發(fā)器閃蒸汽54進入冷凝器或再壓縮系統(tǒng)產(chǎn)生清潔冷凝液并維持系統(tǒng)負(fù)壓。通過調(diào)節(jié)一效蒸發(fā)器閃蒸汽49壓力使系統(tǒng)節(jié)能和降耗。
參見圖3，在沒有可供利用的二次蒸汽或新鮮蒸汽費用昂貴的條件下，廢水處理蒸發(fā)器和壓縮機19、24系統(tǒng)來取代廢水處理蒸發(fā)器9、12，合理的回收硝酸銨濃度為15～20％?；?qū)C廢水處理蒸發(fā)器和壓縮機19、24作為廢水處理蒸發(fā)器12的最后一級進行耦合生產(chǎn)。
下面用二個實例來進一步說明本專利的優(yōu)勢。
實施例1三效蒸發(fā)冷凝工藝供料二次蒸汽(1.4barabs)9740kg/h(其中硝酸銨1％、氨0.5％)
蒸發(fā)冷凝液15260kg/h(其中硝酸銨1％、氨0.5％)消耗酸772kg/h(60％濃度)電28kw/h冷卻水500m3/h(Δt＝10℃)處理后的廢水22422kg/h(其中硝酸銨30ppm)回收的硝酸銨溶液3350kg/h(濃度25％)。
實施例2機械壓縮工藝供料冷凝液25000kg/h(其中硝酸銨1％、氨0.5％)消耗60％硝酸72kg/h電570kw/h處理后的廢水22204kg/h(其中硝酸銨30ppm)回收的硝酸銨溶液5568kg/h(濃度15％)。
權(quán)利要求
1.硝酸銨廢水處理方法，其特征在于未處理二次蒸汽(32)的文丘里補充反應(yīng)器洗滌器和二次蒸汽洗滌塔(3、4)，利用硝酸銨溶液預(yù)熱器(6)、廢水處理蒸發(fā)器(9)、二次蒸汽冷凝液和工藝蒸發(fā)冷凝液的廢水處理蒸發(fā)器(9、12)和/或廢水處理蒸發(fā)器(19)和壓縮機(24)處理系統(tǒng)方法組成。
2.如權(quán)利要求1所述的硝酸銨廢水處理方法，其特征在于未處理二次蒸汽(32)的文丘里補充反應(yīng)器洗滌器和二次蒸汽洗滌塔(3、4)是利用硝酸銨溶液預(yù)熱器和廢水處理蒸發(fā)器(6、9)在二次蒸汽補充反應(yīng)與強化增濕、洗滌在文丘里補充反應(yīng)器洗滌器(3)中同時進行；并可調(diào)整去廢水處理二次蒸汽(38)和去預(yù)熱器二次蒸汽(39)的二次蒸汽分配比例為20％～80％。
3.如權(quán)利要求1所述的硝酸銨廢水處理方法，其特征在于二次蒸汽冷凝液和工藝蒸發(fā)冷凝液的處理系統(tǒng)是依據(jù)投資及操作費用和公用工程條件選擇廢水處理蒸發(fā)器(9、12)的效數(shù)和/或廢水處理蒸發(fā)器(19)和壓縮機(24)的單效機械壓縮處理方法。
4.如權(quán)利要求3所述的硝酸銨廢水處理方法，其特征在于廢水處理蒸發(fā)器(9、12)是利用去廢水處理二次蒸汽(38)與需處理的混合冷凝液和一效蒸發(fā)器二次蒸汽冷凝液(43、48)硝酸銨污水量的比率選擇多效蒸發(fā)的效數(shù)，最多為6效；去廢水處理二次蒸汽(38)與需處理的混合冷凝液和一效蒸發(fā)器二次蒸汽冷凝液(43、48)硝酸銨污水量最小比率可達(dá)23％；去廢水處理二次蒸汽(38)最低壓力1.4bar(abs)時回收的稀硝酸銨溶液(36)濃度可達(dá)15％～35％；已處理冷凝液(55)中硝酸銨含量只有15～30ppm。
5.如權(quán)利要求3所述的硝酸銨廢水處理方法，其特征在于廢水處理蒸發(fā)器(9、12)系統(tǒng)可以采用順流操作方式或逆流操作方式。
6.如權(quán)利要求3所述的硝酸銨廢水處理方法，其特征在于廢水處理蒸發(fā)器(19)和壓縮機(24)無二次蒸汽或新鮮蒸汽條件下，可用廢水處理蒸發(fā)器和壓縮機(19、24)來代替廢水處理蒸發(fā)器(9、12)，回收的稀硝酸銨溶液(36)濃度達(dá)15％～20％、或者將廢水處理蒸發(fā)器和壓縮機(19、24)作為廢水處理蒸發(fā)器(9、12)系統(tǒng)的最后一級進行耦合、或者獨立選擇廢水處理蒸發(fā)器(9、12)或者廢水處理蒸發(fā)器和壓縮機(19、24)處理方法。
7.用于權(quán)利要求1所述的硝酸銨廢水處理方法的裝置，其特征在于該裝置至少包括帶硝酸計量的文丘里補充反應(yīng)器洗滌器(3)，具有底部強化增濕的二次蒸汽洗滌塔(4)，硝酸銨溶液預(yù)熱器(6)，至少兩效的二次蒸汽，工藝蒸發(fā)冷凝液的廢水處理蒸發(fā)器(9、12)和/或者廢水處理蒸發(fā)器和壓縮機(19、24)處理系統(tǒng)。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種硝酸銨廢水處理方法。該方法是將二次蒸汽補充反應(yīng)與強化增濕、洗滌合二為一高效進行，并選用多效蒸發(fā)和/或單效機械壓縮處理方法，使廢水中氨及硝酸銨污染物以15％～35％的濃縮硝酸銨液返回到中和器回收利用，同時處理后的廢水中不含游離氨且硝酸銨含量為15～30ppm，達(dá)到了進入硝酸裝置的使用要求，實現(xiàn)了再循環(huán)和零排放目的，其效率大大提高，能耗大大下降。本發(fā)明尤其適應(yīng)于高濃度硝酸進料的加壓中和工藝過程廢水的處理，也適用于其它類似工藝，如硫酸鹽、磷酸鹽、硝酸鹽、亞硝酸鹽等非揮發(fā)性組分的廢水處理。
文檔編號C02F1/04GK1935677SQ20061010205
公開日2007年3月28日 申請日期2006年10月20日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月20日
發(fā)明者武晉強, 臺念強, 趙正權(quán), 陳趙鎖, 李雙志 申請人:太原海力豐科技發(fā)展有限公司