含氨氮廢水該如何處理?廢水中氨氮的構成主要有兩種,一種是氨水形成的氨氮,一種是無機氨形成的氨氮,主要是硫酸铵,氯化铵等等,我來為大家科普一下關于含氨氮廢水該如何處理?下面希望有你要的答案,我們一起來看看吧!
廢水中氨氮的構成主要有兩種,一種是氨水形成的氨氮,一種是無機氨形成的氨氮,主要是硫酸铵,氯化铵等等。
高氨氮廢水的一般在形成上由于 氨水和無機氨 共同存在所造成的,ph呈中性以上的廢水中,氨氮的主要來源是無機氨和氨水共同的作用,ph在酸性條件下,廢水中的氨氮主要由于無機氨所導緻。
提及高濃度氨氮廢水首先往往讓我們想到的是蒸餾和吹脫,這時候氨氮以氨水的形式脫出。在這個過程中,廢水需要加熱,需要吹風,需要加堿液……
然而,除此之外,你還能想到什麼妙招,有針對性的減少能耗和投資? ipgood 和 yjqin1 兩位大神,都對高氨氮廢水有一定的了解,在對一個高氨氮廢水時間裡的探讨過程中,他們從原本秉持的是不同的思路,互相取長補短,最終給出了一個都比較滿意的改進方案。
接下來,就請各位一起慢慢欣賞吧!
一、案例詳情
kingwayhorn:基本參數:
要求指标:
廢水處理要求達到GB8978-1996一級排放标準。但是目前廢水都回用了,沒有外排的廢水。
原工藝:
廢水→除重金屬→堿調pH→汽提(氨水)→酸調pH→多效蒸發濃縮(硫酸鈉外銷)→冷凝水回用
提問:
怎麼改進,使得處理更加經濟、合理?
二、精華探讨:
ipgood:
這個廢水看起來很難做。實際上坐起來不是很難。
按常規處理,可能有人要加入液堿,然後吹脫或者蒸餾,把氨氮去掉。目前離子膜液堿的價格700左右一噸(32%含量)液氨3000元每噸,這個成本中加藥的成本就是很高了。同時廢水的鹽分也要增加等等。
廢水不需要脫氨氮,因為氨氮在你這個廢水裡是以铵鹽的形成存在。你就可以調節pH到6左右,保證廢水在弱酸性,用5效蒸發進行脫鹽處理,把硫酸铵和硫酸鈉以及所有的重金屬全部去掉,此時廢水氨氮要在200以下了。做的好可以到100以下。鹽分全部去掉。廢水的運行成本按照120元的蒸汽噸價位,你的廢水每噸處理成本35元以下,就可以搞定。
現在氨氮廢水也存在一個誤區,就是一概的選擇吹脫和蒸餾。如果廢水氨氮是氨水形成的是沒有問題,如果是铵鹽形成的,這樣做就是很麻煩的。如果很高的話,最好把氨氮以晶體的形成脫出。這樣處理成本也會很大的降低。
這個處理成本不會那麼高,不用強制循環蒸發,那樣電能很高的,同時增加蒸發的效數,你說的這個最少可以做到5效了。處理的成本就會降低很多。同時不需要各效都進行強制循環。闆式的電能會降低60%以上。蒸汽利用率也增加一倍多。僅供參考。你這個廢水的主要成分就是硫酸鈉和硫酸铵。所以,将這個廢水中和到弱酸環境,直接做5效蒸發,就可以脫鹽脫氨氮等等。同時也可以降低COD。一舉多得。
kingwayhorn:
成本主要是氫氧化鈉和硫酸,還有前面除重金屬所加藥劑,以及蒸汽的成本。因為成本太高,所以現在廢水除完重金屬就直接進4效蒸發濃縮系統了,但是帶來的問題也不少。一個是冷凝水裡氨含量高,一個是結晶出來的硫酸鈉裡含有25%的硫酸铵,造成硫酸鈉無法外銷,在廠區堆積,嚴重影響生産。還有就是設備腐蝕結垢嚴重,氨氣逸出,廠區工作環境十分惡劣。
ipgood:
你這個廢水,不需要再加入硫酸了,直接加入液堿就是可以,把ph調節到6左右。這樣廢水中的硫酸铵就很少有氨水出來了。同時你的重金屬是不用脫出的,最後都在固體中除去。冷凝水的氨氣很多,說明廢水中的氨氮有很多氨水,調節各效的ph不能在中性或者堿性,因為這樣的條件,氨水肯定要釋放出來的,整體要在酸性條件下進行。因為硫酸铵本身是酸性的,如果把ph調節到中性,那麼你的廢水中肯定存在氨水,因為硫酸铵酸性,而廢水為中性的話,那麼廢水ph從酸性到中性之間的部分是氨水的堿性來補充的。所以必然要在淡水中有很多的氨氮,這個氨氮的來源是廢水中的氨水,而不是硫酸铵,所以控制ph弱酸性很重要。設備的腐蝕問題,主要是應力腐蝕吧,不知道你的材質。這個廢水一般316l的就問題不大。
再有電費的問題,我想你的裝機功率一定很高,這是強制循環的弊病,我做的蒸發6效,日100噸廢水的,裝機功率才25千瓦,不知道你的裝機功率多大,這是電費的問題。另外蒸汽的消耗和冷卻水量,我估計你那裡也不小。我估計你那裡的設備也經常堵塞?也是一個弊病。但是是可以做好的。還有就是出鹽的時候,不能采用冷卻結晶的方法,這個廢水要采用熱結晶的方法。
kingwayhorn:
我們的目的就是為了把氨和重金屬回收利用,如果氨和重金屬跑到最後的固體裡去,那就更麻煩了。
蒸發後的硫酸鈉晶體是外銷的,外面的企業拿來生産硫酸鈉,但是最近環保局查得嚴,他們焙燒硫酸鈉的時候有大量氨氣出來,被環保局查了好幾次。他們要求硫酸鈉裡面硫酸铵含量必須低于10%,否則就不要我們的硫酸鈉了。廠區面積有限,現在已經堆積了大量的硫酸鈉,再不運出去就沒地方堆,要停産了。
現在的情況是,經過蒸發濃縮系統後的廢水含固量30%,冷卻結晶後固體用挖鬥挖出,上清液返回蒸發濃縮系統。
ipgood:
那是這個樣子的,你可以把他們都結晶成固體以後,再燒,然後用水吸收氨水,回收氨水。硫酸铵本身在高溫下可以分解的。如果是加入液堿蒸發回收的話,很不算,費用很高的。反正也要燒,在這個時候回收會更好一些。再有一個就鹽的出售的問題了。我不太明情況,純屬于個人看法。僅供一些參考。
還有一個問題,可以直接結晶處理,不需要冷卻的。但是目前已經都這樣了,改或者再做都不太可能的。關鍵是燒的過程中,廢氣要吸收,用水吸收就可以。或者用硫酸再吸收。不知道這些硫酸铵或是氨水,你公司是否可以回用。
yjqin1:
看了樓主和 ipgood 的交流,受益甚多!也願意發表以下個人看法。
首先提一些問題。
問題一,你們能夠在酸性或中性條件下回收重金屬? (即使如此,有可能在加堿脫氨的情況下,仍有金屬氧化物或氫氧化物沉澱出來,肯定影響蒸氨塔的正常操作)。
問題二,在貴公司的生産中,是氨(氨水或液氨)還是硫酸铵是原料,還是兩者都不是?
至于理論上的一些問題:
ipgood的熱法結晶肯定得到的是硫酸鈉和硫酸铵鹽的混合物。但用冷法結晶也好不到哪裡。硫酸铵在零度的飽和溶解度在41%左右,100度時的溶解度為50.5%,随溫度單調上升,但變化不大。而硫酸鈉在零度的溶解度為4%左右,在33度左右最高,約為34%,但随後逐漸下降,100度是為29%左右。
如果硫酸鈉和硫酸铵共存于廢水中,由于硫酸铵的相對量小(屬于弱勢群體),當溫度下降到0 -15度做硫酸鈉的冷結晶時,實際上首先得到的是硫酸鈉和硫酸铵按一比一比例的共結晶鹽。這也給我們啟發,不妨做兩步結晶。比如,在10度下得到铵鹽和鈉鹽的共結晶,而母液中的铵鹽所剩無幾;再繼續降溫到5度以下得到十水硫酸鈉(芒硝)結晶。把共結晶鹽在30 - 60度之間從新溶解後再做冷卻結晶,那時硫酸鈉就變為弱勢群體了,得到的結晶主要是硫酸鈉。這樣一來,外銷的硫酸鈉中的铵鹽含量肯定小于10%了。
那高濃的硫酸铵溶液就可以用ipgood描述的高效蒸發-結晶器得到硫酸铵固體鹽了,其銷路不應該比硫酸鈉差。
kingwayhorn:
這麼說吧,廢水就是沉釩廢水。沉釩廢水的處理是個世界性的難題。沉釩廢水通過加堿和還原劑,把重金屬沉澱下來,除完重金屬後的廢水pH大概在8~9左右。1.釩生産的工藝是鈉化焙燒工藝,加硫酸铵的目的是沉釩。2.現在的目的就是希望氨能夠回收利用,廢水零排放。
yjqin1和ipgood的一些思路讓我很有啟發,多謝二位!
yjqin1:
廢水→除重金屬(pH≈9)→酸調(pH≈7)→四效蒸發(固含量<28%)→堿調(pH>12)( 這一步生成高濃高純硫酸铵溶液(回用))→氣膜分離(後pH>9)→ 酸調(pH≈7)( 硫酸鈉(外銷))→冷卻結晶→上清液回四效蒸發
我所建議的改進後的流程如上所示。
氣膜分離(透膜解吸-化學吸收)除氨的副産品是高純高濃的硫酸铵水溶液,可以在工藝中回用(固體鹽還是濃鹽水溶液?),如此做即高效除掉了氨又完全節省了原工藝中蒸氨的蒸汽消耗(估計每天耗用400 - 500噸帶壓蒸汽,每年花費1500 - 2000萬)。
如我之前回帖所述, 如果想減少膜設備的投資,可以先在偏性(pH=6 -7)條件下做多效蒸發濃縮(氨的pKa=9.2,在pH=7.2時有99%的氨是以不揮發性的铵根形式存在),如果料液濃縮三倍,膜設備投資差不多按比例減少。所以我建議先蒸發濃縮再回收氨。如果2000噸/天廢水濃縮到700噸濃廢鹽水,用于回收氨的膜設備投資在350萬左右,日耗電1000度,把氨遊離出來所耗的堿量和透膜吸收所耗的酸量容易算出來(在堿性條件下,該廢水幾乎無緩沖性,如果pH=9, 那近40%的氨已經以遊離态存在)。
的确,回收氨需要消耗液堿和硫酸, 從環保上講這是不得己而為之的事兒。但從經濟上講,畢竟節省了(至少部分)硫酸铵外購的費用。
硫酸铵雖然很便宜,但它的價格基本相當于生産其所消耗的液氨價格 硫酸價格。所以從含氨廢水中回收氨作為硫酸铵回用的收益為(回收氨的價格 - 消耗氫氧化鈉的價格)。
氨的分子量為17, 氫氧化鈉為40。氫氧化鈉(液堿折百)的價格為2000元/噸,而液氨的價格按3000元/噸計算,則回收一噸氨的收益為: 3000 -2000x40/17= - 1700元/噸氨,純收益為負數,說明這的确是賠錢的買賣。
所以,如果廢水中含有4000mg/L的氨,單單從化學藥品所消耗的角度考慮,除氨的純花費為 6.82元/噸廢水;如果廢水中含有20000mg/L的氨,單單從化學藥品所消耗的角度考慮,除氨的純花費為 34元/噸廢水。
其它費用,主要是工藝要求的調酸過程,由于pH僅在6 ~ 10之間變化, 所耗量極小,況且硫酸畢竟便宜。
用這種膜法,除掉50%,70%,90%, 99%,99.9%的氨都無問題。至于用結晶法低能耗分離硫酸鈉和硫酸铵的混合物,我們倒願意做些研發。
ipgood:
在yjqin1的指導下。我們可以這樣做,節省投資和能耗并有效的完成你的廢水的治理。
同意yjqin1說的蒸發濃縮以後,回收氨水或者說是硫酸铵的工藝,最後再進行脫鹽處理。
可以這樣來完成,做一個四效蒸發器,後三效用于濃縮進水的料液,第一效用于硫酸鈉廢水的脫鹽。也就是說用一個蒸發器完成一種廢水的濃縮,一種廢水的脫鹽。也就是蒸發器設計成兩個進水口(第二效的進口進入原水,第一效的進口進入的是脫完硫酸铵的廢水,這樣水量上可以平衡,蒸汽消耗上降低一半以上的較分開蒸餾,電能上降低70%),一個蒸汽進口,同時完成兩部操作。
流程是這樣的,廢水脫除重金屬,調節ph弱酸性,進入蒸發器濃縮,進入膜系統脫氨,再進入蒸發器脫鹽(這裡說的蒸發器和前面的是一套系統,整體是4效的,後三效進行前面的濃縮,第一效進行結晶硫酸鈉,目的時為了節省蒸汽,同時後三效不用強制循環,無動力電能消耗,第一效用強制循環。同時說明,濃縮以後的廢水,經過脫氨以後,無機鹽的濃度很高,不能做成多效的,所以入前一系統,提高蒸汽利用率來減少蒸汽。電耗上也比原來降低70%以上,因為此時蒸發器的後三效不需要強制循環,不同于常規的蒸發系統。整體蒸汽量消耗比以前低,因為此時可以做到熱結晶,而不需要冷卻結晶,浪費大量的顯熱),這樣以後,整個系統氨氮可以回收,同時電能和蒸汽可以節省。再有一點濃縮後進行脫氨的廢水,有一定的溫度補充,蒸汽消耗降低很多。同時做成一個蒸發器,需要的冷卻水量将大大降低,也就是電耗也會降低。
樓主另外的一個思路就是濃縮以後,再進行沉澱重金屬,也許會更加的節省成本。首先調節ph到弱酸性,然後進行濃縮,濃縮後進行沉澱貴金屬,需要的投加的液堿量會更低,也就意味着投加酸量減少很多,此時ph調節成堿性以後完成了沉澱,在後面的膜法回收硫酸铵中,就不必要再投入更多的液堿,因為此時ph很高了,也就是減少了投加液堿的量,此時進行脫氨節省很多。然後在進行脫鹽處理。兩種方法後者更為經濟,首先用于沉澱的水量大大降低,投加液堿的量也就大大降低,恰恰此時ph很高,這些堿性真好可以利用與膜法脫氨。就是調酸濃縮、加堿沉澱、膜法脫氨、蒸發脫鹽。多麼的完美。
此方法基本是最好的設計思路。請樓主細細體會。整體的電能降低70%左右,蒸汽用量也低的很多。
整體的固體都出來,出水完全回用到車間。基本實現的硫酸铵的回收,同時硫酸鈉的純度升高。
dmuentironment:
個人感覺大家都說了氣提法,但是沒有考慮到吹脫法.吹脫法可以使用填料塔,将空氣吹進填料塔内然後将調PH至11的氨氣吹走,可以節約蒸氣制備費用,另外一個問題不能使用正壓的,一定要使用負壓.實際上氣提和吹脫去除率都差不多,大家将來使用時可以考慮一下.吹脫又分填料的和闆式的,具體工作時就看大家選擇了。
yjqin1:
在這個硫酸铵可以回用的特殊場合,的确也可以用吹脫(環保界也叫氣提,化工界叫脫吸或解吸)代替汽提(化工界叫直通入汽式蒸餾)來脫氨,反正氨都要和硫酸反應生成硫酸铵。但是氣提(或吹脫)代替汽提(或蒸餾)雖節省了蒸汽,但也要耗電能來循環解吸所需要的空氣,而且需要兩個塔,一個做吸收,一個做解吸。
看到這裡,大家對于高氨氮廢水的理解有沒有更加深入一點?
看完兩位大神的精彩讨論後,小編深有感觸:理越辨越明,不拘泥于固有方法和原有答案,思路就會大大的拓寬!
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