氨气洗涤系统中硫酸铵废水的处理与研究

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2010, 20 (5)张尚会等　氨气洗涤系统中硫酸铵废水的处理与研究　

设　计

技　术氨气洗涤系统中硫酸铵废水的处理与研究

张尚会 3　柴永峰　刘新伟　中国天辰工程有限公司　天津　300400　

摘要　

针对某项目氨气洗涤系统中产生的硫酸铵废水氨氮含量不达标的问题 ,拟采用蒸发法和汽提

法两种方案预处理废水 ,使氨氮含量降低至 200ppm, 满足污水处理厂进一步处理的水质要求。结果表明 ,

蒸发法和汽提法均能达到处理废水的目的 ,同时可获得硫铵或氨水副产品。在此基础上 ,从产品和能耗两

方面分析比较这两种方案 ,汽提法的经济性更好。

关键词　

硫酸铵废水　蒸发法　汽提法

1　概述

氨氮废水作为工业生产中的一种常见废水 ,

目前的处理方法主要有物化法、生物法和化学

法[ 1, 2 ] 。随着环保要求和废水排放指标的日益严

格,很多废水存在氨氮严重超标的情况 [ 3 ] ,因

此,去除废水中的氨氮已成为很多行业污水处理

上存在的主要问题之一 [ 4 ] 。

针对某项目氨气洗涤系统中产生的硫酸铵废

水氨氮含量不达标的现状 ,采用蒸发法[ 5 ] 和汽

提法 [ 6 ]预处理硫酸铵废水 ,使氨氮含量降低至

200ppm, 满足污水处理厂进一步处理的水质要

求,并确定每种方案的操作条件及公用工程消

耗。在此基础上 ,从能耗和废水处理效果两个方

面对蒸发法和汽提法进行对比 ,并做了经济性分

析,选择相对合理经济的方案。

2　工艺流程

本文研究某项目氨气洗涤系统中产生的硫酸

铵废水 ,其处理量为 911kg/h, 温度和压力分别

为40℃和 013 MPa (G),组成见表 1。

表1　硫酸铵废水组成表

组成 H2O(NH4)2SO4

含量 , wt% 7410 2610

含量 , mol% 9514 416

211　蒸发法

蒸发法采用并流二效蒸发形式 ,其优点在于

各效之间可不用泵输送溶液 ,减少了能耗和动设

备的投入。硫酸铵溶液通过蒸发法将废水分为水

和硫铵成品 ,达到了降低废水氨氮含量的目的 ,

其工艺流程见图 1。

图1　蒸发法处理硫酸铵废水工艺流程

3张尚会 :工程师。2001年毕业于天津大学化工工程与工艺专业。主要从事化工工程工艺设计。联系电话 : 13820555765,

E2mail: zhansh@cntcc1cn。

　　　　　CHEM ICAL ENG INEERING DESIGN 化工设计 2010,20(5)

21111　蒸发单元

该单元的主要功能是通过蒸发部分水 ,提高

废水中硫酸铵的浓度 ,起到增浓废水的作用。

储存在硫酸铵储槽中的氨气洗涤系统废水 ,

经硫酸铵溶液泵加压 ,送预热器加热后进一效蒸

发器的蒸发室。蒸汽从加热室壳侧进入 ,加热浓

缩硫酸铵废水。

由一效蒸发器形成的完成液 ,进二效蒸发器

的蒸发室。加热蒸汽采用一效蒸发器的二次蒸

汽,同时 ,一效蒸发器的完成液进二效时即成过

热状态而立即自蒸发 ,可产生更多的二次蒸汽。

经加热蒸发后 ,最终形成的完成液硫酸铵浓度为

60 wt%。

一效蒸发器的冷凝水在预热器中与原料液换

热后回锅炉房 ,二效蒸发器的冷凝水与顶部生成

的二次蒸汽冷凝后共同送凝液槽。

21112　后处理单元

双效蒸发获得的完成液通过后处理单元回收

硫酸铵。

完成液经二效出料泵送增稠器 ,顶流返回硫

酸铵储槽循环 ,底流进离心机。经离心分离操作

形成的硫酸铵结晶进流化床干燥器 ,干燥后硫酸

铵作为成品采出 ,夹带少量硫酸铵固体颗粒的热

空气首先经旋风分离器提高硫酸铵的回收率。其

次,进水浴除尘器 ,尾气由引风机放空 ,洗液经

洗水泵排出。

212　汽提法

采用蒸汽汽提的方式将氨汽提至塔顶 ,经冷

凝后部分作为产品氨水采出。同时将塔底溶液中

氨氮含量降低至 200 ppm以下 ,从而达到对硫酸

铵废水的预处理。对比蒸发法 ,该法大大降低了

蒸汽的用量 ,降低了能耗 ,其工艺流程见图 2。

图2　汽提法处理硫酸铵废水工艺流程

　　储存在硫酸铵储槽中的 26 wt%的硫酸铵废

水经硫酸铵溶液泵加压后与 NaOH溶液在混合器

中混合并发生反应 ,生成 Na2SO4和氨水。反应

后的溶液在进料换热器中加热至 90℃后进蒸汽

汽提塔。

蒸汽汽提塔塔顶冷凝器采用循环冷却水为冷

剂。塔底采用 016 MPa (G)的蒸汽汽提 ,氨汽

提至塔顶并进塔顶冷凝器冷凝。经回流罐后由回

流泵加压至 017MPa (G),一部分冷却的氨水回

流至汽提塔 ,一部分以产品形式采出。采出的氨

水浓度为 20 wt%。经氨水冷却器冷却后送回收

氨水储罐。汽提塔塔底为硫酸钠水溶液 ,由塔底

泵加压至 016 MPa (G)后,与反应后的溶液在

进料换热器换热后排出。

经过汽提塔汽提后 ,硫酸铵废水分成塔顶的

20 wt%的氨水产品和塔底的 Na2SO4溶液。其中

Na2SO4溶液的氨氮含量小于 200 ppm。由于此类

废水控制严格 ,氨氮含量 ≤20 ppm 才可以直接

排放。因此 ,塔底的 Na2SO4溶液还需送污水处

理厂采用生物法进一步处理。

综合两种方案 ,尽管蒸发法将硫酸铵废水分

成了硫铵产品和水 ,没有造成二次污染 ,很好解

决了废水处理的问题。但对比汽提法 ,蒸发法不

仅蒸汽用量大 ,能耗高 ,而且设备多 ,费用高。

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2010,20(5)ÕÅÉÐ»áµÈ¡¡°±ÆøϴµÓϵͳÖÐÁòËáï§·ÏˮµÄ´¦ÀíÓëÑÐ¾¿¡¡Éè¡¡¼Æ¼¼¡¡Êõ°±ÆøϴµÓϵͳÖÐÁòËáï§·ÏˮµÄ´¦ÀíÓëÑÐ¾¿ÕÅÉÐ»á3¡¡²ñÓÀ·å¡¡ÁõÐÂΰ¡¡ÖÐ¹úÌì³½¹¤³ÌÓÐÏÞ¹«˾¡¡Ìì½ò¡¡300400¡¡ժҪ¡¡Õë¶ÔĳÏîĿ°±ÆøϴµÓϵͳÖÐ²úÉúµÄÁòËáï§·Ïˮ°±µªº¬Á¿²»´ï±êµÄÎÊÌâ,Äâ²ÉÓÃÕô·¢·¨ºÍÆûÌá·¨Á½ÖÖ·½°¸Ԥ´¦Àí·Ïˮ,ʹ°±µªº¬Á¿½µµÍÖÁ200ppm,Âú×ãÎÛˮ´¦Àí³§½øһ²½´¦ÀíµÄˮ...

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