技術(shù)前沿

強(qiáng)化解絡(luò)合-汽提精餾脫氨技術(shù)處理高濃度氨氮廢水

當(dāng)前我國工業(yè)企業(yè)所排出的廢水種類眾多、總量很大,其中僅氨氮廢水一項(xiàng)其氨氮年排放量就超過30萬噸。特別是化肥、化工、鋼鐵、煉焦、煉油、農(nóng)藥、稀土冶煉、鐵紅顏料等工業(yè)企業(yè)排放大量高濃度氨氮廢水,這些高濃度氨氮廢水排入水體,會(huì)導(dǎo)致水體的富營養(yǎng)化,由此引起了江河湖泊的嚴(yán)重污染,不僅直接影響了人們的生活環(huán)境,也造成了國民經(jīng)濟(jì)的巨大損失。其中化工、有色、冶金等以高濃度氨氮廢水為主的8個(gè)行業(yè)的氨氮排放量占全國工業(yè)氨氮排放總量的85.9%,處理狀況不容樂觀,氨氮去除率不到68%。

氨氮廢水排放既浪費(fèi)寶貴資源,又污染生態(tài)環(huán)境,已引起環(huán)保領(lǐng)域和全球范圍的重視。近一、二十年來,國內(nèi)外在氨氮廢水處理方面開展了較多的研究,其研究范圍幾乎涉及物理、化學(xué)、生物的各種處理工藝,新的技術(shù)不斷出現(xiàn),在氨氮廢水凈化處理工藝和工業(yè)應(yīng)用方面展露出誘人的成果,實(shí)現(xiàn)了高氨氮廢水的資源化回收和循環(huán)利用。

低濃度氨氮廢水一般可采用生化處理,費(fèi)用較低,技術(shù)經(jīng)濟(jì)水平和推廣應(yīng)用情況較好。但對(duì)于多數(shù)工業(yè)企業(yè)來說,其氨氮廢水中氨氮濃度很高,最高可達(dá)每升幾萬毫克,需要首先進(jìn)行脫氨處理。目前硝化反硝化法、折點(diǎn)加氯法、化學(xué)沉淀法、離子交換法、生物脫氮法等大部分氨氮廢水處理技術(shù),都是將廢水中的氨氮作為污染物,采用將其去除的方法來降低廢水中氨氮含量,并沒有實(shí)現(xiàn)氨氮的資源化利用。另外傳統(tǒng)汽提脫氨技術(shù)處理,又存在蒸汽消耗大、處理成本高等問題。國內(nèi)高濃度氨氮廢水處理現(xiàn)已進(jìn)入到高標(biāo)準(zhǔn)時(shí)代,單一傳統(tǒng)的氨氮吹脫塔工藝方法已根本無法滿足現(xiàn)在的國家與地方標(biāo)準(zhǔn),因此迫切需要開發(fā)出能夠兼顧流程簡單、投資省、技術(shù)成熟、控制方便、無二次污染的經(jīng)濟(jì)有效的資源化高濃度氨氮廢水處理技術(shù)。

面對(duì)高濃度氨氮廢水排放給自然界水環(huán)境造成的嚴(yán)重危害,中國科學(xué)院過程工程研究所定位于大規(guī)模資源轉(zhuǎn)化利用及替代的綠色過程的基礎(chǔ)與應(yīng)用研究,創(chuàng)新開發(fā)出具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的高濃度氨氮廢水資源化處理技術(shù)——“強(qiáng)化解絡(luò)合-汽提精餾脫氨”新技術(shù),該技術(shù)突破了傳統(tǒng)工藝處理重金屬-氨絡(luò)合物效果差的技術(shù)瓶頸,使氨氮污染物削減率、資源利用率均大于99%,實(shí)現(xiàn)了氨氮廢水的資源化處理,具有治理過程環(huán)境和經(jīng)濟(jì)雙重效益,填補(bǔ)了我國此項(xiàng)技術(shù)空白。

強(qiáng)化解絡(luò)合-汽提精餾脫氨技術(shù)基于過程工程所“高濃度氨氮廢水資源化處理”核心技術(shù),同時(shí)結(jié)合重金屬預(yù)處理與高效相分離技術(shù)的最新研究成果,克服了由于鉬、鋅等重金屬易與氨絡(luò)合而難以分離的問題。脫氨技術(shù)基于多級(jí)相平衡的氨汽提脫除工藝,同時(shí)采用計(jì)算機(jī)模擬,通過絡(luò)合平衡的控制,實(shí)現(xiàn)了汽提塔內(nèi)的解絡(luò)合與脫氨的同時(shí)進(jìn)行,最終實(shí)現(xiàn)廢水處理達(dá)標(biāo)。該工藝流程短、集成度高,實(shí)現(xiàn)了全自動(dòng)控制,大幅度簡化了工人操作,從而有效提高了運(yùn)行可靠性。

該技術(shù)核心環(huán)節(jié)集成了廢水中重金屬與氨氮的絡(luò)合與解絡(luò)、精餾塔內(nèi)件、阻垢分散、過程控制等關(guān)鍵技術(shù)。其工藝過程為:高濃度氨氮廢水首先與堿反應(yīng),如果回收重金屬則加氫氧化鈉,如果除氟則加石灰,在調(diào)節(jié)pH的同時(shí)脫除水中大部分重金屬離子,或氟離子、硫酸根離子等。經(jīng)過物理分離顆粒物后,再向廢水中添加阻垢分散劑,預(yù)熱后進(jìn)入精餾塔。在強(qiáng)化解絡(luò)合藥劑的作用下進(jìn)行熱解絡(luò)合精餾,脫氨水與原水換熱后繼續(xù)利用過濾設(shè)備回收解絡(luò)合的重金屬氫氧化物,凈化水達(dá)標(biāo)排放或繼續(xù)回收鹽,塔頂冷凝液得到16%以上的高純濃氨水直接回用于生產(chǎn)。

目前該技術(shù)已在有色冶金、稀土、氮肥等行業(yè)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化,成功投運(yùn)處理規(guī)模為100-1000噸/天的30余套示范裝置,為企業(yè)累計(jì)達(dá)標(biāo)處理廢水1000萬噸以上,減排高鹽復(fù)雜廢水超過570萬噸,氨氮約5.5萬噸,重金屬50噸,同時(shí)新增產(chǎn)值超過3億元。

江鎢集團(tuán)江西金世紀(jì)新材料有限公司應(yīng)用該技術(shù)建成稀土行業(yè)氨氮廢水資源化治理示范工程,并于2011年8月順利投運(yùn),成為稀土行業(yè)少有的實(shí)現(xiàn)氨氮廢水穩(wěn)定達(dá)標(biāo)處理并資源化回收氨的企業(yè)。裝置運(yùn)行后,從生產(chǎn)源頭減少氨氮排放,提高生產(chǎn)過程的氨循環(huán)利用率,全流程無固體廢棄物排放,水中99%以上的氨被回收制備高純氨水,可回用于生產(chǎn)、降低氨原料的消耗,也可直接作為產(chǎn)品銷售。廢水處理后氨氮指標(biāo)達(dá)到氨氮小于15mg/L的國家一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn),可直接排放,也可回用于生產(chǎn),實(shí)現(xiàn)廢水的資源化處理。運(yùn)行一年來,累計(jì)減排氨氮1200噸,回收氨水7500噸,共為公司節(jié)約氨/銨原料成本450萬元、節(jié)約排污費(fèi)近百萬元。

目前,強(qiáng)化解絡(luò)合-汽提精餾脫氨技術(shù)還有望繼續(xù)在煤化工、氮肥、生化、稀土、電池材料等行業(yè)實(shí)現(xiàn)拓展應(yīng)用,成為這些行業(yè)高濃氨氮廢水凈化處理的替代性技術(shù),為我國“十二五”期間氨氮污染物排放的約束性控制指標(biāo)的完成提供可靠技術(shù)支撐。

(汪家銘)