專利名稱：熱力分離高濃度氨氮廢水的方法和裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及高濃度氨氮廢水處理和循環(huán)利用技術領域，特別是利用低品位熱能對高濃度氨氮廢水進行熱力分離凈化的方法和工藝系統(tǒng)。
背景技術：
工業(yè)、養(yǎng)殖業(yè)和城市垃圾填埋場等很多場合產(chǎn)生的氨氮廢水，其氨氮濃度高達數(shù)千甚至數(shù)萬mg/L。現(xiàn)有技術多采用空氣吹脫一生物轉化一化學凈化一達標排放的處理方法，增加了大氣污染和水環(huán)境負荷，且處理周期長、運行費用高。另一方面上述場合往往要排放低位廢熱，既損失能量又造成熱污染。若合理利用低位廢熱對高濃度氨氮廢水進行熱力分離，將其凈化為冷凝水循環(huán)利用，氨氮則可富集到殘余濃縮液成為有機液肥。但現(xiàn)有技術無法實現(xiàn)這種高濃度氨氮廢水熱力分離過程。

發(fā)明內容
本發(fā)明公開一種方法，通過多效閃蒸脫氣、噴射吸收、多效蒸發(fā)-冷凝、液膜精餾等過程與設備構成的熱力分離裝置，使高濃度氨氮廢水被凈化為氨氮濃度低于20mg/L的冷凝水，并使氨氮物質富集到殘余濃縮液中成為有機液肥。本發(fā)明主要發(fā)明思想是熱力推動高濃度氨氮廢水發(fā)生多效閃蒸分離為氣液兩相，閃蒸出的氨-水二元混合蒸氣通過液膜精餾過程分離成氨氮濃度低于20mg/L的冷凝水和富氨的氣相，因閃蒸而濃縮的殘液經(jīng)降溫和降低PH值后吸收富氨的氣體而成為有機液月巴，由此實現(xiàn)高濃度氨氮廢水的熱力分離。本發(fā)明技術要點是利用溫度為45°C 100°C的熱媒為初效閃蒸分離提供熱能， 初效氨氮廢水被間壁加熱到比熱媒低5°C 10°C的溫度后，在與該溫度相當?shù)臍庖浩胶鈮毫ο略诔跣чW蒸室進行氨氮廢水閃蒸-濃縮，濃縮液從溢流口自動流入比溢流口位置至少低9m的濃液槽，閃蒸出的氨-水二元混合蒸氣則在初效管殼式冷凝-換熱器的冷凝管外側壁面發(fā)生膜狀冷凝以及液膜精餾傳熱傳質，使冷凝水氨氮濃度低于20mg/L自動流入冷凝水液封槽，而未冷凝的氨富集氣體通過控制閥、氣相連通管和水力噴射器被溫度低于40°C、 PH值不超過8. 0的初效濃縮液抽吸而去，由此將氨氮廢水分離為合乎環(huán)保要求的冷凝水和富氮的濃縮液。初效的氨-水二元混合蒸氣冷凝潛熱用于加熱在初效管殼式冷凝-換熱器管內流動的一效氨氮廢水，使之在更低的溫度下(比如低于初效氨-水二元混合蒸氣冷凝溫度5°C 10°C)在一效閃蒸器內和一效管殼式冷凝-換熱器中進行閃蒸-濃縮和氨-水二元混合蒸氣冷凝及液膜精餾過程，將一效氨氮廢水分離為一效濃縮液、氨氮濃度低于20mg/ L的一效冷凝水和富集了氨氮的氣相，一效濃縮液在靜液柱作用下從一效閃蒸器溢流口自動流入比溢流口位置低2飛m的初效閃蒸室進行如上所述的初效分離過程，一效富氨氣體也由如上所述的初效濃縮液抽吸，一效冷凝水和初效冷凝水自動流入同一個低位液封槽， 該液封槽的安放位置比本裝置中所有冷凝-換熱器的冷凝水出口至少低9m。一效閃蒸二元混合蒸氣冷凝潛熱用于加熱在一效管殼式冷凝-換熱器管內流動的二效氨氮廢水，使之在比一效二元混合蒸氣冷凝溫度低5°C 10°C的二效閃蒸器內和二效管殼式冷凝-換熱器中進行閃蒸-濃縮和氨-水二元混合蒸氣冷凝及液膜精餾過程，又將二效氨氮廢水分離為二效濃縮液、氨氮濃度低于20mg/L的二效冷凝水和富氨氣相，二效濃縮液從二效閃蒸器溢流口在靜液柱作用下自動流入一效閃蒸室進行如上所述的一效分離過程，二效富氨氣體由如上所述初效濃縮液抽吸，二效冷凝水進入同一個低位液封槽收集。如上所述的一效和二效過程與設備基本相同，不同的是二效液體溫度要比一效液體低5°C 10°C、二效閃蒸器安放位置比一效閃蒸器高2飛m以確保二效濃縮液在靜液柱作用下自動流入一效閃蒸室。按與一效和二效同樣的流程及方法，可以設置(2+n)效的處理裝置，即該裝置至少包括初效和末效，對η的限制條件是末效閃蒸器內氣液平衡溫度要比環(huán)境溫度高至少10°C。原始的高濃度氨氮廢水進入末效前的要加入堿性助劑使其PH值高于9. 0，預熱溫度高于45°C，在脫氣室內沸騰脫氣，含氨的不凝氣體被如上所述的初效濃縮液通過水力噴射器抽吸而去， 脫氣后再加入酸性助劑回調氨氮廢水PH值至不超過8. 0，然后進入末效分離。本發(fā)明的有益之處在于利用45°C 100°C的低位熱能、尤其是廢熱，將高濃度氨氮廢水通過閃蒸-濃縮和液膜精餾凈化為氨氮濃度低于20mg/L的冷凝水，并使98%以上的氨氮物質富集到殘余濃縮液中成為有機液肥或可循環(huán)利用的發(fā)酵液，從而在源頭實現(xiàn)污染物治理和循環(huán)利用。本發(fā)明高效利用低位熱能，2600X IO3 kj熱能可以處理(2+n)噸廢水。


附圖是本發(fā)明提供的n=l的3效熱力分離高濃度氨氮廢水的裝置示意圖。圖中 1-預熱器；2-冷凝水槽；3-加堿槽；4-脫氣罐；5-水力噴射器；6-濃液泵；7-濃液槽；8-末效泵；9-一效冷凝-換熱器；10-末效閃蒸器；11-一效泵；12-初效冷凝-換熱器；13-—效閃蒸器；14-初效泵；15-初效加熱器；16-初效閃蒸器；17-原水加熱器；18-氣相連通管； 19-初效濃縮液管。以下結合實施例對附圖作進一步闡述。
具體實施例方式以下結合但不限于實施例闡述本發(fā)明
具體實施例方式
實施例1 養(yǎng)殖場沼液，氨氮濃度3000mg/L以上，用75°C 95°C的熱水為熱媒將其分離為氨氮濃度低于20mg/L的冷凝水和濃縮10倍以上的有機液肥。采用附圖所示的3效熱力分離高濃度氨氮廢水裝置。初效泵14使初效氨氮廢水在初效加熱器15和初效閃蒸器16之間循環(huán)，以75°C 95°C的循環(huán)熱水為熱媒維持初效閃蒸溫度70°C 90°C、閃蒸壓力3廣70 kPa (絕)，閃蒸出的氨-水二元混合蒸氣在初效冷凝-換熱器12的冷凝管外側壁面膜狀冷凝同時進行液膜精餾傳熱傳質過程，使氨富集于氣相并通過控制閥進入氣相連通管18被水力噴射器5抽吸，氨氮濃度低于20mg/L的冷凝水自動流入與大氣相通的冷凝水槽2，初效濃縮液自動溢流入與大氣相通的濃液槽7，通過濃液泵6加壓進入水力噴射器5抽吸含氨氣相物質并構成強制循環(huán)促使吸收管兩相流傳熱向環(huán)境散發(fā)吸收熱而使?jié)饪s液保持溫度低于40°C，同時向濃液槽補充酸性介質使pH值不超過8.0，吸收富集了氨氮的濃縮液作為有機液肥產(chǎn)品輸出，冷凝水則返回養(yǎng)殖場循環(huán)使用。 一效泵11使一效氨氮廢水通過初效冷凝-換熱器12的換熱器管內被加熱到60°C 80°C， 進入一效閃蒸器13閃蒸濃縮，閃蒸壓力2(T48 kPa(絕)，濃縮液自動溢流入初效閃蒸器16，閃蒸出的氨-水二元混合蒸氣在一效冷凝-換熱器9的冷凝管外側壁面膜狀冷凝同時進行液膜精餾，氨富集于氣相并通過控制閥及氣相連通管18被水力噴射器5抽吸，氨氮濃度低于20mg/L的一效冷凝水自動流入冷凝水槽2。末效泵8使末效氨氮廢水在一效冷凝-換熱器9的換熱器管內和末效閃蒸器10之間循環(huán)，利用一效閃蒸混合蒸氣冷凝潛熱維持末效閃蒸溫度50°C 70°C、閃蒸壓力12 31 kPa (絕)，末效濃縮液自動溢流入一效閃蒸器13，閃蒸出的氨-水二元混合蒸氣在原水加熱器17的冷凝管外側壁面膜狀冷凝同時進行液膜精餾，使富氨氣體通過控制閥和氣相連通管18被水力噴射器5抽吸，氨氮濃度低于20mg/L的冷凝水自動流入冷凝水槽2。沼液廢水進入末效前先經(jīng)過預熱器1升溫到45°C以上、再通過加堿槽3添加堿性助劑1使pH值高于9. 0、然后在脫氣罐4內被水力噴射器5抽吸而沸騰脫氣，脫氣后再加入酸性助劑回調至氨氮廢水PH值不超過8.0，進入末效閃蒸器10。本例實施結果，以10噸75°C 95°C的熱水循環(huán)使1噸氨氮濃度3000mg/L的養(yǎng)殖場沼液分離為約0. 9噸氨氮濃度低于20mg/L的冷凝水和約0. 1噸氨氮濃度高于30000mg/ L的有機液肥。實施例2 城市垃圾填埋場垃圾滲濾液，氨氮濃度2000mg/L以上，用75°C 95°C 的熱水循環(huán)將其分離為氨氮濃度低于20mg/L的冷凝水和濃縮10倍以上的回灌液。采用附圖所示的3效熱力分離高濃度氨氮廢水裝置和與實施例1相同的工藝方法，以10噸75°C 95°C的熱水循環(huán)使1噸氨氮濃度2000mg/L的垃圾滲濾液分離為約0. 9 噸氨氮濃度低于20mg/L的冷凝水和約0. 1噸氨氮濃度高于20000mg/L的回灌液。本實施例的作用是將垃圾滲濾液中的污染物分離后返回垃圾填埋場封閉處理。
權利要求
1.一種熱力推動高濃度氨氮廢水多效閃蒸-濃縮和液膜精餾的方法，其特征在于使閃蒸出的氨-水二元混合蒸氣通過膜狀冷凝和液膜精餾，用濃縮液噴射吸收未冷凝的氨富集氣體，使廢水中98%以上的氨氮物質被濃縮液吸收，冷凝水的氨氮濃度低于20mg/L ；利用 45°C 100°C的低位熱能推動初效閃蒸-濃縮-分離過程，初效閃蒸的混合蒸氣冷凝潛熱用于推動一效閃蒸-濃縮-分離過程，一效閃蒸溫度比初效閃蒸的混合蒸氣冷凝溫度低5°C 10°C，一效閃蒸的混合蒸氣冷凝潛熱又按同樣的原理推動二效閃蒸-濃縮-分離過程，余此類推構成多效分離直至末效閃蒸溫度至少比環(huán)境溫度高10°C ；原始的高濃度氨氮廢水進入末效閃蒸-濃縮-分離前要預熱到溫度高于45°C，加入堿性助劑使其pH值高于9. 0，在脫氣室內沸騰脫氣，含氨的不凝氣體被濃縮液通過水力噴射器抽吸而去，向脫氣后的氨氮廢水加入酸性助劑回調PH值至不超過8. 0 ；用于噴射抽吸含氨不凝氣體的濃縮液保持溫度低于40°C，pH值不超過8. 0。
2.一種用于熱力推動高濃度氨氮廢水多效閃蒸-濃縮-分離的裝置，其特征在于用水力噴射器抽吸該裝置的各臺設備中的含氨不凝氣體，并構成強制循環(huán)促使吸收管兩相流傳熱向環(huán)境散發(fā)吸收熱；各效閃蒸器高差布置，保證從末效開始直到初效，濃縮液均以溢流方式自動流向工藝要求的設備；各效冷凝-換熱器高差布置，保證全部冷凝水均自動流向液封槽，保證各冷凝-換熱器的冷凝水出口以上部位不存留液體。
全文摘要
一種熱力推動多效閃蒸-濃縮-冷凝-液膜精餾分離高濃度氨氮廢水的方法，利用溫度為45℃～100℃的低位熱能、尤其是廢熱，將高濃度氨氮廢水凈化為氨氮濃度低于20mg/L的冷凝水，并使廢水中98%以上的氨氮物質富集到體積減少了90%以上的殘余濃縮液中成為有機液肥或可循環(huán)利用的富氮發(fā)酵液，從而在源頭實現(xiàn)污染物治理和循環(huán)利用。用于該方法的裝置特征在于各效閃蒸器高差布置，保證從末效開始直到初效，濃縮液均以溢流方式自動流向工藝要求的設備；各效冷凝-換熱器高差布置，保證全部冷凝水均自動流向液封槽，保證各冷凝-換熱器的冷凝水出口以上部位不存留液體；用水力噴射器抽吸該裝置的各臺設備中的含氨不凝氣體，并構成強制循環(huán)促使吸收管兩相流傳熱向環(huán)境散發(fā)吸收熱。
文檔編號C02F9/10GK102503011SQ20111034474
公開日2012年6月20日 申請日期2011年11月4日 優(yōu)先權日2011年11月4日
發(fā)明者卿培亮, 夏素蘭, 朱家驊 申請人:四川大學