高濃度硫酸銨廢水零排放工藝應(yīng)用

秦鳴飛　華益萍　李強(qiáng)

摘要：本文通過分析我國(guó)高濃度硫酸銨處理的背景與現(xiàn)狀，探究了高濃度硫酸銨廢水零排放的具體工藝應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：高濃度；硫酸銨；廢水；零排放；工藝應(yīng)用

中圖分類號(hào)：X703 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-672X（2018）06-0252-02

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2018.06.151

Abstract： This paper analyzes the background and status quo of high-strength ammonium sulfate treatment in China， and explores the specific process application of zero-emission of high-strength ammonium sulfate wastewater.

Key words： High concentration； Ammonium sulfate； Wastewater；Zero emission； Process application

1 我國(guó)關(guān)于高濃度硫酸銨處理的背景與現(xiàn)狀

在環(huán)保以及可持續(xù)發(fā)展理念下，關(guān)于氨氮廢水的處理，既要實(shí)現(xiàn)高效的環(huán)境治理目的，又要防止再次污染，并對(duì)氨資源進(jìn)行合理回收。等關(guān)于高濃度硫酸銨的處理方式，僅僅運(yùn)用一種很難實(shí)現(xiàn)國(guó)家排放要求，需要結(jié)合實(shí)際狀況，整合多種排放工藝，實(shí)現(xiàn)合理的運(yùn)用，進(jìn)而逐漸達(dá)到我國(guó)排放的標(biāo)準(zhǔn)1。

2 高濃度硫酸銨廢水零排放工藝的具體應(yīng)用

（NH4）2SO4可以在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域作為肥料進(jìn)行運(yùn)用，并迎合了不同土壤與農(nóng)作物的需求。然而如果在工業(yè)領(lǐng)域，高濃度的（NH4）2SO4廢水不進(jìn)行處理直接進(jìn)行排放很容易引起較為嚴(yán)峻的污染狀況。對(duì)此，需要遵循零排放理念，運(yùn)用合理的排放工藝，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)高濃度（NH4）2SO4廢水的有效處理。面對(duì)某項(xiàng)目中氨氣洗滌系統(tǒng)出現(xiàn)的（NH4）2SO4廢水中氨氮含量不合格的情況，可以運(yùn)用汽提法與蒸發(fā)法來實(shí)現(xiàn)硫酸銨的預(yù)處理環(huán)節(jié)，讓氨氮的含量下降為200ppm，使其符合處理廠深入處理的水質(zhì)需求。

2.1 廢水零排放的具體工藝環(huán)節(jié)

某項(xiàng)目中氨氣洗滌系統(tǒng)形成的（NH4）2SO4廢水，其處理量是91l kg/h，溫度是40℃，壓力為0.3 MPa（G）。

一方面，蒸發(fā)法的運(yùn)用。該方式運(yùn)用的是并流二效的蒸發(fā)模式，并有著獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。體現(xiàn)在不同效間能夠不運(yùn)用泵輸送溶液，進(jìn)而使得能耗與動(dòng)設(shè)備的投入得到有效降低。（NH4）2SO4溶液經(jīng)過蒸發(fā)的方式可以把廢水分解成（NH4）2SO4成品與水，進(jìn)而能夠有效實(shí)現(xiàn)減少?gòu)U水氨氮含量的目標(biāo)。在蒸發(fā)系統(tǒng)中，其主要作用在于將廢水里10%濃度（NH4）2SO4進(jìn)行濃縮，提升溶液濃度，從而發(fā)揮增濃廢水的效果。在硫酸銨儲(chǔ)槽里氨氣洗滌系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)廢水的儲(chǔ)存，通過硫酸銨溶液泵進(jìn)行加壓，然后經(jīng)過預(yù)熱器進(jìn)行加熱之后到達(dá)一效蒸發(fā)器的蒸發(fā)室2。其中蒸汽進(jìn)入加熱室殼的側(cè)面，對(duì)濃縮硫酸銨廢水進(jìn)行加熱。經(jīng)過一效蒸發(fā)器而形成的完成液，然后到達(dá)二效蒸發(fā)器的蒸發(fā)室。對(duì)蒸汽加熱時(shí)運(yùn)用一效蒸發(fā)器里的二次蒸汽。通過加熱蒸發(fā)之后，最后形成的（NH4）2SO4溶液濃度是60wt%。對(duì)于一效蒸發(fā)器而言，其中的冷凝水在預(yù)熱器里面實(shí)現(xiàn)和原料液進(jìn)行換熱以后返回到生產(chǎn)系統(tǒng)回用。通過二效蒸發(fā)器的冷凝水和形成的二次蒸汽經(jīng)過冷凝以后一起被輸送到冷凝水槽3，經(jīng)過水處理系統(tǒng)進(jìn)行處理。一效蒸發(fā)取得的濃縮液進(jìn)入二效加熱實(shí)現(xiàn)對(duì)（NH4）2SO4的進(jìn)一步濃縮。其濃縮液通過二效出料泵到達(dá)增稠器，然后逆流回到（NH4）2SO4儲(chǔ)槽，實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步的循環(huán)。晶體進(jìn)入離心機(jī)，通過離心分離母液返回到二效加熱器中，（NH4）2SO4結(jié)晶進(jìn)入流化床干燥器，經(jīng)過干燥以后硫酸銨成為成品。其中硫化床的抽風(fēng)系統(tǒng)夾有少量的（NH4）2SO4固體顆粒的熱空氣，可通過旋風(fēng)分離收塵器實(shí)現(xiàn)硫酸銨粉塵的回收。部分無法回收的粉塵進(jìn)入水浴除塵器進(jìn)一步回收，尾氣通過引風(fēng)機(jī)進(jìn)行放空，洗液通過洗水泵輸入到硫酸銨溶液系統(tǒng)進(jìn)行進(jìn)一步處理。

還有，三效蒸發(fā)的使用。三效蒸發(fā)器主要是三個(gè)互相連接的蒸發(fā)設(shè)備，通過低溫加熱的方式進(jìn)入第一效，并對(duì)里面的廢液進(jìn)行加熱，出現(xiàn)的過多熱蒸汽進(jìn)入第二效實(shí)現(xiàn)蒸汽的加熱，這時(shí)需要比前面更低的溫度進(jìn)行蒸發(fā)，并持續(xù)到最后一效。第一效中的凝水直接進(jìn)行原液換熱后直接回用，二三效凝水進(jìn)行聚集之后降溫進(jìn)入水處理系統(tǒng)進(jìn)行淡化處理。高濃度硫酸銨可以運(yùn)用該方式實(shí)現(xiàn)零排放。雖然獲得一定的效果，然而也出現(xiàn)一些問題。例如其廢水處理的成本較高，由于全部設(shè)備在運(yùn)行環(huán)節(jié)中受到嚴(yán)重的腐蝕，其壽命較短，因此選擇設(shè)備時(shí)應(yīng)該注意其抗腐蝕能力。等問題。

另一方面，汽提法的運(yùn)用。運(yùn)用蒸汽汽提的方法可以把氨汽提到塔的上面，通過冷凝以后部分成為產(chǎn)品氨水被取出來，可以把塔下部溶液里氨氮含量下降為低于200 ppm，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)（NH4）2SO4廢水的預(yù)處理。相比較蒸發(fā)的方式，這種方式能夠有效減少蒸汽的運(yùn)用量，使得能耗減少。在硫酸銨儲(chǔ)槽里進(jìn)行儲(chǔ)存的26wt%的硫酸銨廢水通過硫酸銨溶液泵進(jìn)行加壓之后，和NaOH溶液在混合器里面實(shí)現(xiàn)混合以及形成反應(yīng)效果，并形成成Na2SO4與氨水。經(jīng)過反應(yīng)之后的溶液在進(jìn)料換熱器里面進(jìn)行加熱并達(dá)到90℃，進(jìn)入蒸汽汽提塔。塔頂部的冷凝器運(yùn)用循環(huán)冷卻水作為冷劑，在塔的下部運(yùn)用0.6 MPa（G）的蒸汽汽提的方式，使氨汽到達(dá)塔上面的冷凝器里面實(shí)現(xiàn)冷凝。接著通過流罐從回流泵加壓到0.7MPa（G），其中一部分冷卻氨水回流到汽提塔，另一部分用產(chǎn)品的方式被取出。取出的氨水濃度是20wt%，通過氨水冷卻器進(jìn)行冷卻之后被輸送到回收氨水儲(chǔ)罐中。汽提塔下面是Na2SO4水溶液，經(jīng)過塔底泵加壓到0.6 MPa（G）之后，和反應(yīng)之后的溶液在進(jìn)料換熱器里面實(shí)現(xiàn)換熱進(jìn)而被排出。通過汽提塔汽提以后，硫酸銨廢水被劃分成塔上面的20wt%的氨水產(chǎn)品與塔下面的Na2SO4溶液，其包含氨氮的量低于200 ppm。因?yàn)閷?duì)該廢水需要進(jìn)行嚴(yán)格的控制，其含量小于或者等于20 ppm的時(shí)候能夠被直接排出。因此，塔下面的Na2SO4溶液還應(yīng)該輸送到污水處理廠，運(yùn)用生物的方式來深入處理。

2.2 通過經(jīng)濟(jì)層面比較展開全面研究

為了方便計(jì)算，把該兩種方案的管道、電氣和儀表等費(fèi)用都進(jìn)行一樣的處理，其工廠年運(yùn)行時(shí)間是8000h。

原料成本方面。汽提法運(yùn)用48wt%的NaOH溶液實(shí)現(xiàn)硫酸銨廢水的處理，一年的消耗量為2632t，大約是197.4萬元。該方式可以實(shí)現(xiàn)廢水的直接蒸發(fā)與濃縮，因而其原料的成本是0。第二，經(jīng)濟(jì)收益方面。通過對(duì)兩種方式的經(jīng)濟(jì)研究與對(duì)比，其中蒸發(fā)法處理的硫酸銨廢水的年成本大約是103.47萬元，但是汽提法因?yàn)樵螻aOH消耗的提升，因而成本達(dá)到260.75萬元。還有，因?yàn)槠岱ń?jīng)過處理之后的硫酸鈉廢水還需要經(jīng)過污水處理廠進(jìn)行處理，費(fèi)用是每噸1.5元，綜合起來，具體成本是262.35萬元。

綜合副產(chǎn)品的效益以及不同方案的投入與產(chǎn)出，進(jìn)一步獲得蒸發(fā)法與汽提法在年經(jīng)濟(jì)效益方面分別是4.60萬元與6.05萬元。起到然而，年經(jīng)濟(jì)效益不高，且這兩種方案比較接近，同時(shí)結(jié)合設(shè)備以及能耗、經(jīng)濟(jì)作用等層面，汽提法在這一項(xiàng)目中處置硫酸銨廢水較為恰當(dāng)有效，擁有良好的經(jīng)濟(jì)性。運(yùn)用蒸發(fā)法和汽提法來對(duì)硫酸銨廢水進(jìn)行處理，能夠讓氨氮含量減少為200ppm，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)處理廢水的作用，并逐漸達(dá)到零排放的目的，并形成相應(yīng)的硫銨或氨水的副產(chǎn)品，起到雙重的作用。

注釋

1周洋，許穎.燃煤電廠FGD系統(tǒng)脫硫廢水零排放工藝應(yīng)用現(xiàn)狀研究[J].廣東化工，2016，43（11）：140-142.

2楊德敏，王兵，李永濤，任宏洋.過硫酸銨氧化處理高濃度含硫廢水的研究[J].石油化工，2012，41（01）：87-91.

3梁嘉勝.基于“零排放”技術(shù)的污水控制工藝淺析[J].科技經(jīng)濟(jì)導(dǎo)刊，2017（31）：75.

收稿日期：2018-04-19

作者簡(jiǎn)介：秦鳴飛，現(xiàn)工作于浙江華友鈷業(yè)股份有限公司。