技术前沿

技术前沿

强化解络合-汽提精馏脱氨技术处理高浓度氨氮废水

当前我国工业企业所排出的废水种类众多、总量很大,其中仅氨氮废水一项其氨氮年排放量就超过30万吨。特别是化肥、化工、钢铁、炼焦、炼油、农药、稀土冶炼、铁红颜料等工业企业排放大量高浓度氨氮废水,这些高浓度氨氮废水排入水体,会导致水体的富营养化,由此引起了江河湖泊的严重污染,不仅直接影响了人们的生活环境,也造成了国民经济的巨大损失。其中化工、有色、冶金等以高浓度氨氮废水为主的8个行业的氨氮排放量占全国工业氨氮排放总量的85.9%,处理状况不容乐观,氨氮去除率不到68%。

氨氮废水排放既浪费宝贵资源,又污染生态环境,已引起环保领域和全球范围的重视。近一、二十年来,国内外在氨氮废水处理方面开展了较多的研究,其研究范围几乎涉及物理、化学、生物的各种处理工艺,新的技术不断出现,在氨氮废水净化处理工艺和工业应用方面展露出诱人的成果,实现了高氨氮废水的资源化回收和循环利用。

低浓度氨氮废水一般可采用生化处理,费用较低,技术经济水平和推广应用情况较好。但对于多数工业企业来说,其氨氮废水中氨氮浓度很高,最高可达每升几万毫克,需要首先进行脱氨处理。目前硝化反硝化法、折点加氯法、化学沉淀法、离子交换法、生物脱氮法等大部分氨氮废水处理技术,都是将废水中的氨氮作为污染物,采用将其去除的方法来降低废水中氨氮含量,并没有实现氨氮的资源化利用。另外传统汽提脱氨技术处理,又存在蒸汽消耗大、处理成本高等问题。国内高浓度氨氮废水处理现已进入到高标准时代,单一传统的氨氮吹脱塔工艺方法已根本无法满足现在的国家与地方标准,因此迫切需要开发出能够兼顾流程简单、投资省、技术成熟、控制方便、无二次污染的经济有效的资源化高浓度氨氮废水处理技术。

面对高浓度氨氮废水排放给自然界水环境造成的严重危害,中国科学院过程工程研究所定位于大规模资源转化利用及替代的绿色过程的基础与应用研究,创新开发出具有自主知识产权的高浓度氨氮废水资源化处理技术——“强化解络合-汽提精馏脱氨”新技术,该技术突破了传统工艺处理重金属-氨络合物效果差的技术瓶颈,使氨氮污染物削减率、资源利用率均大于99%,实现了氨氮废水的资源化处理,具有治理过程环境和经济双重效益,填补了我国此项技术空白。

强化解络合-汽提精馏脱氨技术基于过程工程所“高浓度氨氮废水资源化处理”核心技术,同时结合重金属预处理与高效相分离技术的最新研究成果,克服了由于钼、锌等重金属易与氨络合而难以分离的问题。脱氨技术基于多级相平衡的氨汽提脱除工艺,同时采用计算机模拟,通过络合平衡的控制,实现了汽提塔内的解络合与脱氨的同时进行,最终实现废水处理达标。该工艺流程短、集成度高,实现了全自动控制,大幅度简化了工人操作,从而有效提高了运行可靠性。

该技术核心环节集成了废水中重金属与氨氮的络合与解络、精馏塔内件、阻垢分散、过程控制等关键技术。其工艺过程为:高浓度氨氮废水首先与碱反应,如果回收重金属则加氢氧化钠,如果除氟则加石灰,在调节pH的同时脱除水中大部分重金属离子,或氟离子、硫酸根离子等。经过物理分离颗粒物后,再向废水中添加阻垢分散剂,预热后进入精馏塔。在强化解络合药剂的作用下进行热解络合精馏,脱氨水与原水换热后继续利用过滤设备回收解络合的重金属氢氧化物,净化水达标排放或继续回收盐,塔顶冷凝液得到16%以上的高纯浓氨水直接回用于生产。

目前该技术已在有色冶金、稀土、氮肥等行业实现产业化,成功投运处理规模为100-1000吨/天的30余套示范装置,为企业累计达标处理废水1000万吨以上,减排高盐复杂废水超过570万吨,氨氮约5.5万吨,重金属50吨,同时新增产值超过3亿元。

江钨集团江西金世纪新材料有限公司应用该技术建成稀土行业氨氮废水资源化治理示范工程,并于2011年8月顺利投运,成为稀土行业少有的实现氨氮废水稳定达标处理并资源化回收氨的企业。装置运行后,从生产源头减少氨氮排放,提高生产过程的氨循环利用率,全流程无固体废弃物排放,水中99%以上的氨被回收制备高纯氨水,可回用于生产、降低氨原料的消耗,也可直接作为产品销售。废水处理后氨氮指标达到氨氮小于15mg/L的国家一级排放标准,可直接排放,也可回用于生产,实现废水的资源化处理。运行一年来,累计减排氨氮1200吨,回收氨水7500吨,共为公司节约氨/铵原料成本450万元、节约排污费近百万元。

目前,强化解络合-汽提精馏脱氨技术还有望继续在煤化工、氮肥、生化、稀土、电池材料等行业实现拓展应用,成为这些行业高浓氨氮废水净化处理的替代性技术,为我国“十二五”期间氨氮污染物排放的约束性控制指标的完成提供可靠技术支撑。

(汪家铭)