公布日：2023.12.26
申請日：2023.10.16
分類號：C02F1/72(2023.01)I;C02F1/20(2023.01)I;C02F101/16(2006.01)N
摘要
本發(fā)明公開了一種用于高COD高氨氮廢水的節(jié)能處理系統(tǒng)及工藝方法，涉及高濃廢水處理領(lǐng)域。該系統(tǒng)包括，增壓泵、預(yù)熱裝置、氧化裝置和脫氨裝置，上述各裝置通過管網(wǎng)連接，所述氧化裝置包括氧化塔、存儲氧化塔內(nèi)氧化反應(yīng)余熱生成蒸汽的蒸汽包以及用于存儲從氧化塔內(nèi)流出的氧化液的氧化液中轉(zhuǎn)罐，所述蒸汽包以及氧化液中轉(zhuǎn)罐與脫氨裝置連接。本發(fā)明的技術(shù)方案對氧化階段產(chǎn)生的熱量進行回收利用，同時減少后續(xù)脫氨過程需生蒸汽的耗量，可實現(xiàn)高COD的量化去除、氨氮提純回用，增加企業(yè)經(jīng)濟效益。
權(quán)利要求書
1.一種用于高COD高氨氮廢水的節(jié)能處理系統(tǒng)，其特征在于，包括：用于對原水進行加壓輸送的增壓泵(1)、用于對從增壓泵(1)中輸送的原水進行預(yù)熱的預(yù)熱裝置、用于對預(yù)熱后原水進行氧化反應(yīng)的氧化裝置和用于對氧化反應(yīng)后的氧化液進行脫氨的脫氨裝置，上述各裝置通過管網(wǎng)連接，所述氧化裝置包括氧化塔(7)、存儲氧化塔(7)內(nèi)氧化反應(yīng)余熱生成蒸汽的蒸汽包(10)以及用于存儲從氧化塔(7)內(nèi)流出的氧化液的氧化液中轉(zhuǎn)罐(4)，所述蒸汽包(10)以及氧化液中轉(zhuǎn)罐(4)與脫氨裝置連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于高COD高氨氮廢水的節(jié)能處理系統(tǒng)，其特征在于：所述預(yù)熱裝置包括原水預(yù)熱器(2-1)和導(dǎo)熱油預(yù)熱器(2-2)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于高COD高氨氮廢水的節(jié)能處理系統(tǒng)，其特征在于：所述原水預(yù)熱器(2-1)和導(dǎo)熱油預(yù)熱器(2-2)均為熱交換器。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于高COD高氨氮廢水的節(jié)能處理系統(tǒng)，其特征在于：所述原水預(yù)熱器(2-1)設(shè)置于氧化塔(7)與氧化液中轉(zhuǎn)罐(4)之間，使得從氧化塔(7)內(nèi)流出的氧化液依次進入到原水預(yù)熱器(2-1)以及氧化液中轉(zhuǎn)罐(4)，從而實現(xiàn)對原水預(yù)熱器(2-1)內(nèi)流經(jīng)的原水進行預(yù)熱。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項所述的用于高COD高氨氮廢水的節(jié)能處理系統(tǒng)，其特征在于：所述氧化液中轉(zhuǎn)罐(4)前還設(shè)置有用于降低從氧化塔(7)內(nèi)流出的氧化液的溫度的氧化液冷卻器(2-3)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項所述的用于高COD高氨氮廢水的節(jié)能處理系統(tǒng)，其特征在于：所述氧化塔(7)還連接有將氧氣與預(yù)熱后原水充分混合的氧氣分布器(7-1)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項所述的用于高COD高氨氮廢水的節(jié)能處理系統(tǒng)，其特征在于：所述脫氨裝置包括用于將蒸汽包(10)以及氧化液中轉(zhuǎn)罐(4)中的物料進行脫氨的脫氨塔(13)、用于將從脫氨塔(13)中脫除的氨氣進行冷凝的氨氣冷凝器(17)、與氨氣冷凝器(17)和/或蒸汽包(10)相連接用于對蒸汽進行壓縮并重新升溫輸送回脫氨塔(13)的蒸汽壓縮機(19)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的用于高COD高氨氮廢水的節(jié)能處理系統(tǒng)，其特征在于：所述脫氨塔(13)還包括設(shè)置于其底部的塔底加熱器(20)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項所述的用于高COD高氨氮廢水的節(jié)能處理系統(tǒng)，其特征在于：所述氧化塔(7)和蒸汽包(10)之間還設(shè)置有第一氣液分離罐(8)和尾氣冷凝器(9-1)。
10.一種采用權(quán)利要求1-9任一項所述的用于高COD高氨氮廢水的節(jié)能處理系統(tǒng)的工藝方法，其特征在于，包括以下步驟：a.高COD高氨氮廢水送入原水預(yù)熱器(2-1)，將與氧化塔(7)反應(yīng)出來的高溫高壓廢水經(jīng)過氧化平衡罐(6)分離后與廢水氣液急冷換熱后，進入導(dǎo)熱油預(yù)熱器(2-2)進一步加熱升溫；b.導(dǎo)熱油預(yù)熱器(2-2)加熱后廢水從氧化塔(7)底部進入，同時氧氣通過氧氣分布器(7-1)通入氧化塔(7)，通過氧氣分布器(7-1)使氧氣與高COD、高氨氮廢水充分混合；c.氧化塔(7)反應(yīng)后的高溫高壓廢水經(jīng)過原水預(yù)熱器(2-1)和導(dǎo)熱油預(yù)熱器(2-2)換熱后，冷卻至50-60℃；d.氧化塔(7)產(chǎn)生的高溫高壓蒸汽經(jīng)過尾氣冷凝器(9-1)冷凝后得到飽和蒸汽，飽和蒸汽通過管道輸入蒸汽包(10)；e.蒸汽包(10)蒸汽通過管道輸入塔底加熱器(20)進行加熱高氨氮廢水，使其溫度升到120℃，通過脫氨塔(13)進行脫氨；f.脫氨塔(13)脫氨后的氨氣通過氨氣冷凝器(17)進行冷卻，冷卻后廢水進入第二氣液分離罐(18)進行氣液分離，從而回收較濃的氨水；g.第二氣液分離罐(18)廢氣進入蒸汽壓縮機(19)進行蒸汽壓縮，提高蒸汽出口溫度；h.蒸汽壓縮機(19)壓縮后的蒸汽經(jīng)過壓縮后，該蒸汽輸送到塔底加熱器(20)重新加熱高氨氮廢水。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對背景技術(shù)中的不足，提供兩種技術(shù)方案，
第一種技術(shù)方案為提供了一種用于高COD高氨氮廢水的節(jié)能處理系統(tǒng)，通過本發(fā)明的節(jié)能處理系統(tǒng)對高溫高壓氧化反應(yīng)階段產(chǎn)生的多余熱量進行回收利用，減少后續(xù)脫氨過程需生蒸汽的耗量，同時可實現(xiàn)高COD的量化去除、氨氮提純回用，增加企業(yè)經(jīng)濟效益。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種用于高COD高氨氮廢水的節(jié)能處理系統(tǒng)，包括：用于對原水進行加壓輸送的增壓泵、用于對從增壓泵中輸送的原水進行預(yù)熱的預(yù)熱裝置、用于對預(yù)熱后原水進行氧化反應(yīng)的氧化裝置和用于對氧化反應(yīng)后的氧化液進行脫氨的脫氨裝置，上述各裝置通過管網(wǎng)連接，所述氧化裝置包括氧化塔、存儲氧化塔內(nèi)氧化反應(yīng)余熱生成蒸汽的蒸汽包以及用于存儲從氧化塔內(nèi)流出的氧化液的氧化液中轉(zhuǎn)罐，所述蒸汽包以及氧化液中轉(zhuǎn)罐與脫氨裝置連接。
通過采用上述技術(shù)方案，所述節(jié)能處理系統(tǒng)包括增壓泵、預(yù)熱裝置包括原水預(yù)熱器和導(dǎo)熱油預(yù)熱器、氧化裝置和脫氨裝置并通過管網(wǎng)連接，高COD高氨氮廢水原水通過增壓泵打入原水預(yù)熱器，再經(jīng)過導(dǎo)熱油預(yù)熱器進行加熱升溫進入氧化塔，同時通入氧氣，高COD高氨氮廢水在氧化塔內(nèi)高溫高壓環(huán)境下發(fā)生劇烈氧化反應(yīng)，降低廢水COD。一方面該反應(yīng)產(chǎn)生大量的余熱蒸汽，并通過將余熱蒸汽通入蒸汽包儲存，用于對該批高氨氮廢水進行下一步脫氨工序，大大節(jié)省了脫氨過程中生蒸汽的消耗也起到了熱能回用的效果；另一方面將氧化后帶有大量熱能的氧化液經(jīng)氧化反應(yīng)后得到的原水再次輸送到原水預(yù)熱器對新批次高COD高氨氮廢水進行預(yù)熱升溫，充分利用廢水余熱，起到了很好的節(jié)能功效。
第二種技術(shù)方案為提供了一種用于高COD高氨氮廢水的節(jié)能處理系統(tǒng)的工藝方法，通過本發(fā)明的工藝方法將高COD高氨氮廢水處理過程中的氧化過程和脫氨過程結(jié)合，節(jié)省脫氨過程中生蒸汽消耗，實現(xiàn)熱能繼續(xù)回用，在完成COD的有效降解和氨氮的綜合利用的基礎(chǔ)上，降低了運行成本低，增加了企業(yè)經(jīng)濟效益。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種用于高COD高氨氮廢水的節(jié)能處理系統(tǒng)的工藝方法，包括以下步驟：
a.高COD高氨氮廢水送入原水預(yù)熱器，將與氧化塔反應(yīng)出來的高溫高壓廢水經(jīng)過氧化平衡罐分離后與廢水氣液急冷換熱后，進入導(dǎo)熱油預(yù)熱器進一步加熱升溫；
b.導(dǎo)熱油預(yù)熱器加熱后廢水從氧化塔底部進入，同時氧氣通過氧氣分布器通入氧化塔，通過氧氣分布器使氧氣與高COD、高氨氮廢水充分混合；
c.氧化塔反應(yīng)后的高溫高壓廢水經(jīng)過原水預(yù)熱器和導(dǎo)熱油預(yù)熱器換熱后，冷卻至50-60℃；
d.氧化塔產(chǎn)生的高溫高壓蒸汽經(jīng)過尾氣冷凝器冷凝后得到飽和蒸汽，飽和蒸汽通過管道輸入蒸汽包；
e.蒸汽包蒸汽通過管道輸入塔底加熱器進行加熱高氨氮廢水，使其溫度升到120℃，通過脫氨塔進行脫氨；
f.脫氨塔脫氨后的氨氣通過氨氣冷凝器進行冷卻，冷卻后廢水進入第二氣液分離罐進行氣液分離，從而回收較濃的氨水；
g.第二氣液分離罐廢氣進入蒸汽壓縮機進行蒸汽壓縮，提高蒸汽出口溫度；
h.蒸汽壓縮機壓縮后的蒸汽經(jīng)過壓縮后，該蒸汽輸送到塔底加熱器重新加熱高氨氮廢水。
通過采用上述技術(shù)方案，所述工藝方法將高COD高氨氮廢水處理過程中的氧化過程和脫氨過程結(jié)合，通過蒸汽包輸入及蒸汽壓縮機將脫氨塔反應(yīng)后生成蒸汽進行壓縮并重新升溫輸送回輸入節(jié)省脫氨過程中生蒸汽消耗，將氧化生成的余熱蒸汽和高溫氧化液的熱能繼續(xù)回用，在實現(xiàn)COD的有效降解和氨氮的綜合利用的基礎(chǔ)上，降低了運行成本低，增加了企業(yè)經(jīng)濟效益。
本發(fā)明進一步設(shè)置為：所述預(yù)熱裝置包括原水預(yù)熱器和導(dǎo)熱油預(yù)熱器。
優(yōu)選的，所述原水預(yù)熱器和導(dǎo)熱油預(yù)熱器均為熱交換器。
優(yōu)選的，所述原水預(yù)熱器設(shè)置于氧化塔與氧化液中轉(zhuǎn)罐之間，使得從氧化塔內(nèi)流出的氧化液依次進入到原水預(yù)熱器以及氧化液中轉(zhuǎn)罐，從而實現(xiàn)對原水預(yù)熱器內(nèi)流經(jīng)的原水進行預(yù)熱。
氧化塔內(nèi)流出的氧化反應(yīng)后氧化液具有大量余熱，將其依次注入到原水預(yù)熱器以及氧化液中轉(zhuǎn)罐，實現(xiàn)對原水預(yù)熱器內(nèi)流經(jīng)的原水進行預(yù)熱。
本發(fā)明進一步設(shè)置為：所述氧化液中轉(zhuǎn)罐前還設(shè)置有用于降低從氧化塔內(nèi)流出的氧化液的溫度的氧化液冷卻器。
本發(fā)明進一步設(shè)置為：所述氧化塔還連接有將氧氣與預(yù)熱后原水充分混合的氧氣分布器。
本發(fā)明進一步設(shè)置為：所述脫氨裝置包括用于將蒸汽包以及氧化液中轉(zhuǎn)罐中的物料進行脫氨的脫氨塔、用于將從脫氨塔中脫除的氨氣進行冷凝的氨氣冷凝器、與氨氣冷凝器和/或蒸汽包相連接用于對蒸汽進行壓縮并重新升溫輸送回脫氨塔的蒸汽壓縮機。
氧化液和蒸汽是脫氨過程的反應(yīng)物料，氧化液經(jīng)氧化塔、原水預(yù)熱器、氧化液冷卻器和氧化液中轉(zhuǎn)罐流入脫氨塔，蒸汽的來源有三種，分別是外界管網(wǎng)輸入的生蒸汽，蒸汽包輸入及蒸汽壓縮機輸入，后兩種蒸汽的輸入可以節(jié)省脫氨過程的生蒸汽消耗。
優(yōu)選的，所述脫氨塔還包括設(shè)置于其底部的塔底加熱器。
本發(fā)明進一步設(shè)置為：所述氧化塔和蒸汽包之間還設(shè)置有第一氣液分離罐和尾氣冷凝器。
總體而言，通過本發(fā)明所構(gòu)思的以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，能夠取得下列有益效果：
1.氧化塔內(nèi)發(fā)生的高溫高壓氧化反應(yīng)產(chǎn)生大量熱能，該反應(yīng)伴隨大量余熱蒸汽和高溫氧化液生成，將余熱蒸汽通入蒸汽包儲存，用于該批廢水繼續(xù)脫氨，可節(jié)省脫氨過程中生蒸汽消耗，同時達(dá)到熱能繼續(xù)回用的效果；另外將高溫氧化液再次通入原水預(yù)熱器給新批次廢水進行預(yù)熱。
2.脫氨塔內(nèi)脫氨反應(yīng)得到的濃度較高的氨水經(jīng)過蒸汽壓縮機重新升溫輸送回塔底加熱器，實現(xiàn)了蒸汽的循環(huán)使用，配合氧化裝置，大大節(jié)省了生蒸汽的耗量，該高COD高氨氮廢水的節(jié)能處理系統(tǒng)與傳統(tǒng)脫氨裝置技術(shù)經(jīng)濟性比較見下表：
3.高COD高氨氮廢水通過此節(jié)能處理系統(tǒng)，可實現(xiàn)COD的有效降解和氨氮的綜合利用，運行成本低，增加企業(yè)經(jīng)濟效益。
（發(fā)明人：江海云;錢樅誠;陳麗娜;馬新迎;李軍;林飛）
