成果介绍
本技术基于氨与水分子相对挥发度的差异,通过氨水的气液平衡、金属氨的络合解络合反应平衡、金属氢氧化物的沉淀溶解平衡的热力学计算,通过在汽提精馏脱氨塔内将氨氮以分子氨的形式从水中分离,然后以氨水或液氨的形式从塔顶排出,并被冷凝器冷却到常温成为高纯氨水进行回收,可回用于生产或直接销售;脱氨后的废水进行金属的资源化回收利用。经处理后出水可直接排放或处理后回用于生产。该技术适用于有色冶金(钒、钨钼、镍钴、锆、铌钽)、电池(三元电池)、稀土、氮肥、煤化工、石化等产生氨氮废水的行业。通过在含重金属的高浓度氨氮废水中加入碱,使铵离子转化为氨分子,并存在多余的氢氧根离子。经过pH调节并换热后的废水进入汽提精馏塔内,通过控制输入汽提塔内的蒸汽流量与蒸汽压力来控制汽提塔的温度分布,使液体在汽提塔内一定的温度区域保持一定的停留时间,使得重金属氨络合物在高温区域吸收能量,配位键被破坏,实现重金属与氨的分离。氨气在高温下挥发,实现气液分离,同时溶液中的过量氢氧根与重金属反应生成沉淀使化学平衡向右移动,如此反复经过多级反应平衡之后,最终实现氨的彻底脱除。 挥发出的氨至塔顶冷凝器采用药剂进行吸收,形成高纯氨水(浓度16%以上)或铵盐产品,可直接回用于生产工艺或进行销售。废水由进水口至塔底的过程中氨氮浓度逐渐降低,至塔底出水口时降至10mg/L以下,塔底出水经与进塔废水换热后可达标排放或回用,也可以根据重金属含量情况进入金属回收系统对其中重金属进行回收。集成技术关键部分主要包括:重金属氨氮的络合与热解络合分子精馏技术、高性能专用塔内件设计技术、高温高碱阻垢分散技术、过程动态控制技术等。该技术是中国科学院过程工程研究所与北京赛科康仑环保科技有限公司联合开发的针对工业高浓度氨氮废水的资源化处理集成技术,项目先后申请知识产权20余项,取得的成果先后获得环保部环境保护科学技术奖一等奖、国家技术发明奖二等奖、环境友好型技术产品称号、国家重点环境保护实用技术等奖项,同时相关工程获评2014年度国家重点环境保护实用技术示范工程。技术已在钒、钼、镍、稀土、锆、铌钽等行业完成示范工程应用30余套,使相关企业的新鲜氨/铵消耗减少80%以上,氨氮废水污染物处理率、资源回收率≥99%,处理后水中氨氮稳定达到国家一级排放标准(≤15mg/L),同时累计实现经济效益超亿元。
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