高浓度硫酸铵废水零排放工艺应用
秦鸣飞 华益萍 李强
摘要：本文通过分析我国高浓度硫酸铵处理的背景与现状，探究了高浓度硫酸铵废水零排放的具体工艺应用。
关键词：高浓度；硫酸铵；废水；零排放；工艺应用
中图分类号：X703 文献标识码：A 文章编号：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 我国关于高浓度硫酸铵处理的背景与现状
在环保以及可持续发展理念下，关于氨氮废水的处理，既要实现高效的环境治理目的，又要防止再次污染，并对氨资源进行合理回收。等关于高浓度硫酸铵的处理方式，仅仅运用一种很难实现国家排放要求，需要结合实际状况，整合多种排放工艺，实现合理的运用，进而逐渐达到我国排放的标准1。
2 高浓度硫酸铵废水零排放工艺的具体应用
（NH4）2SO4可以在农业领域作为肥料进行运用，并迎合了不同土壤与农作物的需求。然而如果在工业领域，高浓度的（NH4）2SO4废水不进行处理直接进行排放很容易引起较为严峻的污染状况。对此，需要遵循零排放理念，运用合理的排放工艺，进而实现高浓度（NH4）2SO4废水的有效处理。面对某项目中氨气洗涤系统出现的（NH4）2SO4废水中氨氮含量不合格的情况，可以运用汽提法与蒸发法来实现硫酸铵的预处理环节，让氨氮的含量下降为200ppm，使其符合处理厂深入处理的水质需求。
2.1 废水零排放的具体工艺环节
某项目中氨气洗涤系统形成的（NH4）2SO4废水，其处理量是91l kg/h，温度是40℃，压力为0.3 MPa（G）。
一方面，蒸发法的运用。该方式运用的是并流二效的蒸发模式，并有着独特的优势。体现在不同效间能够不运用泵输送溶液，进而使得能耗与动设备的投入得到有效降低。（NH4）2SO4溶液经过蒸发的方式可以把废水分解成（NH4）2SO4成品与水，进而能够有效实现减少废水氨氮含量的目标。在蒸发系统中，其主要作用在于将废水里10%浓度（NH4）2SO4进行浓缩，提升溶液浓度，从而发挥增浓废水的效果。在硫酸铵储槽里氨气洗涤系统实现废水的储存，通过硫酸铵溶液泵进行加压，然后经过预热器进行加热之后到达一效蒸发器的蒸发室2。其中蒸汽进入加热室壳的侧面，对浓缩硫酸铵废水进行加热。经过一效蒸发器而形成的完成液，然后到达二效蒸发器的蒸发室。对蒸汽加热时运用一效蒸发器里的二次蒸汽。通过加热蒸发之后，最后形成的（NH4）2SO4溶液浓度是60wt%。对于一效蒸发器而言，其中的冷凝水在预热器里面实现和原料液进行换热以后返回到生产系统回用。通过二效蒸发器的冷凝水和形成的二次蒸汽经过冷凝以后一起被输送到冷凝水槽3，经过水处理系统进行处理。一效蒸发取得的浓缩液进入二效加热实现对（NH4）2SO4的进一步浓缩。其浓缩液通过二效出料泵到达增稠器，然后逆流回到（NH4）2SO4储槽，实现进一步的循环。晶体进入离心机，通过离心分离母液返回到二效加热器中，（NH4）2SO4结晶进入流化床干燥器，经过干燥以后硫酸铵成为成品。其中硫化床的抽风系统夹有少量的（NH4）2SO4固体颗粒的热空气，可通过旋风分离收尘器实现硫酸铵粉尘的回收。部分无法回收的粉尘进入水浴除尘器进一步回收，尾气通过引风机进行放空，洗液通过洗水泵输入到硫酸铵溶液系统进行进一步处理。
还有，三效蒸发的使用。三效蒸发器主要是三个互相连接的蒸发设备，通过低温加热的方式进入第一效，并对里面的废液进行加热，出现的过多热蒸汽进入第二效实现蒸汽的加热，这时需要比前面更低的温度进行蒸发，并持续到最后一效。第一效中的凝水直接进行原液换热后直接回用，二三效凝水进行聚集之后降温进入水处理系统进行淡化处理。高浓度硫酸铵可以运用该方式实现零排放。虽然获得一定的效果，然而也出现一些问题。例如其废水处理的成本较高，由于全部设备在运行环节中受到严重的腐蚀，其寿命较短，因此选择设备时应该注意其抗腐蚀能力。等问题。
另一方面，汽提法的运用。运用蒸汽汽提的方法可以把氨汽提到塔的上面，通过冷凝以后部分成为产品氨水被取出来，可以把塔下部溶液里氨氮含量下降为低于200 ppm，进而实现（NH4）2SO4废水的预处理。相比较蒸发的方式，这种方式能够有效减少蒸汽的运用量，使得能耗减少。在硫酸铵储槽里进行储存的26wt%的硫酸铵废水通过硫酸铵溶液泵进行加压之后，和NaOH溶液在混合器里面实现混合以及形成反应效果，并形成成Na2SO4与氨水。经过反应之后的溶液在进料换热器里面进行加热并达到90℃，进入蒸汽汽提塔。塔顶部的冷凝器运用循环冷却水作为冷剂，在塔的下部运用0.6 MPa（G）的蒸汽汽提的方式，使氨汽到达塔上面的冷凝器里面实现冷凝。接着通过流罐从回流泵加压到0.7MPa（G），其中一部分冷却氨水回流到汽提塔，另一部分用产品的方式被取出。取出的氨水浓度是20wt%，通过氨水冷却器进行冷却之后被输送到回收氨水储罐中。汽提塔下面是Na2SO4水溶液，经过塔底泵加压到0.6 MPa（G）之后，和反应之后的溶液在进料换热器里面实现换热进而被排出。通过汽提塔汽提以后，硫酸铵废水被划分成塔上面的20wt%的氨水产品与塔下面的Na2SO4溶液，其包含氨氮的量低于200 ppm。因为对该废水需要进行严格的控制，其含量小于或者等于20 ppm的时候能够被直接排出。因此，塔下面的Na2SO4溶液还应该输送到污水处理厂，运用生物的方式来深入处理。
2.2 通过经济层面比较展开全面研究
为了方便计算，把该两种方案的管道、电气和仪表等费用都进行一样的处理，其工厂年运行时间是8000h。
原料成本方面。汽提法运用48wt%的NaOH溶液实现硫酸铵废水的处理，一年的消耗量为2632t，大约是197.4万元。该方式可以实现废水的直接蒸发与浓缩，因而其原料的成本是0。第二，经济收益方面。通过对两种方式的经济研究与对比，其中蒸发法处理的硫酸铵废水的年成本大约是103.47万元，但是汽提法因为原料NaOH消耗的提升，因而成本达到260.75万元。还有，因为汽提法经过处理之后的硫酸钠废水还需要经过污水处理厂进行处理，费用是每吨1.5元，综合起来，具体成本是262.35万元。
综合副产品的效益以及不同方案的投入与产出，进一步获得蒸发法与汽提法在年经济效益方面分别是4.60万元与6.05万元。起到然而，年经济效益不高，且这两种方案比较接近，同时结合设备以及能耗、经济作用等层面，汽提法在这一项目中处置硫酸铵废水较为恰当有效，拥有良好的经济性。运用蒸发法和汽提法来对硫酸铵废水进行处理，能够让氨氮含量减少为200ppm，进而实现处理废水的作用，并逐渐达到零排放的目的，并形成相应的硫铵或氨水的副产品，起到双重的作用。
注释
1周洋，许颖.燃煤电厂FGD系统脱硫废水零排放工艺应用现状研究[J].广东化工，2016，43（11）：140-142.
2杨德敏，王兵，李永涛，任宏洋.过硫酸铵氧化处理高浓度含硫废水的研究[J].石油化工，2012，41（01）：87-91.
3梁嘉勝.基于“零排放”技术的污水控制工艺浅析[J].科技经济导刊，2017（31）：75.
收稿日期：2018-04-19
作者简介：秦鸣飞，现工作于浙江华友钴业股份有限公司。
摘要：本文通过分析我国高浓度硫酸铵处理的背景与现状，探究了高浓度硫酸铵废水零排放的具体工艺应用。
关键词：高浓度；硫酸铵；废水；零排放；工艺应用
中图分类号：X703 文献标识码：A 文章编号：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 我国关于高浓度硫酸铵处理的背景与现状
在环保以及可持续发展理念下，关于氨氮废水的处理，既要实现高效的环境治理目的，又要防止再次污染，并对氨资源进行合理回收。等关于高浓度硫酸铵的处理方式，仅仅运用一种很难实现国家排放要求，需要结合实际状况，整合多种排放工艺，实现合理的运用，进而逐渐达到我国排放的标准1。
2 高浓度硫酸铵废水零排放工艺的具体应用
（NH4）2SO4可以在农业领域作为肥料进行运用，并迎合了不同土壤与农作物的需求。然而如果在工业领域，高浓度的（NH4）2SO4废水不进行处理直接进行排放很容易引起较为严峻的污染状况。对此，需要遵循零排放理念，运用合理的排放工艺，进而实现高浓度（NH4）2SO4废水的有效处理。面对某项目中氨气洗涤系统出现的（NH4）2SO4废水中氨氮含量不合格的情况，可以运用汽提法与蒸发法来实现硫酸铵的预处理环节，让氨氮的含量下降为200ppm，使其符合处理厂深入处理的水质需求。
2.1 废水零排放的具体工艺环节
某项目中氨气洗涤系统形成的（NH4）2SO4废水，其处理量是91l kg/h，温度是40℃，压力为0.3 MPa（G）。
一方面，蒸发法的运用。该方式运用的是并流二效的蒸发模式，并有着独特的优势。体现在不同效间能够不运用泵输送溶液，进而使得能耗与动设备的投入得到有效降低。（NH4）2SO4溶液经过蒸发的方式可以把废水分解成（NH4）2SO4成品与水，进而能够有效实现减少废水氨氮含量的目标。在蒸发系统中，其主要作用在于将废水里10%浓度（NH4）2SO4进行浓缩，提升溶液浓度，从而发挥增浓废水的效果。在硫酸铵储槽里氨气洗涤系统实现废水的储存，通过硫酸铵溶液泵进行加压，然后经过预热器进行加热之后到达一效蒸发器的蒸发室2。其中蒸汽进入加热室壳的侧面，对浓缩硫酸铵废水进行加热。经过一效蒸发器而形成的完成液，然后到达二效蒸发器的蒸发室。对蒸汽加热时运用一效蒸发器里的二次蒸汽。通过加热蒸发之后，最后形成的（NH4）2SO4溶液浓度是60wt%。对于一效蒸发器而言，其中的冷凝水在预热器里面实现和原料液进行换热以后返回到生产系统回用。通过二效蒸发器的冷凝水和形成的二次蒸汽经过冷凝以后一起被输送到冷凝水槽3，经过水处理系统进行处理。一效蒸发取得的浓缩液进入二效加热实现对（NH4）2SO4的进一步浓缩。其浓缩液通过二效出料泵到达增稠器，然后逆流回到（NH4）2SO4储槽，实现进一步的循环。晶体进入离心机，通过离心分离母液返回到二效加热器中，（NH4）2SO4结晶进入流化床干燥器，经过干燥以后硫酸铵成为成品。其中硫化床的抽风系统夹有少量的（NH4）2SO4固体颗粒的热空气，可通过旋风分离收尘器实现硫酸铵粉尘的回收。部分无法回收的粉尘进入水浴除尘器进一步回收，尾气通过引风机进行放空，洗液通过洗水泵输入到硫酸铵溶液系统进行进一步处理。
还有，三效蒸发的使用。三效蒸发器主要是三个互相连接的蒸发设备，通过低温加热的方式进入第一效，并对里面的废液进行加热，出现的过多热蒸汽进入第二效实现蒸汽的加热，这时需要比前面更低的温度进行蒸发，并持续到最后一效。第一效中的凝水直接进行原液换热后直接回用，二三效凝水进行聚集之后降温进入水处理系统进行淡化处理。高浓度硫酸铵可以运用该方式实现零排放。虽然获得一定的效果，然而也出现一些问题。例如其废水处理的成本较高，由于全部设备在运行环节中受到严重的腐蚀，其寿命较短，因此选择设备时应该注意其抗腐蚀能力。等问题。
另一方面，汽提法的运用。运用蒸汽汽提的方法可以把氨汽提到塔的上面，通过冷凝以后部分成为产品氨水被取出来，可以把塔下部溶液里氨氮含量下降为低于200 ppm，进而实现（NH4）2SO4废水的预处理。相比较蒸发的方式，这种方式能够有效减少蒸汽的运用量，使得能耗减少。在硫酸铵储槽里进行储存的26wt%的硫酸铵废水通过硫酸铵溶液泵进行加压之后，和NaOH溶液在混合器里面实现混合以及形成反应效果，并形成成Na2SO4与氨水。经过反应之后的溶液在进料换热器里面进行加热并达到90℃，进入蒸汽汽提塔。塔顶部的冷凝器运用循环冷却水作为冷剂，在塔的下部运用0.6 MPa（G）的蒸汽汽提的方式，使氨汽到达塔上面的冷凝器里面实现冷凝。接着通过流罐从回流泵加压到0.7MPa（G），其中一部分冷却氨水回流到汽提塔，另一部分用产品的方式被取出。取出的氨水浓度是20wt%，通过氨水冷却器进行冷却之后被输送到回收氨水储罐中。汽提塔下面是Na2SO4水溶液，经过塔底泵加压到0.6 MPa（G）之后，和反应之后的溶液在进料换热器里面实现换热进而被排出。通过汽提塔汽提以后，硫酸铵废水被划分成塔上面的20wt%的氨水产品与塔下面的Na2SO4溶液，其包含氨氮的量低于200 ppm。因为对该废水需要进行严格的控制，其含量小于或者等于20 ppm的时候能够被直接排出。因此，塔下面的Na2SO4溶液还应该输送到污水处理厂，运用生物的方式来深入处理。
2.2 通过经济层面比较展开全面研究
为了方便计算，把该两种方案的管道、电气和仪表等费用都进行一样的处理，其工厂年运行时间是8000h。
原料成本方面。汽提法运用48wt%的NaOH溶液实现硫酸铵废水的处理，一年的消耗量为2632t，大约是197.4万元。该方式可以实现废水的直接蒸发与浓缩，因而其原料的成本是0。第二，经济收益方面。通过对两种方式的经济研究与对比，其中蒸发法处理的硫酸铵废水的年成本大约是103.47万元，但是汽提法因为原料NaOH消耗的提升，因而成本达到260.75万元。还有，因为汽提法经过处理之后的硫酸钠废水还需要经过污水处理厂进行处理，费用是每吨1.5元，综合起来，具体成本是262.35万元。
综合副产品的效益以及不同方案的投入与产出，进一步获得蒸发法与汽提法在年经济效益方面分别是4.60万元与6.05万元。起到然而，年经济效益不高，且这两种方案比较接近，同时结合设备以及能耗、经济作用等层面，汽提法在这一项目中处置硫酸铵废水较为恰当有效，拥有良好的经济性。运用蒸发法和汽提法来对硫酸铵废水进行处理，能够让氨氮含量减少为200ppm，进而实现处理废水的作用，并逐渐达到零排放的目的，并形成相应的硫铵或氨水的副产品，起到双重的作用。
注释
1周洋，许颖.燃煤电厂FGD系统脱硫废水零排放工艺应用现状研究[J].广东化工，2016，43（11）：140-142.
2杨德敏，王兵，李永涛，任宏洋.过硫酸铵氧化处理高浓度含硫废水的研究[J].石油化工，2012，41（01）：87-91.
3梁嘉勝.基于“零排放”技术的污水控制工艺浅析[J].科技经济导刊，2017（31）：75.
收稿日期：2018-04-19
作者简介：秦鸣飞，现工作于浙江华友钴业股份有限公司。
