氨氮废水处理
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赛科康仑氨氮废水资源化处理技术
 
 
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工艺基础

     中国科学院过程工程研究所是我国专门从事资源清洁生产研究的机构,在中国工程院院士张懿研究员的直接领导下,过程所在国内率先提出了“源头治理”、“废弃物资源化”和“废水零排放”的三废治理模式。除了采用低污染/无污染的清洁生产工艺改造传统工艺外,在废水治理方法上,彻底改变了传统“达标排放”的治理模式,通过开发新工艺、新过程或新设备,最大限度地从废水中回收资源,并最大可能开发废水零排放的工艺技术,使治理过程具有环境-经济双重效益。北京赛科康仑环保科技有限公司是中国科学院过程工程研究所的高浓度氨氮废水资源化处理技术是在国内唯一独家授权推广单位与工程承接单位。
      氨氮污染物作为我国水体污染继COD之后的第二项约束性控制指标,是我国“十二五”期间污染物控制重点。在国家863计划和国家水污染控制重大科技专项的支持下,中科院过程所与行业优势单位集成多项原创性科研成果研究开发出“高浓氨氮废水资源化处理”的全过程工艺、研制出工业化处理设备、建成投运示范工程。入选国家工信部、科技部、环保部发布的《国家鼓励发展的重大环保技术装备目录(2014年版)》。
高浓度氨氮废水资源化处理技术已在钒、钼、镍、稀土、锆、铌钽等行业完成示范工程应用,使相关企业的新鲜氨消耗减少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),最低达到5mg/L以下。在实现环境达标的同时,取得了良好的经济效益,并获得:
1) 2013 年度国家技术发明二等奖
2) 2012 年度环保部科技进步一等奖(总排名第一)
3) 2014 年国家重点环境保护实用技术
4) 2014 年国家重点环境保护示范工程
5 )  2013 年中国环境学会“环境友好型技术产品”
6 )  工信部、环保部、科技部《国家鼓励发展的重点环保装备》及依托单位
       该技术的工艺和装备实现了高浓度氨氮废水的资源化处理和规模应用,创新性强,具有自主知识产权。经查新,截至2011年底,该技术在国内外文献未见报道。

       北京赛科康仑环保科技有限公司作为中国科学院过程工程研究所氨氮废水处理技术的独家授权推广单位,在工程实施过程中,针对用户的需要,在中科院过程所技术的基础上进行二次开发,在降低设备成本、提高操作自动化程度等方面取得了一系列突破,申请国家专利和软件著作权80余项,使得这一国际领先的技术得到真正的实用化,为我国有色冶金行业污染减排提供了重要的技术支撑。公司现有专职工程技术人员50余人,另有专业设计团队、设备加工厂等工程配套条件。具有工程设计资质、工程承包资质、废水处理设施运营资质等专业资质,并通过ISO9001、ISO14001等质量控制体系认证。康仑公司秉承质量与信誉是企业立足之本的理念,不惜人力物力,将全部项目都打造成为示范工程,自成立以来已承接废水处理工程项目40余项,全部一次开车即达到设计要求,且稳定运行至今,得到客户的高度评价。

 

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工艺原理

 

       目前,处理含氨废水的方法主要有:汽提精馏回收或高空排放、直接蒸发、离子交换回收、折点加氯氧化或生物硝化。其中离子交换回收和折点加氯氧化因具有投资大、处理费用高等缺点,所以很少被使用。大量研究表明,汽提精馏法处理高浓度氨水效果好,而且可以分别从废水中资源化回收其中的氨和盐,制备高纯浓氨水和盐产品,进而提高了企业环保设施的经济效益、降低运行成本。
       汽提精馏技术回收水中氨的物理化学原理是基于氨与水分子挥发度的差异,通过在脱氨塔内进行数十次气液相平衡,将氨以分子氨的形式从水中分离,然后以氨水或液氨的形式进行回收。对大部分冶金企业而言,氨是以中和剂、沉淀剂等形式被添加到生产体系中,汽提精馏技术直接将废水中的氨回收成符合企业生产用的高浓度氨水,既保护环境,又回收资源。
       整个氨氮的去除过程涉及气、液、固的三相,络合平衡、溶解平衡、反应平衡。脱氨系统必须从热力学、动力学两个方面分别开展研发,才能保证氨氮的稳定、低耗达标。通过反应热力学研究和反应条件配置确保处理后的氨氮浓度≤15mg/L,通过反应动力学研究和反应器优化设计,保证反应速率,减少停留时间、缩小反应器设备投资。
      为了有效解决重金属和氨的络合问题,我们系统研究了金属离子与氨的络合热力学和解络合动力学,并据此建立了可以定量模拟解络合的模拟软件,处理过程如下图示意:

 

      此外,从有色冶金废水水质信息来看,废水中盐组分复杂,容易结垢。若使用石灰等碱源作为碱性添加剂,更容易产生塔内件结垢问题。本课题组经过深入研究发现,造成塔内件结垢的原因主要有以下几点:
⑴有些塔采用的塔板主要是我国二三十年前开发的老式塔板,如泡罩塔、筛板塔等,由于自身结构原因,塔板的抗结垢能力非常弱;
⑵在使用过程中,未使用阻垢剂或采取其它阻垢措施。
      为了解决塔内件的结垢问题,中国科学院过程工程研究所从2000年开始进行技术攻关,重点从工艺、设备和药剂入手,预防塔内件结垢。为了检验研究成果的可靠性,我们先后用15个行业40余个公司(广东致远、衢州华友、吉恩镍业、湖南邦普、江钨世泰科、江西金世纪等)的实际生产废水进行了长期试验,结果表明,塔内件的清洗周期可由1个月延长到1年以上。概括而言,我们的研究成果主要包括:
1)  开发了具有高抗垢、高通量系列塔内件,针对不同进水水质优化配置后,其在过饱和度为200%的条件下清洗周期超过6个月(传统结构为20-30天);
2) 开发了一种适合碱性条件下阻垢的阻垢剂,使得过饱和度为300%的碳酸钙溶液不结晶,并研制出了配套的阻垢剂自动投加装置;
3)  在废水进入脱氨塔前采用阻垢组合工艺(反应器死区流场优化设计、高温高碱阻垢剂、高频电磁场强化等)对废水进行处理,改变废水中易结垢物质的晶体生成、生长动力学及晶体结垢,最大限度的防控结晶结垢,避免其附着到脱氨塔内部,保证设备的连续稳定运行;
4) 调整脱氨塔的前后段工艺流程,进一步降低塔内结垢的可能性。

荣获2014年国家重点环境保护实用技术及示范工程

 

 

高浓度氨氮资源化处理最新示范工程业绩单
(截止于2016年09月)
序号项目名称设计废水处理规模废水来源废水氨氮初始浓度废水处理后的氨氮含量投运时间
1江铜集团-德兴铜矿180吨/天钼铼冶炼50~70 g/L< 15 mg/L
其他污染物优于地表水三级标准
2016年
在建
2浙江宁波金和锂电材料有限公司400吨/天三元电池材料生产5~10 g/L< 15 mg/L2015年
3江苏当升材料科技有限公司400吨/天三元电池材料生产1~10g/L零排放2016年
在建
4浙江诸暨帕瓦新能源有限公司
(1期)
400吨/天电池三元材料3~8 g/L< 15 mg/L2015年
5浙江诸暨帕瓦新能源有限公司
(2期)
400吨/天电池三元材料3~8 g/L< 15 mg/L2016年
在建
6江门市长顺优美科实业有限公司
(1期)
400吨/天球镍生产8~16 g/L< 15 mg/L2009年
7吉恩镍业股份有限公司150吨/天镍、钒生产1~8 g/L< 15 mg/L2010年
8湖南邦普循环科技有限公司
(1期)
400吨/天镍钴废料、三元电池材料生产3~9 g/L< 15 mg/L2011年
9江门市长优实业有限公司
(2期)
400吨/天三元材料8~16 g/L< 10 mg/L2012年
10湖南海纳新材料有限公司200吨/天球钴、三元~30 g/L< 15 mg/L2013年
11东方钽业股份有限公司能源分公司300+500吨/天三元电池材料3~8 g/L< 15 mg/L2013年
12江钨世泰科钨品有限公司260+300吨/天APT钨产品5~30 g/L< 15 mg/L2014年
13衢州华友钴新材料有限公司
(1期)
650吨/天钴、三元材料~4.5g/L< 10 mg/L2014年
14衢州华友钴新材料有限公司
(2期)
1500吨/天钴、三元材料5~10g/L< 10 mg/L2015年
15五矿金瑞科技 金驰能源400吨/天电池三元材料~5 g/L< 15 mg/L2014年
16海赛(天津)特种材料有限公司400吨/天锆材料生产2~12 g/L< 25 mg/L2005年.
17葫芦岛虹京钼业有限公司200吨/天钒、钼生产5~20 g/L< 25 mg/L2006年.
18葫芦岛辉宏有色金属有限公司150吨/天钒、铬生产5~20 g/L< 25 mg/L2007年.
19福建天宝钼业有限公司300吨/天钼生产5~12 g/L< 15 mg/L2008年.
20江西金世纪新材料股份有限公司400吨/天稀土生产1~40 g/L< 15 mg/L2011年
21广东致远新材料有限公司50吨/天铌、钽生产8~12 g/L< 10 mg/L2012年
22陕西金堆城钼业股份有限公司100吨/天钼冶炼10 g/L< 15 mg/L2012年
23湖北大冶有色金属集团150吨/天铜、贵金属生产~65 g/L< 15 mg/L2013年
24江西晶安高科技股份有限公司450吨/天锆冶炼~15 g/L< 15 mg/L2013年
25中核集团272厂450吨/天5~30 g/L< 15 mg/L2014年
26嘉兴德达资源循环利用有限公司180吨/天含铜废料5~< 10 mg/L2015年
27湖南邦普循环科技有限公司
(2期)
600吨/天镍、钴生产3~9 g/L< 8 mg/L2015年
28湖南雅城新材料发展有限公司200吨/天球钴、三元生产~20 g/L< 15 mg/L2015年
29赣县世瑞新材料有限公司120吨/天废水+含氨废气APT钨材料生产~15 g/L< 15 mg/L2015年
30海盛集团 赣州海龙钨钼有限公司175吨/天废水+含氨废气APT钨材料生产~15 g/L< 15 mg/L2015年
31赣州801钨业184吨/天废水+含氨废气APT钨材料生产~20 g/L< 15 mg/L回收氯化铵2016年
在建
32北方稀土
包头新达茂稀土有限公司
1600吨/天稀土冶炼~15 g/L< 15 mg/L2016年
在建
33江门市长优实业有限公司
(3期)
400吨/天三元材料8~16 g/L< 10 mg/L2016年
在建