硝酸/硝酸铵生产工艺中产生的氨氮废水回收处理方法

摘要

本发明公开了一种硝酸/硝酸铵生产工艺中产生的氨氮废水回收处理方法，分别采用精馏技术和离子交换技术将废水中的硝酸和硝酸铵分别回收，脱除酸和硝酸铵的水返回生产线，而分离出来的水可作为工业补充水，也可实现达标排放。本发明采用精馏-离子交换两步的新工艺，实现了从源头治理硝酸铵酸性废水，同时对目前用于终端污水处理的常规工艺进行了优化，可应用推广到整个化肥企业中，同时也研制的全厂清污分流技术、除氨的短程硝化技术、组合式除NH4-N技术，组成了可适应各种规模、各种浓度的氮肥企业采用的整套新工艺，使氮肥企业治污想少花钱，效果好，有收益的要求变为可能。先抓源头，后治末端的治污举措及相应的治污技术，无疑是污水零排放技术的全面新突破。

权利要求

1.一种硝酸/硝酸铵生产工艺中产生的氨氮废水回收处理方法，其特征在于：该回收处理方法包括以下步骤：（1）将硝酸生产工艺中排出的温度为150-165℃、硝酸浓度3%-5%的高温酸性废弃物通过管道引入到塔径φ1200、材质为316、1段填料层结构、填料选用TJC70型规整填料的精馏塔内，利用高温酸性废弃物中的硝酸蒸汽与水蒸汽的挥发差异分离出硝酸，即精馏塔塔顶排出硝酸浓度0.03-0.04%、温度为55-85℃的低浓度硝酸废水溶液；精馏塔塔底排出硝酸浓度为10%-20%、温度为50-90℃的浓缩硝酸溶液，该浓缩硝酸溶液返回硝酸生产系统；

（2）从精馏塔塔顶排出低浓度硝酸废水溶液与硝酸铵生产工艺中产生的硝态氮浓度为

500-1000ppm的硝态氮废水在混合槽内充分混合后，得混合液，然后让混合液进入离子交换塔进行净化处理，具体为：将混合液送入离子交换塔Ⅰ中，通过氢型树脂基团与水中的NH4+阳离子进行交换，吸收+ +

水中的NH4阳离子，交换出树脂基团中的H离子，分别得到稀硝酸和Ⅰ级处理液，稀硝酸作为离子交换塔Ⅰ循环再生液使用，Ⅰ级处理液则进入离子交换塔Ⅱ中，通过氢氧型树脂基团与水中的NO3－阴离子进行交换，吸收水中的NO3－阴离子，交换出树脂基团中的氢氧根离子，去除水中NO3－，得到浓度为4%-6%的硝酸铵溶液和达GB 26131《硝酸工业污染物排放标准》废水，废水直接排放或作为工业补充水再利用；

（3）将步骤（2）中所得硝酸铵溶液通过φ1500╳H4500、材质Q235-A钢衬胶、内填充椰壳活性碳的吸附过滤器除去金属离子和有机物后，返回硝酸铵生产工艺。

说明书

硝酸/硝酸铵生产工艺中产生的氨氮废水回收处理方法

技术领域

[0001] 本发明属于工业废水回收处理领域，涉及一种资源化回收处理硝酸/硝酸铵生产工艺中产生的氨氮废水的方法，具体地说是涉及一种采用精馏和离子交换相结合工艺从废水中回收硝酸和硝酸铵，并使处理后的水达到国家一级排放标准排放，也可作为工业补充水的一种废水处理方法。技术背景

[0002] 化肥工业是我国的支柱产业，在国民经济中具有重要的地位。但在化肥生产过程中不可避免的会产生氨氮废水。其中，传统的硝酸、硝酸铵生产工艺中产生的废水处理主要是采用曝气池进行好氧处理，此装置占地面积大、消耗能量多，处理成本高。废水经曝气池生物法处理后，水中还有氮元素，它主要以硝酸盐形式存在，且硝酸盐在处理后的水中超标，排放后可造成水体污染，对人体健康构成潜在的威胁。也有采用多相生物反应器对氨氮废水进行处理，但仅采用单一反应器装置的好氧处理工艺，也未能解决氨氮废水处理出水中硝酸盐污染的问题。

[0003] 硝铵生产工艺中产生的氨氮废水由于氨氮含量低、总量大，其处理具有相当的技术难度。国内硝铵生产工艺经历了数十年的发展，行业内氨氮废水处理技术未取得根本突破。中国公开专利CN02117883.6《一种化肥氨氮废水处理方法》公开了一种生化法,通过硝化和反硝化的过程，使污水中的氨氮降解。但此法基建投资大，运行成本高。操作条件苛刻，对进水水质有严格要求，如NH3-N指标就要求在600mg/L以下，COD指标要求在1200mg/L以下，因此应用范围狭窄。中国专利CN201010176871.0公开了《一种含氨氮废水的处理工艺》，它是一种强酸性阳离子交换树脂三柱串联回收氨氮的方法，该工艺的缺点是操作繁琐，解吸液浓度偏低，吸附效率差，而且只适合氨氮浓度较低（800mg/l）废水处理。也有采用空气吹脱法对氨氮废水进行刚处理，但该法的缺点是低温时吹脱效率低，填料容易结垢，且吹脱出的氨对大气环境会产生二次污染。

发明内容

[0004] 针对上述技术中投资大、能耗高、有二次污染等缺陷，本发明的目的是提供一种从硝酸、硝酸铵生产工艺中产生的含硝酸和硝酸铵废水中分别回收硝酸和硝酸铵，使处理后的水可直接返回生产装置作工业补充水，也可直接对外排放的方法，具有节能效果好、占地面积少，投资成本少、处理效果佳、适应范围广的优点。

[0005] 本发明资源化回收处理硝酸、硝酸铵生产程中产生的氨氮废水的工艺过程的过程是，分别采用精馏技术和离子交换技术将废水中的硝酸和硝酸铵分别回收，脱除酸和硝酸铵的水返回生产线，而分离出来的水可作为工业补充水，也可实现达标排放。

[0006] 本发明是通过以下技术方案来实现：

[0007] 一种硝酸/硝酸铵生产工艺中产生的氨氮废水回收处理方法包括以下步骤：

[0008] （1）将硝酸生产工艺中排出的高温酸性废弃物通过管道引入到精馏塔内，利用高温酸性废弃物中的硝酸蒸汽与水蒸汽的挥发差异分离出硝酸，即精馏塔塔顶排出低浓度硝酸废水溶液；精馏塔塔底排出浓缩硝酸溶液，该浓缩硝酸溶液返回硝酸生产系统；

[0009] （2）从精馏塔塔顶排出的低浓度硝酸废水溶液与硝酸铵生产工艺中产生的硝态氮废水在混合槽内充分混合后，得混合液，然后让混合液进入离子交换塔进行净化处理，具体为：

[0010] 将混合液送入离子交换塔Ⅰ中，通过氢型树脂基团与水中的NH4+阳离子进行交换，吸收水中的NH4+阳离子，交换出树脂基团中的H+离子，分别得到稀硝酸和Ⅰ级处理液，稀硝酸作为离子交换塔Ⅰ循环再生液使用，Ⅰ级处理液则进入离子交换塔Ⅱ中，通过氢氧型树脂基团与水中的NO3－阴离子进行交换，吸收水中的NO3－阴离子，交换出树脂基团中的氢氧根离子，去除水中NO3－，得到硝酸铵溶液和达GB 26131《硝酸工业污染物排放标准》废水，废水直接排放或作为工业补充水再利用；

[0011] （3）将步骤（2）中所得硝酸铵溶液通过吸附过滤器除去金属离子和有机物后，返回硝酸铵生产工艺。

[0012] 所述步骤（1）中高温酸性废弃物温度为150-165℃，硝酸浓度3%-5%。

[0013] 所述步骤（1）中精馏塔采用塔径φ1200，材质为316，1段填料层结构；填料选用TJC70型规整填料。

[0014] 所述步骤（1）中精馏塔塔顶排出的低浓度硝酸废水溶液硝酸浓度0.03-0.04%，温度为55-85℃。

[0015] 所述步骤（1）精馏塔塔底排出的浓缩硝酸溶液硝酸浓度为10%-20%，温度为50-90℃。

[0016] 所述步骤（2）中硝态氮废水其硝态氮浓度为500-1000ppm。

[0017] 所述步骤（2）中硝酸铵溶液浓度为4%-6%。

[0018] 所述步骤（3）中吸附过滤器φ1500╳H4500，材质Q235-A钢衬胶，内填充椰壳活性碳。

[0019] 本发明提供了一种能综合治理硝酸、硝酸铵氨氮废水的新工艺。采用精馏-离子交换两步的新工艺，实现了从源头治理硝酸铵酸性废水，同时对目前用于终端污水处理的常规工艺进行了优化，可应用推广到整个化肥企业中，同时也研制的全厂清污分流技术、除氨的短程硝化技术、组合式除NH4-N技术，组成了可适应各种规模、各种浓度的氮肥企业采用的整套新工艺，使氮肥企业治污想少花钱，效果好，有收益的要求变为可能。先抓源头，后治末端的治污举措及相应的治污技术，无疑是污水零排放技术的全面新突破。

[0020] 本发明的另一个优点在于不但回收硝酸和硝酸铵，同时也回收了的本应排放的废水。还大节约治污投资费用，该技术的成功应用，标志我国氮肥行业排污水零排放目标又迈出一大步。

[0021] 本发明的另一个优点在于硝酸、硝酸铵生产过程产生生产污水零排放技术的全机突破，不仅为我国硝酸、硝酸铵生产企业实现节能环保提供了技术支持，而且使氮肥企业治污既要少花钱还要效果好的要求变为可能。新治污技术不但效果好，投资也省，同相同规模企业治污投资相比，节省一次性投资近千万元。

附图说明

[0022] 图1本发明工艺流程示意图

[0023] 图中：1.精馏塔；2.混合槽；3.离子交换塔Ⅰ；4.离子交换塔Ⅱ；5.吸附过滤器。具体实施方案

[0024] 下面，结合附图详细介绍本发明具体实施方案，同时结合对比例对本发明的优点进行进一步阐述。

[0025] 实施例1

[0026] 某硝酸、硝酸铵生产工艺中排放的废水量为22吨/小时，硝酸含量为5%，硝态氮含量为871ppm。

[0027] （1）如图1所示，将硝酸生产工艺中排出的高温酸性废弃物（该高温酸性废弃物进入精馏塔入口其温度为165℃，硝酸浓度为5%）通过管道引入到精馏塔1内，利用高温酸性废弃物中的硝酸蒸汽与水蒸汽的挥发差异分离出硝酸，即精馏塔1塔顶排出低浓度硝酸废水溶液；精馏塔1塔底排出浓缩硝酸溶液（又称塔尾水），该浓缩硝酸溶液返回硝酸生产系统；如表1所示，低浓度硝酸废水溶液硝酸浓度0.04%，温度为78℃；浓缩硝酸溶液硝酸浓度为
20%，温度为83℃。

[0028] （2）从精馏塔1塔顶排出低浓度硝酸废水溶液与硝酸铵生产工艺中产生的硝态氮废水在混合槽2内充分混合后，得混合液，将混合液送入离子交换塔Ⅰ3中，通过氢型树脂基团与水中的NH4+阳离子进行交换，吸收水中的NH4+阳离子，交换出树脂基团中的H+离子，分别得到稀硝酸和Ⅰ级处理液，稀硝酸作为离子交换塔Ⅰ3循环再生液使用，Ⅰ级处理液则进入离子交换塔Ⅱ4中，通过氢氧型树脂基团与水中的NO3－阴离子进行交换，吸收水中的NO3－阴离子，交换出树脂基团中的氢氧根离子，去除水中NO3－，得到硝酸铵溶液和达GB 26131《硝酸工业污染物排放标准》废水，废水直接排放或作为工业补充水再利用；

[0029] （3）将步骤（2）中所得硝酸铵溶液通过吸附过滤器除去金属离子和有机物后，返回硝酸铵生产工艺。

[0030] 前述精馏塔1采用塔径φ1200，材质为316，1段填料层结构；填料选用TJC70型规整填料。

[0031] 前述吸附过滤器5φ1500╳H4500，材质Q235-A钢衬胶，内填充椰壳活性碳。

[0032] 采用本发明工艺处理该排放废水后：其中精馏塔回收硝酸工段见下表1，经离子交换塔Ⅰ和Ⅱ回收硝酸铵工段见下表2，得到浓度为5.19%的硝酸铵溶液，再经吸附过滤器处理后返回硝酸铵生产线；经净化后的废水可直接排放或作为工业用补充水。

[0033]  表1 酸性蒸汽精馏系统运行指标

[0034]。

[0035] 表2 离子交换法运行指标

[0036]