一种用于处理钛白工业废水的浓氨精馏装置.pdf

本发明涉及一种用于处理钛白工业废水的浓氨精馏装置，它包括预热器和汽提脱氨塔，所述汽提脱氨塔包括塔釜，所述塔釜从上往下分为精馏段、废水进料段、提留分离段和残液分离段，在所述塔釜内部设有穿流式塔板，在所述穿流式塔板上设有板式气体分离膜，在所述塔釜底部设有废水出口，在所述塔釜外部下方侧面设有高温蒸汽入口。本发明成本较低，氨氮转化效率高，处理后的废水无二次污染。

权利要求书
1.  一种用于处理钛白工业废水的浓氨精馏装置，其特征在于：它包括预热器（1）和汽提脱氨塔（2），所述汽提脱氨塔（2）包括塔釜（3），所述塔釜（3）从上往下分为精馏段（4）、废水进料段（5）、提留分离段（6）和残液分离段（7），在所述塔釜（3）外部侧面设有进水管（8），在所述进水管（8）上部设有三个进水口（9），在所述塔釜（3）外部侧面另设有氨水回流管（10），在所述塔釜（3）内部设有穿流式塔板（11），在所述穿流式塔板（11）上设有板式气体分离膜（12），所述穿流式塔板（11）由S型塔板基体（13）组成，在所述S型塔板基体（13）上设有传质孔（14），在所述塔釜（3）顶部设有氨气出口（15），在所述塔釜（3）底部设有废水出口（16），在所述塔釜（3）外部下方侧面设有高温蒸汽入口（17）。

2.  根据权利要求1所述的用于处理钛白工业废水的浓氨精馏装置，其特征在于：在所述塔釜（3）上部外侧设有温度表（18）和压力表（19）。

3.  根据权利要求1所述的用于处理钛白工业废水的浓氨精馏装置，其特征在于：在所述塔釜（3）下部外侧设有第一液位计（20）和第二液位计（21）。

4.  根据权利要求1所述的用于处理钛白工业废水的浓氨精馏装置，其特征在于：在所述塔釜（3）上部设有上部视镜（22），在所述塔釜（3）下部设有下部视镜（23）。

5.  根据权利要求1所述的用于处理钛白工业废水的浓氨精馏装置，其特征在于：在所述塔釜（3）旁设有预热器（1），所述预热器（1）通过管道与所述汽提脱氨塔（2）相连。

6.  根据权利要求1所述的用于处理钛白工业废水的浓氨精馏装置，其特征在于：所述板式气体分离膜（12）的膜壁孔径为0.1nm-0.5nm。

说明书一种用于处理钛白工业废水的浓氨精馏装置
技术领域
本发明涉及一种精馏装置，具体涉及一种处理钛白工业废水的浓氨精馏装置。
背景技术
钛白粉（TiO2）是一种应用广泛、用量巨大的无机颜料或催化剂，是一种大吨位的化工原料产品，作为脱硝催化剂钛白粉的生产，始终伴随着大量废水处理问题。由于钛白粉生产过程中所排放的废水废渣成分复杂且杂质多，最主要的是酸性废水，内含悬浮物、氨氮等；另外包括烟尘、二氧化硫、硫酸雾及固体锅炉渣、粉煤灰、硫酸亚铁及含水石膏泥等等。在生产工艺中，为了能使资源达到合理利用及废水达标排放，必须选择一种行之有效的废水处理方法。
氨氮是控制水体含氮有机物污染和保护水生态系统的一个关键水质指标，钛白粉工业废水的氨氮出水浓度在6000-20000mg/L，过量氨氮排入水体将导致水体富营养化，降低水体观赏价值，并且被氧化生成的硝酸盐和亚硝酸盐还会影响水生生物甚至人类的健康。
目前工业废水比较普遍使用的氨氮处理方法包括生物硝化/反硝化工艺、氨吹脱工艺、折点加氯氧化工艺法、反渗透膜工艺以及离子交换法等。但实现上述方法由于投资成本巨大，维护较为复杂且运行费用较高，对环境造成二次污染等因素较少用于大规模工业污水处理 工程。常规氨氮吹脱工艺受水体内pH浓度及温度影响较大，当水体内pH值小于11.5时，其游离态氨氮转化效率降低，无法起到很好的降解效果，有一定的工程局限。
发明内容
发明目的：本发明的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种成本较低，氨氮转化效率高，处理后的废水无二次污染的处理钛白工业废水的浓氨精馏装置。
技术方案：为了解决上述技术问题，本发明所述的一种用于处理钛白工业废水的浓氨精馏装置，它包括预热器和汽提脱氨塔，所述汽提脱氨塔包括塔釜，所述塔釜从上往下分为精馏段、废水进料段、提留分离段和残液分离段，在所述塔釜外部侧面设有进水管，在所述进水管上部设有三个进水口，在所述塔釜外部侧面另设有氨水回流管，在所述塔釜内部设有穿流式塔板，在所述穿流式塔板上设有板式气体分离膜，所述穿流式塔板由S型塔板基体组成，在所述S型塔板基体上设有传质孔，在所述塔釜顶部设有氨气出口，在所述塔釜底部设有废水出口，在所述塔釜外部下方侧面设有高温蒸汽入口。
在所述塔釜上部外侧设有温度表和压力表。
在所述塔釜下部外侧设有第一液位计和第二液位计。
在所述塔釜上部设有上部视镜，在所述塔釜下部设有下部视镜。
在所述塔釜旁设有预热器，所述预热器通过管道与所述汽提脱氨塔相连。
所述板式气体分离膜的膜壁孔径为0.1nm-0.5nm。
本发明包括预热器、汽提脱氨塔两大部分。预热器设置有冷、热水进出口；汽提脱氨塔自上而下依次包括精馏段、废水进料段、提留分离段、残液分离段。顶部精馏段设置有氨蒸汽出口、氨水回流口、穿流式塔板；废水进料段设置有废水入口，入口外与预热器相连接；提留分离段设置有穿流式塔板、加热蒸汽入口；残液分离段设置有废水出口在塔底部。氨水蒸汽出口位于精馏塔顶部，用于收集精馏塔顶部纯度较高的氨蒸汽，氨水回流口提供塔板传质所需的液相量，精馏段穿流式塔板完成精馏段的汽液传质，塔板上安装有特殊膜材料，提高氨蒸汽的通透性，塔板上按规律布置一定数量的传质孔；废水进料段位于塔体中上部，为精馏塔提供进料原液或热交换原液；提留分离段穿流式塔板主要完成提留分离段的汽液传质，在加热蒸汽的作用下加快氨蒸汽的转化，加热蒸汽入口是系统能量输入的进口，为精馏塔的正常运行提供热交换能量；下部残液分离段的废水出口位于精馏塔底部，用于排放处理后的废水。
本发明通过以下技术方案实现：废水通过管道进入塔斧，与汽提脱氨塔内的热蒸汽结合形成氨/水蒸气气相，由于氨的相对挥发度大于水，因此在蒸汽的作用下更多的氨进入气相，并与上一层S型塔板流下的液体建立新的气液平衡，经过塔板上膜材料截留通透使气液相平衡，气相中的氨浓度被不断提高，然后由塔顶进入冷凝器被完全液化，液化的一部分浓氨被泵从冷凝器中通过塔顶打回到塔中以增加塔体内部氨浓度，随着氨气不断挥发液化，塔体中废水氨浓度越来越低， 最终从废水出口排出，此时废水中的氨浓度已降低到达标排放的要求。由于从废水出口排出的废水仍具有较大的热量，此时通过连接的预热器，将排出的高温废水与原水进行换热，收集热量传送至塔斧减少系统蒸汽的补给量。
本发明采用加热、汽提、精馏的技术，强化了废水中氨氮污染物的脱除，实现废水与氨氮污染物的分离，同时强化了氨的纯化、提浓，处理后废水中的氨氮污染物浓度低于国家一级排放标准（≤15ppm）要求。
本发明在处理高浓氨氮钛白工业废水的全过程不设废气、废渣外排口，全套设备实现氨氮污染物的资源化处理。
本发明操作简单，占地面积小，处理成本低，能够有效实现氨氮污染物的高效去除，出水氨氮浓度可达到5-15ppm，可实现氨氮污染物的资源化回收。
本发明采用的是一种低能耗蒸氨技术，相比较传统氨氮吹脱工艺而言，改进了精馏装置（塔）内部的机械结构，通过合理的塔板布置及塔板上膜材料的选择，使得塔内形成了多层气相传递，提高氨蒸汽的通透性，达到氨氮污染物的精馏提纯。
本发明塔内采用多层穿流式S型膜材料塔板，可有效防治废水悬浮物、结垢造成装置堵塞，从而提高钛白工业废水氨的回收率；膜材料主要是板式气体分离膜，膜壁孔径为0.1nm-0.5nm，膜可承受温度为-10-300℃。
本发明所述预热器设置有冷、热水进出口，氨水蒸汽出口位于精馏塔顶部，用于收集精馏塔顶部纯度较高的氨蒸汽，氨水回流口提供塔板传质所需的液相量，精馏段穿流式塔板完成精馏段的汽液传质，塔板上安装有特殊膜材料，提高氨蒸汽的通透性，塔板上按规律布置一定数量的传质孔。废水进料段废水入口位于塔体中上部，为精馏塔提供进料原液或热交换原液。提留分离段穿流式塔板主要完成提留分离段的汽液传质，在加热蒸汽的作用下加快氨蒸汽的转化，加热蒸汽入口是系统能量输入的进口，为精馏塔的正常运行提供热交换能量。
本发明装置使用时，废水通过管道进入塔斧，与汽提脱氨塔内的热蒸汽结合形成氨/水蒸气气相，由于氨的相对挥发度大于水，因此在蒸汽的作用下更多的氨进入气相，并与上一层S型塔板流下的液体建立新的气液平衡，经过塔板上膜材料截留通透使气液相平衡，气相中的氨浓度被不断提高，然后由塔顶进入冷凝器被完全液化，液化的一部分浓氨被泵从冷凝器中通过塔顶打回到塔中以增加塔体内部氨浓度，随着氨气不断挥发液化，塔体中废水氨浓度越来越低，最终从废水出口排出，此时废水中的氨浓度已降低到达标排放的要求。由于从废水出口排出的废水仍具有较大的热量，此时通过连接的预热器，将排出的高温废水从预热器进入，与原水进行换热，收集热量传送至塔斧减少系统蒸汽的补给量，废水最终从排出，此时的氨氮污染物浓度已低于国家一级排放标准（≤15ppm）要求。
有益效果：本发明与现有技术相比，其显著优点是：本发明整体结构简单，成本较低，氨氮转化效率高，处理后的废水无二次污染。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明中所述S型塔板基体的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
如图1和图2所示，本发明所述的一种用于处理钛白工业废水的浓氨精馏装置，它包括预热器1和汽提脱氨塔2，所述汽提脱氨塔2包括塔釜3，所述塔釜3从上往下分为精馏段4、废水进料段5、提留分离段6和残液分离段7，在所述塔釜3外部侧面设有进水管8，在所述进水管8上部设有三个进水口9，在所述塔釜3外部侧面另设有氨水回流管10，在所述塔釜3内部设有穿流式塔板11，在所述穿流式塔板11上设有板式气体分离膜12，所述穿流式塔板11由S型塔板基体13组成，在所述S型塔板基体13上设有传质孔14，在所述塔釜3顶部设有氨气出口15，在所述塔釜3底部设有废水出口16，在所述塔釜3外部下方侧面设有高温蒸汽入口17；在所述塔釜3上部外侧设有温度表18和压力表19；在所述塔釜3下部外侧设有第一液位计20和第二液位计21；在所述塔釜3上部设有上部视镜22，在所述塔釜3下部设有下部视镜23；在所述塔釜3旁设有预热器1，所述预热器1通过管道与所述汽提脱氨塔2相连；所述板式气体分离膜12的膜壁孔径为0.1nm-0.5nm。本发明整体结构简单，成本较低，氨氮转化效率高，处理后的废水无二次污染。
本发明提供了一种思路及方法，具体实现该技术方案的方法和途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围，本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。