廢水處理工程設(shè)備專業(yè)施工隊(duì)伍
汽提過程屬于預(yù)處理階段，是利用物理過程脫除氨氮廢水中的氨及酸性氣體的方法之一。煤氣化中氨氮廢水可看作是NH3、H2S和CO2等組成的多元水溶液，在水中形成NH4HS、(NH4)2CO3、NH
實(shí)際運(yùn)行過程中，氣化裝置黑灰水循環(huán)工段出現(xiàn)外排廢水pH值高、氨氮含量高，過高的氨氮含量給后續(xù)生化處理造成很大的壓力，大大增加了廢水的生化處理費(fèi)用。分析發(fā)現(xiàn)，原工藝流程中氨氮沒有出
核燃料循環(huán)的各個(gè)工藝試驗(yàn)環(huán)節(jié)均會(huì)產(chǎn)生低水平放射
熱側(cè)料液在原水槽中加熱至溫度時(shí)由磁力循環(huán)泵經(jīng)預(yù)過濾器至膜組件熱側(cè)后又返回原水槽，冷卻水在冷水槽經(jīng)磁力循環(huán)泵至制冷水槽換熱，后至膜組件冷側(cè)又返回冷水槽，如此熱側(cè)、冷側(cè)循環(huán)建立，熱側(cè)料液在蒸汽壓差的作用下發(fā)生揮發(fā)，水蒸氣通過膜后被冷卻形成凈化水。
1.4 實(shí)驗(yàn)方法及內(nèi)容
模擬料液配制以Ca(NO3)2、Al(NO3)3為源項(xiàng)配制Al3+與Ca2+摩爾比1:1的不同含量硝酸鹽混合溶液。熱實(shí)驗(yàn)分析檢測(cè)廢水總α放射性比活度Σα為1.26kBq/L、總β放射性比活度Σβ為30.4kBq/L，同時(shí)調(diào)節(jié)配制不同鹽分含量的廢液開展熱驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)。
實(shí)驗(yàn)過程以熱側(cè)流量、熱側(cè)溫度、熱側(cè)鹽含量為變量，以硝酸鹽混合溶液為原料液進(jìn)行實(shí)驗(yàn)得出優(yōu)化的工藝運(yùn)行控制參數(shù)，考慮到處理高酸廢液，故研究不同酸度對(duì)膜蒸餾效果的影響，后在優(yōu)化工藝運(yùn)行條件下開展熱實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。
數(shù)據(jù)采集以實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)穩(wěn)定30min后開始，每隔10min分別取原料液和冷凝液，冷卻至室溫后進(jìn)行電導(dǎo)率測(cè)量，單一控制條件下數(shù)據(jù)平行采集5次。
冷實(shí)驗(yàn)結(jié)果計(jì)算以電導(dǎo)率(電導(dǎo)率與溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量濃度在一定范圍內(nèi)成線性關(guān)系)表征鹽的質(zhì)量濃度，計(jì)算膜通量和截留率;熱實(shí)驗(yàn)結(jié)果計(jì)算以廢液放射性比活度，計(jì)算凈化系數(shù)。
2、結(jié)果與討論
2.1 熱側(cè)循環(huán)流量的影響
熱側(cè)溶液鹽分的質(zhì)量濃度10g/L，溫度65℃，冷側(cè)循環(huán)體積流量qV1=2m3/h，溫度20℃，該操作條件下熱側(cè)循環(huán)流量qV2對(duì)膜通量及截留率的影響見表1。
性廢水(簡(jiǎn)稱“低放廢水”)，如鈾轉(zhuǎn)化純化的含鈾含氟低放廢水、核電站的含硼酸低放廢水、核燃料后處理的各類復(fù)雜低放廢水、乏燃料后處理產(chǎn)生的高鹽分低放廢水等等。為了保護(hù)環(huán)境和人類健康，這些廢水必須經(jīng)過安全、經(jīng)濟(jì)和有效的處理處置。目前此類廢水雖得到較為有效的處理處置，但仍存在處理工藝流程復(fù)雜、成本高、效率低等問題。
膜蒸餾作為一種新型膜分離技術(shù)已逐漸引起了廣泛關(guān)注，相比傳統(tǒng)的低放廢水處理方法，如蒸發(fā)法、化學(xué)沉淀法、過濾法、離子交換法或這幾種工藝的組合，膜蒸餾技術(shù)具有工藝流程簡(jiǎn)單、應(yīng)用成本低、效率高等諸多優(yōu)點(diǎn)，尤其是對(duì)高鹽分廢水的濃縮結(jié)晶處理具有不可代替的*性。
本研究以某核設(shè)施產(chǎn)生的高含鹽量低放廢水為處理對(duì)象，以其主要化學(xué)組成Ca(NO3)2、Al(NO3)3為模擬源項(xiàng)配制料液，研究氣隙式膜蒸餾組件系統(tǒng)操作溫度、流量及濃度對(duì)膜通量、截留率的影響，并驗(yàn)證該系統(tǒng)對(duì)真實(shí)高鹽分低放廢液的凈化效果。
1、實(shí)驗(yàn)部分
1.1 膜蒸餾關(guān)鍵性能評(píng)價(jià)參數(shù)
膜蒸餾是一種采用微孔疏水膜以膜兩側(cè)蒸汽壓力差為傳質(zhì)驅(qū)動(dòng)力的新型膜分離過程。如圖1所示，冷熱側(cè)的水溶液被疏水微孔膜分開，由于膜的疏水性，因此兩側(cè)的水溶液均不能透過膜孔進(jìn)入另一側(cè)，而熱側(cè)水溶液與膜界面的水蒸汽分壓高于冷側(cè)，水蒸汽就會(huì)從熱側(cè)(高蒸汽壓)穿過膜孔進(jìn)入冷側(cè)(低蒸汽壓)而冷凝，這個(gè)蒸發(fā)-傳質(zhì)-冷凝過程稱其為膜蒸餾過程。
口，煤氣化廢水及合成氣中的氨氮通過黑灰水循環(huán)系統(tǒng)和變換、凈化工段回收的氨又以水溶液的形式進(jìn)入水煤漿制備工段，造成了氨氮在系統(tǒng)中的累積。為此需通過流程優(yōu)化改造，為累積的氨氮設(shè)置出口，實(shí)現(xiàn)氨的資源化回收。
3.3 改造思路
總體改造思路為：在不使用外界熱量的前提下，合理配置中、低壓閃蒸所具有的熱量和動(dòng)力，通過新增脫酸塔、脫氨塔、水回收塔、氨吸收塔及相應(yīng)的冷換設(shè)備，對(duì)流程進(jìn)行合理配置，實(shí)現(xiàn)氣化、變換工段高氨氮廢水中氨的資源化回收。
上述改造思路為高氨氮廢水中的氨氮提供一個(gè)出口，將裝置中累積的氨氮實(shí)現(xiàn)高品質(zhì)回收利用。汽提出的氨氣通過脫鹽水吸收，制成10%~15%(w)的氨水，直接作為煙氣脫硫的還原劑使用;處理后的廢水氨氮含量能夠很好地滿足后續(xù)生化處理的要求。閃蒸過程中富裕的能量用于水回收塔最大限度對(duì)廢水進(jìn)行純化，流程操作靈活穩(wěn)定。
3.4 改造后流程
改造后工藝流程如圖2所示，其中紅色部分為新增設(shè)備。氣化裝置的黑水首入高壓閃蒸罐，高壓閃蒸罐氣相去后續(xù)裝置冷凝后為高壓閃蒸汽凝液，進(jìn)入閃蒸凝液罐，高壓閃蒸凝液進(jìn)入中壓閃蒸罐;中壓閃蒸罐汽相作為新增脫酸塔、脫氨塔再沸器熱源，根據(jù)流程調(diào)整也可作為新增水回收塔的再沸器熱源，冷凝液進(jìn)入閃蒸凝液罐，中壓閃蒸罐液相進(jìn)入低壓閃蒸罐，后續(xù)進(jìn)入原有流程;閃蒸凝液罐汽相進(jìn)入新增脫酸塔中部，罐底液相進(jìn)入脫酸塔中上部，變換凝液溫度較低，進(jìn)入脫酸塔塔頂作為冷回流，控制脫酸塔塔頂溫度;脫酸塔塔頂出酸性氣體去火炬系統(tǒng)燃燒，脫酸塔底部液相進(jìn)入脫氨塔;脫氨塔塔頂汽相依次進(jìn)入一級(jí)冷凝器、一分罐、二級(jí)冷凝器、二分罐使水冷凝下來進(jìn)入回流罐作為脫氨塔的回流，脫氨塔塔底進(jìn)入原有除氧器;二分罐汽相為低硫氨氣，進(jìn)入氨吸收塔底部，脫鹽水進(jìn)入氨吸收塔頂部，氨吸收塔塔底為10%~15%(w)的氨水產(chǎn)品;為了保證裝置有更大的調(diào)節(jié)空間，新增加水回收塔，原灰水槽部分灰水進(jìn)入水回收塔塔頂，水回收塔塔頂組分進(jìn)入原有除氧器，塔底組分經(jīng)冷卻后進(jìn)入生化處理裝置，水回收塔塔釜可根據(jù)流程調(diào)整利用中壓閃蒸罐汽相作為再沸器熱源或利用原有低壓閃蒸蒸汽直接蒸汽汽提。
廢水處理工程設(shè)備專業(yè)施工隊(duì)伍4HCO3等弱酸弱堿性銨鹽，在水中溶解后分別產(chǎn)生NH3、H2S和CO2分子，因此該多元水溶液是化學(xué)平衡、電離平衡和相平衡共存的復(fù)雜體系，因此控制化學(xué)、電離和相平衡的適宜條件是處理好氨氮廢水和選擇適宜操作條件的關(guān)鍵，影響上述三個(gè)平衡的主要因素是濃度和分子比[3]。汽提過程通過加熱可以提高氣相中NH3、H2S和CO2的含量，但其在液相中的濃度、溶解度、揮發(fā)性不同，且離子反應(yīng)的平衡常數(shù)不同，這就造成了這三種分子從液相轉(zhuǎn)入氣相難易程度和順序不同。NH3、H2S和CO2在液相中以相應(yīng)的離子(NH4+、CO32-、HCO3-、S2-)形式存在，汽提促使液相中化學(xué)平衡及電離平衡逆向進(jìn)行，氨、硫化氫和二氧化碳以分子形式通過氣相移除，這樣使得氨、硫化氫及二氧化碳不斷從液相轉(zhuǎn)移到氣相，最終達(dá)到凈化水質(zhì)的目的。
3、工藝流程簡(jiǎn)述
3.1 原工藝流程
原高氨氮廢水處理流程如圖1所示，原流程采用四級(jí)閃蒸流程，變換凝液及高壓閃蒸凝液進(jìn)入中壓閃蒸罐，中壓閃蒸罐氣相依次經(jīng)灰水換熱器、中壓閃蒸冷凝器進(jìn)入中壓閃蒸分離罐，中壓閃蒸罐液相進(jìn)入低壓閃蒸罐;中壓閃蒸分離罐氣相進(jìn)入變換汽提塔，液相進(jìn)入除氧器;低壓閃蒸罐氣相進(jìn)入除氧器，液相進(jìn)入真空閃蒸罐;真空閃蒸罐氣相經(jīng)真空閃蒸冷凝器進(jìn)入真空閃蒸分離罐，液相進(jìn)入澄清槽;真空閃蒸分離罐氣相進(jìn)入真空泵，液相經(jīng)泵送至除氧器;澄清槽分液進(jìn)入灰水槽，灰水一部分作為鎖斗沖洗水，一部分去廢水處理，其余部分去除氧器，除氧器液相返回氣化工段。變換凝液部分經(jīng)汽提塔汽提后返回磨煤裝置，
