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廢水中氨氮的構成主要有兩種，一種是氨水形成的氨氮，一種是無機氨形成的氨氮，主要是硫酸銨，氯化銨等等。

高氨氮廢水的一般在形成上由於 氨水和無機氨 共同存在所造成的，ph呈中性以上的廢水中，氨氮的主要來源是無機氨和氨水共同的作用，ph在酸性條件下，廢水中的氨氮主要由於無機氨所導致。

提及高濃度氨氮廢水首先往往讓我們想到的是蒸餾和吹脫，這時候氨氮以氨水的形式脫出。在這個過程中，廢水需要加熱，需要吹風，需要加鹼液……

然而，除此之外，你還能想到什麼妙招，有針對性的減少能耗和投資？ ipgood 和 yjqin1 兩位大神，都對高氨氮廢水有一定的瞭解，在對一個高氨氮廢水時間裡的探討過程中，他們從原本秉持的是不同的思路，互相取長補短，最終給出了一個都比較滿意的改進方案。

接下來，就請各位一起慢慢欣賞吧！

一、案例詳情

kingwayhorn：基本引數：

酸性（pH=2～3） 高氨氮（4000～20000mg/L） 高鹽度（總鹽約100g/L） 含多種重金屬離子廢水中主要離子是NH4+、Na+、SO42-三種，

要求指標：

廢水處理要求達到GB8978-1996一級排放標準。但是目前廢水都回用了，沒有外排的廢水。

原工藝：

廢水→除重金屬→鹼調pH→汽提（氨水）→酸調pH→多效蒸發濃縮（硫酸鈉外銷）→冷凝水回用

出水是強酸性，如果調到鹼性，需要大量的鹼，後面又用酸調，酸的需要量也很大。蒸汽需要量太大，而且讓廢水量增加25%，給後續蒸發濃縮帶來很大壓力。鹽度太高，系統容易結垢裝置腐蝕嚴重

提問：

怎麼改進，使得處理更加經濟、合理？

二、精華探討：

ipgood：

這個廢水看起來很難做。實際上坐起來不是很難。

按常規處理，可能有人要加入液鹼，然後吹脫或者蒸餾，把氨氮去掉。目前離子膜液鹼的價格700左右一噸（32%含量）液氨3000元每噸，這個成本中加藥的成本就是很高了。同時廢水的鹽分也要增加等等。

廢水不需要脫氨氮，因為氨氮在你這個廢水裡是以銨鹽的形成存在。你就可以調節ph到6左右，保證廢水在弱酸性，用5效蒸發進行脫鹽處理，把硫酸銨和硫酸鈉以及所有的重金屬全部去掉，此時廢水氨氮要在200以下了。做的好可以到100以下。鹽分全部去掉。廢水的執行成本按照120元的蒸汽噸價位，你的廢水每噸處理成本35元以下，就可以搞定。

現在氨氮廢水也存在一個誤區，就是一概的選擇吹脫和蒸餾。如果廢水氨氮是氨水形成的是沒有問題，如果是銨鹽形成的，這樣做就是很麻煩的。如果很高的話，最好把氨氮以晶體的形成脫出。這樣處理成本也會很大的降低。

這個處理成本不會那麼高，不用強制迴圈蒸發，那樣電能很高的，同時增加蒸發的效數，你說的這個最少可以做到5效了。處理的成本就會降低很多。同時不需要各效都進行強制迴圈。板式的電能會降低60%以上。蒸汽利用率也增加一倍多。僅供參考。你這個廢水的主要成分就是硫酸鈉和硫酸銨。所以，將這個廢水中和到弱酸環境，直接做5效蒸發，就可以脫鹽脫氨氮等等。同時也可以降低COD。一舉多得。

kingwayhorn：

成本主要是氫氧化鈉和硫酸，還有前面除重金屬所加藥劑，以及蒸汽的成本。因為成本太高，所以現在廢水除完重金屬就直接進4效蒸發濃縮系統了，但是帶來的問題也不少。一個是冷凝水裡氨含量高，一個是結晶出來的硫酸鈉裡含有25%的硫酸銨，造成硫酸鈉無法外銷，在廠區堆積，嚴重影響生產。還有就是裝置腐蝕結垢嚴重，氨氣逸出，廠區工作環境十分惡劣。

ipgood：

你這個廢水，不需要再加入硫酸了，直接加入液鹼就是可以，把ph調節到6左右。這樣廢水中的硫酸銨就很少有氨水出來了。同時你的重金屬是不用脫出的，最後都在固體中除去。冷凝水的氨氣很多，說明廢水中的氨氮有很多氨水，調節各效的ph不能在中性或者鹼性，因為這樣的條件，氨水肯定要釋放出來的，整體要在酸性條件下進行。因為硫酸銨本身是酸性的，如果把ph調節到中性，那麼你的廢水中肯定存在氨水，因為硫酸銨酸性，而廢水為中性的話，那麼廢水ph從酸性到中性之間的部分是氨水的鹼性來補充的。所以必然要在淡水中有很多的氨氮，這個氨氮的來源是廢水中的氨水，而不是硫酸銨，所以控制ph弱酸性很重要。裝置的腐蝕問題，主要是應力腐蝕吧，不知道你的材質。這個廢水一般316l的就問題不大。

再有電費的問題，我想你的裝機功率一定很高，這是強制迴圈的弊病，我做的蒸發6效，日100噸廢水的，裝機功率才25千瓦，不知道你的裝機功率多大，這是電費的問題。另外蒸汽的消耗和冷卻水量，我估計你那裡也不小。我估計你那裡的裝置也經常堵塞？也是一個弊病。但是是可以做好的。還有就是出鹽的時候，不能採用冷卻結晶的方法，這個廢水要採用熱結晶的方法。

kingwayhorn：

我們的目的就是為了把氨和重金屬回收利用，如果氨和重金屬跑到最後的固體裡去，那就更麻煩了。

蒸發後的硫酸鈉晶體是外銷的，外面的企業拿來生產硫酸鈉，但是最近環保局查得嚴，他們焙燒硫酸鈉的時候有大量氨氣出來，被環保局查了好幾次。他們要求硫酸鈉裡面硫酸銨含量必須低於10%，否則就不要我們的硫酸鈉了。廠區面積有限，現在已經堆積了大量的硫酸鈉，再不運出去就沒地方堆，要停產了。

現在的情況是，經過蒸發濃縮系統後的廢水含固量30%，冷卻結晶後固體用挖鬥挖出，上清液返回蒸發濃縮系統。

ipgood：

那是這個樣子的，你可以把他們都結晶成固體以後，再燒，然後用水吸收氨水，回收氨水。硫酸銨本身在高溫下可以分解的。如果是加入液鹼蒸發回收的話，很不算，費用很高的。反正也要燒，在這個時候回收會更好一些。再有一個就鹽的出售的問題了。我不太明情況，純屬於個人看法。僅供一些參考。

還有一個問題，可以直接結晶處理，不需要冷卻的。但是目前已經都這樣了，改或者再做都不太可能的。關鍵是燒的過程中，廢氣要吸收，用水吸收就可以。或者用硫酸再吸收。不知道這些硫酸銨或是氨水，你公司是否可以回用。

yjqin1：

看了樓主和 ipgood 的交流，受益甚多！也願意發表以下個人看法。

首先提一些問題。

問題一，你們能夠在酸性或中性條件下回收重金屬？ （即使如此，有可能在加鹼脫氨的情況下，仍有金屬氧化物或氫氧化物沉澱出來，肯定影響蒸氨塔的正常操作）。

問題二，在貴公司的生產中，是氨（氨水或液氨）還是硫酸銨是原料，還是兩者都不是？

其一，如果樓主公司生產中氨水或液氨是原料，最可行的仍然是除重金屬後蒸氨。加鹼調pH是必需的。當然，這樣做耗鹼耗酸耗蒸汽。如此的話，重點放在現有裝置和工藝的的改進上，比如先在中性條件下用多效蒸發濃縮三倍到30%，再調高pH值後進蒸氨塔，估計耗鹼耗酸、尤其是耗蒸汽量會有減少。至於結垢和腐蝕方面的事兒，多采納ipggod兄弟的意見，甚至工藝和裝置。其二，如果樓主公司生產中硫酸銨是原料，我建議你們如此操作：除重金屬（需要另外加藥？靠調高pH到pH=12行不行？沉澱過濾還是很容易的，只不過， 加鹼太多後，重金屬離子容易和遊離氨形成絡合，倒又溶解了）後，調高pH= 12 ～ 12.5，然後用透膜解吸-化學吸收法得到是高濃高純的硫酸銨溶液，如此操作，省不了酸鹼（硫酸花費不貴），但完全省掉了蒸汽消耗。如果要得到固體硫酸銨，那就請用ipgood兄弟的高效熱法結晶器了。當然，如果想減少膜裝置的投資，可以先在偏酸性（pH=6 ～ 7）條件下做多效蒸發濃縮，如果料液濃縮三倍，膜裝置投資差不多按比例減少。如果日處理700噸濃鹽水，膜裝置投資在350萬左右，日耗電1000度，把氨遊離出來所耗的鹼量和透膜吸收所耗的酸量容易算出來。其三，如果氨和硫酸銨都不是你們的原料，最好還是說服硫化鈉廠上一套脫氨裝置，如果氨水或液氨好賣，用水吸收後精餾可得。如果硫酸銨好賣，用適當濃度硫酸吸收後做熱法結晶。這也不難，為什麼不做吶？實在不行，你廠出資為他們建造一套裝置不就行了。相對你公司每天2000噸水的處理，這投資不算大吧。

至於理論上的一些問題：

ipgood的熱法結晶肯定得到的是硫酸鈉和硫酸銨鹽的混合物。但用冷法結晶也好不到哪裡。硫酸銨在零度的飽和溶解度在41%左右，100度時的溶解度為50.5%，隨溫度單調上升，但變化不大。而硫酸鈉在零度的溶解度為4%左右，在33度左右最高，約為34%，但隨後逐漸下降，100度是為29%左右。

如果硫酸鈉和硫酸銨共存於廢水中，由於硫酸銨的相對量小（屬於弱勢群體），當溫度下降到0 -15度做硫酸鈉的冷結晶時，實際上首先得到的是硫酸鈉和硫酸銨按一比一比例的共結晶鹽。這也給我們啟發，不妨做兩步結晶。比如，在10度下得到銨鹽和鈉鹽的共結晶，而母液中的銨鹽所剩無幾；再繼續降溫到5度以下得到十水硫酸鈉（芒硝）結晶。把共結晶鹽在30 - 60度之間從新溶解後再做冷卻結晶，那時硫酸鈉就變為弱勢群體了，得到的結晶主要是硫酸鈉。這樣一來，外銷的硫酸鈉中的銨鹽含量肯定小於10%了。

那高濃的硫酸銨溶液就可以用ipgood描述的高效蒸發-結晶器得到硫酸銨固體鹽了，其銷路不應該比硫酸鈉差。

kingwayhorn：

這麼說吧，廢水就是沉釩廢水。沉釩廢水的處理是個世界性的難題。沉釩廢水透過加鹼和還原劑，把重金屬沉澱下來，除完重金屬後的廢水pH大概在8~9左右。1.釩生產的工藝是鈉化焙燒工藝，加硫酸銨的目的是沉釩。2.現在的目的就是希望氨能夠回收利用，廢水零排放。

yjqin1和ipgood的一些思路讓我很有啟發，多謝二位！

yjqin1：

廢水→除重金屬（pH≈9）→酸調（pH≈7）→四效蒸發（固含量<28%）→鹼調（pH>12）（ 這一步生成高濃高純硫酸銨溶液（回用））→氣膜分離（後pH>9）→ 酸調（pH≈7）（ 硫酸鈉（外銷））→冷卻結晶→上清液回四效蒸發

我所建議的改進後的流程如上所示。

氣膜分離（透膜解吸-化學吸收）除氨的副產品是高純高濃的硫酸銨水溶液，可以在工藝中回用（固體鹽還是濃鹽水溶液？），如此做即高效除掉了氨又完全節省了原工藝中蒸氨的蒸汽消耗（估計每天耗用400 - 500噸帶壓蒸汽，每年花費1500 - 2000萬）。

如我之前回帖所述， 如果想減少膜裝置的投資，可以先在偏性（pH=6 -7)條件下做多效蒸發濃縮（氨的pKa=9.2，在pH=7.2時有99%的氨是以不揮發性的銨根形式存在），如果料液濃縮三倍，膜裝置投資差不多按比例減少。所以我建議先蒸發濃縮再回收氨。如果2000噸/天廢水濃縮到700噸濃廢鹽水，用於回收氨的膜裝置投資在350萬左右，日耗電1000度，把氨遊離出來所耗的鹼量和透膜吸收所耗的酸量容易算出來（在鹼性條件下，該廢水幾乎無緩衝性，如果pH=9， 那近40%的氨已經以遊離態存在）。

的確，回收氨需要消耗液鹼和硫酸， 從環保上講這是不得己而為之的事兒。但從經濟上講，畢竟節省了（至少部分）硫酸銨外購的費用。

硫酸銨雖然很便宜，但它的價格基本相當於生產其所消耗的液氨價格+硫酸價格。所以從含氨廢水中回收氨作為硫酸銨回用的收益為（回收氨的價格 - 消耗氫氧化鈉的價格）。

氨的分子量為17， 氫氧化鈉為40。氫氧化鈉（液鹼折百）的價格為2000元/噸，而液氨的價格按3000元/噸計算，則回收一噸氨的收益為： 3000 -2000x40/17= - 1700元/噸氨，純收益為負數，說明這的確是賠錢的買賣。

所以，如果廢水中含有4000mg/L的氨，單單從化學藥品所消耗的角度考慮，除氨的純花費為 6.82元/噸廢水；如果廢水中含有20000mg/L的氨，單單從化學藥品所消耗的角度考慮，除氨的純花費為 34元/噸廢水。

其它費用，主要是工藝要求的調酸過程，由於pH僅在6 ～ 10之間變化， 所耗量極小，況且硫酸畢竟便宜。

用這種膜法，除掉50%，70%，90%， 99%，99.9%的氨都無問題。至於用結晶法低能耗分離硫酸鈉和硫酸銨的混合物，我們倒願意做些研發。

ipgood：

在yjqin1的指導下。我們可以這樣做，節省投資和能耗並有效的完成你的廢水的治理。

同意yjqin1說的蒸發濃縮以後，回收氨水或者說是硫酸銨的工藝，最後再進行脫鹽處理。

可以這樣來完成，做一個四效蒸發器，後三效用於濃縮排水的料液，第一效用於硫酸鈉廢水的脫鹽。也就是說用一個蒸發器完成一種廢水的濃縮，一種廢水的脫鹽。也就是蒸發器設計成兩個進水口（第二效的進口進入原水，第一效的進口進入的是脫完硫酸銨的廢水，這樣水量上可以平衡，蒸汽消耗上降低一半以上的較分開蒸餾，電能上降低70%），一個蒸汽進口，同時完成兩部操作。

流程是這樣的，廢水脫除重金屬，調節ph弱酸性，進入蒸發器濃縮，進入膜系統脫氨，再進入蒸發器脫鹽（這裡說的蒸發器和前面的是一套系統，整體是4效的，後三效進行前面的濃縮，第一效進行結晶硫酸鈉，目的時為了節省蒸汽，同時後三效不用強制迴圈，無動力電能消耗，第一效用強制迴圈。同時說明，濃縮以後的廢水，經過脫氨以後，無機鹽的濃度很高，不能做成多效的，所以入前一系統，提高蒸汽利用率來減少蒸汽。電耗上也比原來降低70%以上，因為此時蒸發器的後三效不需要強制迴圈，不同於常規的蒸發系統。整體蒸汽量消耗比以前低，因為此時可以做到熱結晶，而不需要冷卻結晶，浪費大量的顯熱），這樣以後，整個系統氨氮可以回收，同時電能和蒸汽可以節省。再有一點濃縮後進行脫氨的廢水，有一定的溫度補充，蒸汽消耗降低很多。同時做成一個蒸發器，需要的冷卻水量將大大降低，也就是電耗也會降低。

樓主另外的一個思路就是濃縮以後，再進行沉澱重金屬，也許會更加的節省成本。首先調節ph到弱酸性，然後進行濃縮，濃縮後進行沉澱貴金屬，需要的投加的液鹼量會更低，也就意味著投加酸量減少很多，此時ph調節成鹼性以後完成了沉澱，在後面的膜法回收硫酸銨中，就不必要再投入更多的液鹼，因為此時ph很高了，也就是減少了投加液鹼的量，此時進行脫氨節省很多。然後在進行脫鹽處理。兩種方法後者更為經濟，首先用於沉澱的水量大大降低，投加液鹼的量也就大大降低，恰恰此時ph很高，這些鹼性真好可以利用與膜法脫氨。就是調酸濃縮、加鹼沉澱、膜法脫氨、蒸發脫鹽。多麼的完美。

此方法基本是最好的設計思路。請樓主細細體會。整體的電能降低70%左右，蒸汽用量也低的很多。

整體的固體都出來，出水完全回用到車間。基本實現的硫酸銨的回收，同時硫酸鈉的純度升高。

dmuentironment：

個人感覺大家都說了氣提法,但是沒有考慮到吹脫法.吹脫法可以使用填料塔,將空氣吹進填料塔內然後將調PH至11的氨氣吹走,可以節約蒸氣製備費用,另外一個問題不能使用正壓的,一定要使用負壓.實際上氣提和吹脫去除率都差不多,大家將來使用時可以考慮一下.吹脫又分填料的和板式的,具體工作時就看大家選擇了。

yjqin1：

在這個硫酸銨可以回用的特殊場合，的確也可以用吹脫（環保界也叫氣提，化工界叫脫吸或解吸）代替汽提（化工界叫直通入汽式蒸餾）來脫氨，反正氨都要和硫酸反應生成硫酸銨。但是氣提（或吹脫）代替汽提（或蒸餾）雖節省了蒸汽，但也要耗電能來迴圈解吸所需要的空氣，而且需要兩個塔，一個做吸收，一個做解吸。

看到這裡，大家對於高氨氮廢水的理解有沒有更加深入一點？