權(quán)利要求

1.TVR熱泵結(jié)合汽提脫氨處理高濃度氨氮廢水的裝置，其特征在于，包括依次連接的TVR熱泵、再沸器、汽提脫氨塔、一級冷凝器和二級冷凝器，二級冷凝器的殼程出水為回收氨水，所述TVR熱泵為蒸汽噴射器； 所述汽提脫氨塔由上至下包括精餾段和提餾段，提餾段的頂部設(shè)有氨氮廢水進口，提餾段的底部設(shè)有第一底部出口和第二底部出口，第一底部出口連接再沸器的管程進口，再沸器的管程出口連接提餾段的中部進口，第二底部出口用于排出產(chǎn)水；所述精餾段的頂部設(shè)有蒸汽出口，蒸汽出口連接一級冷凝器的殼程進口； 所述蒸汽噴射器的第一進口連接一級冷凝器的管程出口，蒸汽噴射器的第二進口用于輸入生蒸汽，蒸汽噴射器的出口連接再沸器的殼程進口。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理高濃度氨氮廢水的裝置，其特征在于，所述TVR熱泵結(jié)合汽提脫氨處理高濃度氨氮廢水的裝置還包括進水預(yù)熱器，所述進水預(yù)熱器是一個換熱器，第一通路的進口連接氨氮廢水的水源，第一通路的出口連接提餾段的氨氮廢水進口；第二通路的進口連接提餾段的第二底部出口，第二通路的出口連接產(chǎn)水箱。 3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理高濃度氨氮廢水的裝置，其特征在于，所述提餾段的內(nèi)部沿著豎直方向設(shè)有若干層水平塔板； 所述精餾段的內(nèi)部裝填有填料，用于提高塔頂含氨蒸汽中氨的濃度，所述精餾段的上部設(shè)有稀氨水回流進口。 4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的處理高濃度氨氮廢水的裝置，其特征在于，所述一級冷凝器的內(nèi)部設(shè)有管程和殼程，一級冷凝器的殼程用于輸送汽提脫氨塔產(chǎn)生的含氨蒸汽，包括一級冷凝器的殼程進口、殼程液相出口和殼程氣相出口，殼程液相出口通過稀氨水循環(huán)泵連接所述稀氨水回流進口；殼程氣相出口連接二級冷凝器。 5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的處理高濃度氨氮廢水的裝置，其特征在于，所述再沸器的殼程出口連接冷凝水單元； 冷凝水單元包括依次連接的疏水閥、冷凝水罐和冷凝水泵，再沸器的殼程出口連接疏水閥，冷凝水泵的出口并聯(lián)所述一級冷凝器的管程進口和冷凝水利用裝置。 6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的處理高濃度氨氮廢水的裝置，其特征在于，所述二級冷凝器的內(nèi)部設(shè)有管程和殼程，二級冷凝器的殼程用于接收并輸送一級冷凝器輸入的未被冷凝的含氨蒸汽，二級冷凝器的殼程進口連接一級冷凝器的殼程氣相出口，二級冷凝器的殼程出口連接氨水收集單元；所述二級冷凝器的管程用于輸送冷卻水以冷凝含氨蒸汽。 7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的處理高濃度氨氮廢水的裝置，其特征在于，所述二級冷凝器的管程進口和管程出口分別連接循環(huán)冷卻水的供給管和輸出管。 8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的處理高濃度氨氮廢水的裝置，其特征在于，所述二級冷凝器的管程進口連接所述冷凝水泵的出口，二級冷凝器的管程出口連接冷卻水回收儲罐。 9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的處理高濃度氨氮廢水的裝置，其特征在于，所述氨水收集單元包括依次連接的氨水罐和氨水外排泵，二級冷凝器的殼程出口連接氨水罐。

說明書

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型屬于工業(yè)廢水處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種TVR熱泵結(jié)合汽提脫氨處理高濃度氨氮廢水的裝置。

背景技術(shù)

在動力電池、化工、制藥、精細化工等行業(yè)的工業(yè)生產(chǎn)中，會產(chǎn)生大量氨氮廢水。尤其是近年來隨著我國新能源汽車行業(yè)的發(fā)展，三元動力電池和磷酸鐵鋰電池正極材料的產(chǎn)量逐年增加，伴隨著產(chǎn)生了大量的高濃度氨氮廢水。大量高濃度氨氮廢水排入河流湖泊會引起水體富營養(yǎng)化，破壞水體生態(tài)系統(tǒng)的平衡，進而影響人類生存環(huán)境和身體健康。另外，廢水中大量的氨氮無法被回收利用，也造成了極大的資源浪費。

目前，針對高濃度氨氮廢水的處理主要有蒸氨法、吹脫法、磷酸銨鎂法和汽提脫氨法等。蒸氨法主要依靠外界生蒸汽做為熱源，運行能耗較高，能回收氨水，但所得氨水濃度較低，且處理后產(chǎn)水的氨氮依然較高。吹脫法主要是依靠空氣將廢水中的氨氮以氨分子的形式吹脫出去，過程中主要是泵和風(fēng)機所消耗的電能，該方法處理后的氨分子隨空氣排入大氣，無法回收氨，適用于處理氨氮濃度不太高且處理出水要求不太高的場合。磷酸銨鎂法主要通過投加藥劑，使藥劑與廢水中的氨氮發(fā)生沉淀反應(yīng)，適用于處理氨氮濃度不太高的廢水，且過程中會產(chǎn)生沉淀，若廢水中含有重金屬等污染物則容易形成危廢，從而造成二次污染。

汽提法適宜處理高氨氮濃度氨氮廢水，可回收較高濃度的氨水，且處理出水指標較好。然而，傳統(tǒng)的汽提法完全依靠外界生蒸汽做為熱源，運行能耗相對較高。

實用新型內(nèi)容

針對上述問題，本實用新型提供了一種TVR熱泵結(jié)合汽提脫氨處理高濃度氨氮廢水的裝置，包括依次連接的TVR熱泵、再沸器、汽提脫氨塔、一級冷凝器和二級冷凝器，二級冷凝器的殼程出水為回收氨水，所述TVR熱泵為蒸汽噴射器；

所述汽提脫氨塔由上至下包括精餾段和提餾段，提餾段的頂部設(shè)有氨氮廢水進口，提餾段的底部設(shè)有第一底部出口和第二底部出口，第一底部出口連接再沸器的管程進口，再沸器的管程出口連接提餾段的中部進口，第二底部出口用于排出產(chǎn)水；所述精餾段的頂部設(shè)有蒸汽出口，蒸汽出口連接一級冷凝器的殼程進口；

所述蒸汽噴射器的第一進口連接一級冷凝器的管程出口，蒸汽噴射器的第二進口用于輸入生蒸汽，蒸汽噴射器的出口連接再沸器的殼程進口。

可選的，所述TVR熱泵結(jié)合汽提脫氨處理高濃度氨氮廢水的裝置還包括進水預(yù)熱器，所述進水預(yù)熱器是一個換熱器，第一通路的進口連接氨氮廢水的水源，第一通路的出口連接提餾段的氨氮廢水進口；第二通路的進口連接提餾段的第二底部出口，用于輸出汽提脫氨塔的產(chǎn)水，第二通路的出口連接產(chǎn)水箱。

可選的，所述提餾段的內(nèi)部沿著豎直方向設(shè)有若干層水平塔板；所述精餾段的內(nèi)部裝填有填料，用于提高塔頂含氨蒸汽中氨的濃度，所述精餾段的上部的側(cè)面設(shè)有稀氨水回流進口。

可選的，所述一級冷凝器的內(nèi)部設(shè)有管程和殼程，一級冷凝器的殼程用于輸送汽提脫氨塔產(chǎn)生的含氨蒸汽，包括一級冷凝器的殼程進口、殼程液相出口和殼程氣相出口，殼程液相出口通過稀氨水循環(huán)泵連接所述稀氨水回流進口，用于將一級冷凝器冷凝的稀氨水回流至精餾段；殼程氣相出口連接二級冷凝器；

一級冷凝器的管程進口連接冷凝水源，用于輸送冷凝水以冷凝含氨蒸汽。

可選的，所述再沸器的殼程出口連接冷凝水單元，所述冷凝水單元包括依次連接的疏水閥、冷凝水罐和冷凝水泵，再沸器的殼程出口連接疏水閥，冷凝水泵的出口并聯(lián)所述一級冷凝器的管程進口和冷凝水利用裝置。

可選的，所述二級冷凝器的內(nèi)部設(shè)有管程和殼程，二級冷凝器的殼程用于接收并輸送一級冷凝器輸入的未被冷凝的含氨蒸汽，二級冷凝器的殼程進口連接一級冷凝器的殼程氣相出口，二級冷凝器的殼程出口連接氨水收集單元；二級冷凝器的管程用于輸送冷卻水以冷凝含氨蒸汽。

可選的，所述二級冷凝器的管程進口和管程出口可以分別連接循環(huán)冷卻水的供給管和輸出管，二級冷凝器的管程進口也可以連接冷凝水泵的出口，利用所述冷凝水單元的冷凝水，二級冷凝器的管程出口連接冷卻水回收儲罐。

可選的，所述氨水收集單元包括依次連接的氨水罐和氨水外排泵，二級冷凝器的殼程出口連接氨水罐，暫存二級冷凝器冷凝得到的氨水，最后由氨水外排泵將回收的氨水輸出到利用氨水的工藝或裝置。

本實用新型所述的TVR熱泵結(jié)合汽提脫氨處理高濃度氨氮廢水的裝置，具有以下有益效果：

（1）將TVR熱泵與汽提脫氨塔相結(jié)合，設(shè)置一級冷凝器回收利用塔頂含氨蒸汽的潛熱，產(chǎn)生二次蒸汽，降低了生蒸汽的消耗量，較傳統(tǒng)汽提脫氨工藝節(jié)約生蒸汽量約25~30%；

（2）利用一級冷凝器和二級冷凝器資源化回收并得到較高濃度的氨水；

（3）再沸器和冷凝水單元回收利用生蒸汽和二次蒸汽利用后產(chǎn)生的冷凝水，降低循環(huán)冷凝水或冷卻水的消耗；

（4）蒸汽噴射器故障率低，整體裝置的穩(wěn)定性高，使用壽命長。

附圖說明

圖1為所述TVR熱泵結(jié)合汽提脫氨處理高濃度氨氮廢水的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖中，1-汽提脫氨塔，2-再沸器，3-蒸汽噴射器，4-一級冷凝器，5-二級冷凝器，6-疏水閥，7-冷凝水罐，8-冷凝水泵，9-稀氨水循環(huán)泵，10-氨水罐，11-氨水外排泵，12-塔釜排水泵，13-進水預(yù)熱器。

具體實施方式

本實施例提供的所述TVR熱泵結(jié)合汽提脫氨處理高濃度氨氮廢水的裝置，如圖1所示，包括依次連接的TVR熱泵、再沸器、汽提脫氨塔1、一級冷凝器4和二級冷凝器5，二級冷凝器5的殼程出水為回收氨水，所述TVR熱泵為蒸汽噴射器3；

所述汽提脫氨塔1由上至下包括精餾段和提餾段，提餾段的頂部設(shè)有氨氮廢水進口，提餾段的底部設(shè)有第一底部出口和第二底部出口，第一底部出口連接再沸器2的管程進口，再沸器2的管程出口連接提餾段的中部進口，第二底部出口用于排出產(chǎn)水；所述精餾段的頂部設(shè)有蒸汽出口，蒸汽出口連接一級冷凝器4的殼程進口；

所述蒸汽噴射器3的第一進口連接一級冷凝器4的管程出口，蒸汽噴射器3的第二進口用于輸入生蒸汽，蒸汽噴射器3的出口連接再沸器2的殼程進口。

可選的，所述TVR熱泵結(jié)合汽提脫氨處理高濃度氨氮廢水的裝置還包括進水預(yù)熱器13，所述進水預(yù)熱器13是一個換熱器，第一通路的進口連接氨氮廢水的水源，第一通路的出口連接提餾段的氨氮廢水進口；第二通路的進口連接提餾段的第二底部出口，用于輸出汽提脫氨塔1的產(chǎn)水，第二通路的出口連接產(chǎn)水箱。所述進水預(yù)熱器13回收汽提脫氨塔1塔釜排出的產(chǎn)水的熱量，用于預(yù)熱將要進入汽提脫氨塔1的氨氮廢水。

優(yōu)選的，所述提餾段的第二底部出口與進水預(yù)熱器13之間設(shè)有塔釜排水泵12，用于輸送塔釜產(chǎn)水進入進水預(yù)熱器13。

可選的，所述提餾段的內(nèi)部沿著豎直方向設(shè)有若干層水平塔板；所述精餾段的內(nèi)部裝填有填料，用于提高塔頂含氨蒸汽中氨的濃度，所述精餾段的上部的側(cè)面設(shè)有稀氨水回流進口。

可選的，所述填料為不銹鋼拉西環(huán)或者鮑爾環(huán)。

從所述氨氮廢水進口進入的氨氮廢水首先分布在提餾段最上層的一級塔板上，然后從上至下逐級流入下層各級塔板，經(jīng)過逐級汽液平衡，到達塔底的水中的氨氮被脫除干凈，達到處理要求，形成產(chǎn)水從第一底部出口或第二底部出口排除。所述提餾段產(chǎn)生的蒸汽進入精餾段，產(chǎn)生氨濃度較高的含氨蒸汽，從蒸汽出口輸入一級冷凝器4。

可選的，所述一級冷凝器4的內(nèi)部設(shè)有管程和殼程，一級冷凝器4的殼程用于輸送汽提脫氨塔1產(chǎn)生的含氨蒸汽，包括一級冷凝器4的殼程進口、殼程液相出口和殼程氣相出口，殼程液相出口通過稀氨水循環(huán)泵9連接所述稀氨水回流進口，用于將一級冷凝器4冷凝的稀氨水回流至精餾段；殼程氣相出口連接二級冷凝器5；

一級冷凝器4的管程進口連接冷凝水源，用于輸送冷凝水以冷凝含氨蒸汽，一級冷凝器4的管程出口連接蒸汽噴射器3的第一進口，用于將一級冷凝器4產(chǎn)生的二次蒸汽輸入蒸汽噴射器3。

所述再沸器2的內(nèi)部設(shè)有管程和殼程，再沸器2的管程用于輸送汽提脫氨塔1的塔釜液，塔釜液被加熱產(chǎn)生蒸汽，該蒸汽通過提餾段的中部進口再次輸入提餾段；再沸器2的殼程用于輸送蒸汽噴射器3輸入的熱蒸汽，用于加熱塔釜液，然后生成冷凝水，冷凝水進入冷凝水單元暫存和再次被一級冷凝器4或其它裝置利用。

可選的，所述再沸器2的殼程出口連接冷凝水單元，所述冷凝水單元包括依次連接的疏水閥6、冷凝水罐7和冷凝水泵8，再沸器2的殼程出口連接疏水閥6，冷凝水泵8的出口并聯(lián)所述一級冷凝器4的管程進口和冷凝水利用裝置。冷凝水利用裝置可以是儲罐或者其他需要使用冷凝水的裝置。

可選的，所述二級冷凝器5的內(nèi)部設(shè)有管程和殼程，二級冷凝器5的殼程用于接收并輸送一級冷凝器4輸入的未被冷凝的含氨蒸汽，二級冷凝器5的殼程進口連接一級冷凝器4的殼程氣相出口，二級冷凝器5的殼程出口連接氨水收集單元；

二級冷凝器5的管程用于輸送冷卻水以冷凝含氨蒸汽，二級冷凝器5的管程進口和管程出口可以分別連接循環(huán)冷卻水的供給管和輸出管，二級冷凝器5的管程進口也可以連接冷凝水泵8的出口，利用所述冷凝水單元的冷凝水，二級冷凝器5的管程出口連接冷卻水回收儲罐。

可選的，所述氨水收集單元包括依次連接的氨水罐10和氨水外排泵11，二級冷凝器5的殼程出口連接氨水罐10，暫存二級冷凝器5冷凝得到的氨水，最后由氨水外排泵11將回收的氨水輸出到利用氨水的工藝或裝置。

所述TVR熱泵結(jié)合汽提脫氨處理高濃度氨氮廢水的裝置的工作過程及原理：

高濃度的氨氮廢水首先進入進水預(yù)熱器13，與汽提脫氨塔1塔釜較高溫度的脫氨出水（即產(chǎn)生）進行換熱，回收塔釜排水的熱量，然后被加熱的氨氮廢水從汽提脫氨塔1的氨氮廢水進口進入汽提脫氨塔1。

氨氮廢水進入汽提脫氨塔1后沿各級塔板逐級向下流動，在此過程中與向上流動的蒸汽逐級逆流接觸，進行充分的傳熱和傳質(zhì)。在蒸汽的作用下廢水中的氨逐漸向塔頂聚集，由此形成的含氨蒸汽經(jīng)汽提脫氨塔1的蒸汽出口排出，而脫除氨氮的產(chǎn)水則在重力作用下逐級向下流入塔釜。

塔頂?shù)暮闭羝冗M入一級冷凝器4的殼程，一部分含氨蒸汽被管程較低溫度的冷凝水冷卻為稀氨水，該部分稀氨水經(jīng)稀氨水回流泵9回流至稀氨水回流進口，以保證塔頂所采出的含氨蒸汽中氨的濃度，在一級冷凝器4中未被冷凝的含氨蒸汽則進入二級冷凝器5的殼程，被管程的循環(huán)冷卻水所冷卻，得到較高濃度的氨水得以回用。

汽提脫氨塔1的塔釜的第一底部出口與再沸器2的管程進口相連，塔釜中的水在再沸器2的管程中被循環(huán)加熱而產(chǎn)生蒸汽，通過中部進口輸回提餾段，蒸汽逐級上升，在此過程中與向下流動的氨氮廢水再次逐級逆流接觸，進行充分的傳熱和傳質(zhì)，氨氮廢水中的氨則逐級脫除，最終含氨蒸汽從塔頂排出。

外界通入的較高壓力的生蒸汽由蒸汽噴射器3的第一進口進入蒸汽噴射器3，較高壓力的生蒸汽經(jīng)噴射器3喉部增速后產(chǎn)生負壓區(qū)，抽吸一級冷凝器4管程所產(chǎn)生的較低壓力的二次蒸汽，較高壓力的生蒸汽和較低壓力的二次蒸汽經(jīng)蒸汽噴射器3混合后得到中等壓力的蒸汽，中等壓力的蒸汽經(jīng)蒸汽噴射器3的出口進入再沸器2殼程，對再沸器2管程中的塔釜水進行加熱，加熱后的蒸汽則變?yōu)槔淠?/span>

冷凝水經(jīng)疏水閥6降壓后進入冷凝水罐7，然后經(jīng)冷凝水泵8輸送至一級冷凝器4的管程。由于一級冷凝器4的管程在蒸汽噴射器3的抽吸作用下形成負壓，進而使得管程中的冷凝水沸點降低，因此較低溫度的冷凝水則可以被塔頂較高溫度的含氨蒸汽所加熱，從而產(chǎn)生二次蒸汽被蒸汽噴射器3所循環(huán)利用。多余的冷凝水則排出系統(tǒng)。如此，既回收了塔頂含氨蒸汽的潛熱，又減少了冷凝水的消耗。

TVR熱泵結(jié)合汽提脫氨處理高濃度氨氮廢水的裝置.pdf