廢水處理工程設備專業(yè)施工隊伍
汽提過程屬于預處理階段，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
實際運行過程中，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)的各個工藝試驗環(huán)節(jié)均會產(chǎn)生低水平放射
熱側料液在原水槽中加熱至溫度時由磁力循環(huán)泵經(jīng)預過濾器至膜組件熱側后又返回原水槽，冷卻水在冷水槽經(jīng)磁力循環(huán)泵至制冷水槽換熱，后至膜組件冷側又返回冷水槽，如此熱側、冷側循環(huán)建立，熱側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 實驗方法及內(nèi)容
模擬料液配制以Ca(NO3)2、Al(NO3)3為源項配制Al3+與Ca2+摩爾比1:1的不同含量硝酸鹽混合溶液。熱實驗分析檢測廢水總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，同時調(diào)節(jié)配制不同鹽分含量的廢液開展熱驗證實驗。
實驗過程以熱側流量、熱側溫度、熱側鹽含量為變量，以硝酸鹽混合溶液為原料液進行實驗得出優(yōu)化的工藝運行控制參數(shù)，考慮到處理高酸廢液，故研究不同酸度對膜蒸餾效果的影響，后在優(yōu)化工藝運行條件下開展熱實驗驗證。
數(shù)據(jù)采集以實驗系統(tǒng)穩(wěn)定30min后開始，每隔10min分別取原料液和冷凝液，冷卻至室溫后進行電導率測量，單一控制條件下數(shù)據(jù)平行采集5次。
冷實驗結果計算以電導率(電導率與溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量濃度在一定范圍內(nèi)成線性關系)表征鹽的質(zhì)量濃度，計算膜通量和截留率;熱實驗結果計算以廢液放射性比活度，計算凈化系數(shù)。
2、結果與討論
2.1 熱側循環(huán)流量的影響
熱側溶液鹽分的質(zhì)量濃度10g/L，溫度65℃，冷側循環(huán)體積流量qV1=2m3/h，溫度20℃，該操作條件下熱側循環(huán)流量qV2對膜通量及截留率的影響見表1。
性廢水(簡稱“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。為了保護環(huán)境和人類健康，這些廢水必須經(jīng)過安全、經(jīng)濟和有效的處理處置。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雜、成本高、效率低等問題。
膜蒸餾作為一種新型膜分離技術已逐漸引起了廣泛關注，相比傳統(tǒng)的低放廢水處理方法，如蒸發(fā)法、化學沉淀法、過濾法、離子交換法或這幾種工藝的組合，膜蒸餾技術具有工藝流程簡單、應用成本低、效率高等諸多優(yōu)點，尤其是對高鹽分廢水的濃縮結晶處理具有不可代替的*性。
本研究以某核設施產(chǎn)生的高含鹽量低放廢水為處理對象，以其主要化學組成Ca(NO3)2、Al(NO3)3為模擬源項配制料液，研究氣隙式膜蒸餾組件系統(tǒng)操作溫度、流量及濃度對膜通量、截留率的影響，并驗證該系統(tǒng)對真實高鹽分低放廢液的凈化效果。
1、實驗部分
1.1 膜蒸餾關鍵性能評價參數(shù)
膜蒸餾是一種采用微孔疏水膜以膜兩側蒸汽壓力差為傳質(zhì)驅(qū)動力的新型膜分離過程。如圖1所示，冷熱側的水溶液被疏水微孔膜分開，由于膜的疏水性，因此兩側的水溶液均不能透過膜孔進入另一側，而熱側水溶液與膜界面的水蒸汽分壓高于冷側，水蒸汽就會從熱側(高蒸汽壓)穿過膜孔進入冷側(低蒸汽壓)而冷凝，這個蒸發(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，為累積的氨氮設置出口，實現(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力，通過新增脫酸塔、脫氨塔、水回收塔、氨吸收塔及相應的冷換設備，對流程進行合理配置，實現(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出口，將裝置中累積的氨氮實現(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廢水進行純化，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，進入閃蒸凝液罐，高壓閃蒸凝液進入中壓閃蒸罐;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，冷凝液進入閃蒸凝液罐，中壓閃蒸罐液相進入低壓閃蒸罐，后續(xù)進入原有流程;閃蒸凝液罐汽相進入新增脫酸塔中部，罐底液相進入脫酸塔中上部，變換凝液溫度較低，進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，脫酸塔底部液相進入脫氨塔;脫氨塔塔頂汽相依次進入一級冷凝器、一分罐、二級冷凝器、二分罐使水冷凝下來進入回流罐作為脫氨塔的回流，脫氨塔塔底進入原有除氧器;二分罐汽相為低硫氨氣，進入氨吸收塔底部，脫鹽水進入氨吸收塔頂部，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入水回收塔塔頂，水回收塔塔頂組分進入原有除氧器，塔底組分經(jīng)冷卻后進入生化處理裝置，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。
廢水處理工程設備專業(yè)施工隊伍4HCO3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平衡、電離平衡和相平衡共存的復雜體系，因此控制化學、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鍵，影響上述三個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在液相中以相應的離子(NH4+、CO32-、HCO3-、S2-)形式存在，汽提促使液相中化學平衡及電離平衡逆向進行，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，最終達到凈化水質(zhì)的目的。
3、工藝流程簡述
3.1 原工藝流程
原高氨氮廢水處理流程如圖1所示，原流程采用四級閃蒸流程，變換凝液及高壓閃蒸凝液進入中壓閃蒸罐，中壓閃蒸罐氣相依次經(jīng)灰水換熱器、中壓閃蒸冷凝器進入中壓閃蒸分離罐，中壓閃蒸罐液相進入低壓閃蒸罐;中壓閃蒸分離罐氣相進入變換汽提塔，液相進入除氧器;低壓閃蒸罐氣相進入除氧器，液相進入真空閃蒸罐;真空閃蒸罐氣相經(jīng)真空閃蒸冷凝器進入真空閃蒸分離罐，液相進入澄清槽;真空閃蒸分離罐氣相進入真空泵，液相經(jīng)泵送至除氧器;澄清槽分液進入灰水槽，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，
