氨氮廢水介紹
目前隨著化肥、石油化工等行業的迅速發展壯大，由此而產生的高氨氮廢水也成為行業發展制約因素之一；據報導,2001年我國海域發生赤潮高達77次，氨氮是污染的重要原因之一，特別是高濃度氨氮廢水造成的污染。因此，經濟有效的控制高濃度污染也成為當前環保工作者研究的重要課題，得到了業內人士的高度重視。氨氮廢水的一般的形成是由於氨水和無機氨共同存在所造成的，一般上pH在中性以上的廢水氨氮的主要來源是無機氨和氨水共同的作用，pH在酸性的條件下廢水中的氨氮主要由於無機氨所導致。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。
技術方案
一、項目概述
1、設計處理能力:系統進水83.5m3/h進行設計，運行可操作
性50%-110%;
2、設計進出水指標:進水氨氮含量≤7000mg/L，出水氨氮含
量≤10mg/L，運行可操作性:進水氨氮含量≤8000mg/L，出
水氨氮含量≤5mg/L。(僅考慮氨氮為主)
二、設計依據
1、按照業主的要求和相關工程設計統一規定執行。
2、《污水綜合排放標準》GB8978-1996排放標準；
3、《大氣污染物綜合排放標準》（GB16297-1996）；
4、《室外排水設計規範》GB50014-2006；
3、《供配電系設計規範》GB50052-95；
4、《三廢處理工程技術手冊》(廢水卷)。
5、《塔器設計技術規定》HG20652-1998
6、《管殼式換熱器》GB151-1999
7、《鋼製管法蘭、墊片、緊固件》HG205920～20635-97
8、《泵的振動測量與評價方法》JB/T8097
9、《自動化儀表選型設計規定》HG/T20507-2000
10、《設備及管道保溫技術通則》（GB4272-92）；
三、設計原則
1．採用國內先進的工藝技術，運行安全可靠、經濟合理，並滿足中華人民
共和國相關標準及規範的要求；
2．本設計方案嚴格執行有關環境保護的各項規定，廢水處理首先必須確保
各項出水水質均達到甲方規定的排放標準；
3．處理系統運行有一定的靈活性和調節餘地，以適應水質水量的變化；
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4．管理、運行、維修方便，儘量考慮操作自動化，減少操作勞動強度。設
備選型採用通用產品，選購的產品在國內應是技術先進、質量保證、性能穩定可
靠、工作效率高、管理方便、維修維護工作量少、價格適中及售後服務好的產品；
5．在保證處理效率的同時工程設計緊湊合理、布局合理、節省工程費用、
減少占地面積、減少運行費用；
6．在工程設計中優先考慮下列兩項因素：運行成本、工程投資；
7．避免二次污染；
8．因地制宜，在現有的場地上建設一座外形美觀，與周圍建築物相協調的
廢水處理設備。
四、設計範圍
整個裝置界區包括從廢水、輔助原料及公用工程進入界區開始，到處理後
廢水水、氨水產品送出界區為止所需的所有工藝生產設施。包括輔助生產設施如
儲罐、冷卻水、土建等。工藝包方所負責的界區範圍為：
進入氨氮廢水：業主把生產工藝排放水送至原水儲罐為界。
氨水產品：以進入氨水儲罐為界。
排出水：以進入出水儲罐為界。
公用工程：
循環冷卻補充水以進出裝置界區1米為界。
蒸汽進及蒸汽冷凝水出至裝置1米為界。
供電界區以主電源至主控制箱的接線箱進口為界。
4.1、處理規模
該項目設計處理能力：系統進水83.5m3/h進行設計，操作彈性50%-110%。
4.2、進水水質
根據業主提供資料，進水水質確定如下：
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進水水質分析報告
名稱高鹽廢水
外觀澄清、透明、強烈氨味
處理量（m³/h）83.5
主要成分稀氨水、硫酸鈉
PH值11-12
密度（g/mL）1.1
氨氮（mg/L）5000-7000
重金屬離子（mg/L）＜50
Ca、Mg（mg/L）1
含鹽率（%）9-11%
4.3、出水
項目
類別
NH3-N
（mg/L）
回收氨水濃度（%）備註
設計出水≤1015-20僅針對氨氮
回收氨水指標：氨回收率≥99.8%，殘渣含量≤0.02%，氨水濃度(15-20%），品
質要求符合HG1-88-81相關指標。
五、工藝設計
5.1、治理工藝選擇
高濃度氨氮廢水處理一直是被認為是一項世界性難題，目前國內成熟的氨氮
廢水技術很少。我公司技術人員通過多年研究和大量工程實踐和最佳化設計，目前
已形成了多種類型的高氨氮廢水處理技術和裝備，不僅使高氨氮廢水經我公司專
利設備處理後達標排放或零排放，同時處理工藝把氨氮作為資源回收氨水或銨
鹽，大大節約了運行費用。
根據業主要求，公司處理同類廢水的成功經驗，本方案採用FYTA-Z負壓汽
提脫氨回收氨水工藝。
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5.2、氨氮廢水治理工藝流程
5.3、工藝流程說明
氨氮廢水流入集水池，（PH值≥11或加鹼至pH≥11）均質均量後用泵提升，進入預熱器預熱(利用塔底排放高溫水作熱源)，來自界外的低壓蒸汽接入負壓汽提脫氨塔，蒸汽由下向上，進水由上而下逐級汽提脫氨，脫氨水自上向下先通過預熱器熱交換降低溫度後入排放池。汽提溢出的氨蒸汽進入冷凝器，少量冷凝水回流至汽提塔，氨氣由抽氨混合器進入氨回收裝置，回收15-20%的濃氨水，再用淨水配製成5-10%稀氨水回用於生產工藝。氨回收裝置溢出少量氨味，入洗氨淨化器，用淨水洗滌淨化，並控制進淨水量，調控所需氨水濃度。塔底出水達到或優於排放標準（如需要出水氨氮含量可≤5mg/L）。
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5.4、技術特點、關鍵技術和關鍵工藝
由於廢水氨氮高，只能通過物化法去除氨氮。並達到將廢水中的氨回收，從
而使廢物變寶，實現環保和廢物資源化的目的。
技術特點：
採用先進的冷凝、吸收最佳化工藝組合，從而實現工藝及熱集成，降低運行成本；
採用高通量、低阻降、高分離效率、抗顆粒的塔板與塔內件；
全套負壓脫氨塔用塔板代替填料，塔板經防垢處理，抗垢防阻，達到主塔零維修，從而保證處理效果穩定。
全套工藝採用自主研發的控制系統，實現過程安全自動化。
5.5、廢氣處理方案
本技術方案採用連續操作，除了洗氨淨化器頂部有不凝氣體排出外，其他無廢氣泄露，針對洗氨淨化器頂部排氣，洗氨淨化器做了特殊處理，整個洗氨淨化器內鼓泡運行，頂部有清液液封，少量的氨氣經過清液液封后被吸收，排出的不凝氣體能達到《惡臭污染物排放標準》（GB14554-1993）要求。
六、主要處理工藝技術說明
6.1、原水儲罐
生產工藝排放廢水收集進入該儲罐，均質均量保證脫氨部分穩定運行。
有效容積：100m
停留時間：2h
結構：玻璃鋼儲罐
數量：1座
配套設備：
廢水提升泵：IHJ100-80-180N=18.5kw2台（1用1備）
補鹼裝置:液鹼貯罐、加鹼計量泵(原水PH值低於11時用)
儀器：液位控制(帶遠程輸送)1套，PH儀1套
6.2、負壓脫氨回收氨水部分
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負壓脫氨塔工作原理介紹：
為降低能耗，整套系統採用負壓真空系統；原水與塔底高溫水(65-70℃)換熱後進入負壓脫氨塔，由於氨的相對揮發度大於水，在沸騰汽提下易揮發游離氨進入氣相，並與上一層E型塔板流下的液體建立新的氣液平衡，經過多次氣液相平衡後，氣相中的氨濃度被提高到設計要求，氨蒸汽由塔頂進入冷凝器，冷凝液化後生成稀氨水進行回流，未冷凝的氨氣，進入氨回收裝置，循環吸收回收
15-20%的濃氨水，不凝氣通過尾氣淨化塔淨化後外排。
主要工藝設備技術參數：
系統由預熱器、負壓脫氨塔、冷凝器、氨回收裝置等組成。
主體設備：
負壓脫氨塔
處理能力：83.5t/h
型號：FYTAT-3000-Ⅱ
材質：SUS316L
數量：1套
氨回收裝置
處理能力：650m³/h（氨氣量）
型號：XAHST-2000-Ⅱ
材質：316L組合件
數量：1套
冷凝器
規格：列管式400m2
材料：SUS304
數量：1套
換熱器
規格：WDYR-160
材料：SUS304
數量：2套
汽液分離罐（和冷凝器組合）
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規格：φ1800×2000mm
材料：SUS304
數量：1套
洗氨淨化器
型號：XAJHQ-1200
材料：304
數量：1套
冷卻器
規格：列管式30㎡
材料：SUS304
數量：4套
配套設備：
脫氨出水泵：IHJ125-100-160N=22kw2台（1用1備）
回流泵:IHJ50-40-160N=4kw2台（1用1備）
氨水、洗氨泵：IHJ50-40-160N=4kw2台（1用1備）
吸收循環泵：IHJ100-80-160N=15kw8台（7用1備）
抽氨混合器ZSL-5008套
冷卻水系統：600m³/h溫差10℃
6.3、稀氨水配製
回收15-20氨水至儲罐，和水按比例配製成5%稀氨水，均質均量保證滿足
生產線使用要求。
有效容積：50m
結構：玻璃鋼儲罐
數量：2套
配套設備：
提升泵：IHJ50-40-160N=4kw4台（2用2備）
儀器：液位控制(帶遠程輸送)1套、密度儀2套、流量計2套。
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七、治理效果分析
處理工藝
NH3-N
（mg/L）
去除率pH
集水池≤7000—≥11
汽提脫氨≤1099.9%9-10
注:設計運行可操作性;進水量42-92T/h，進水氨氮含量≤10000mg/L，出水氨氮
含量≤5mg/L。
八、運行功率
電氣設備功率表
序號設備名稱
單機功率
kw
單位數量
運行功率
Kw
裝機功率
kw
1脫氨提升泵18.5台218.537
2脫氨出水泵22台22244
3回流泵4台248
4吸收循環泵15台8105120
5氨水產品泵4台248
6配氨水泵4台248
8冷卻塔18.5項118.518.5
9冷卻循環泵37台374111
8總計250346.5
九、運行費用
項目用量單價(元)小時運行費用(元)
運行電費250kw×80%0.52元/kw104.0
蒸汽消耗量7.5t/h150元/t1125.0
合計1229.0
實際噸水運行費用1229÷83.5=14.7元/噸水
回收氨水（15%）效益3.3t/h
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註：1、以上蒸汽消耗量，加鹼量參照類似廢水實際工程數據計算。
2、蒸汽、電、氨水等均為市場價估算。
3、進水水質按NH3-N濃度6000mg/L計算運行費用。
4、人工費和設備折舊未計；此費用為估算值，僅作參考。
十、公用工程消耗
1、工藝吸收水(配氨水)
項目指標
pH6.5～8.5
溫度＜30℃
壓力0.3MPa
使用量≈10t/h
2、飽和蒸汽
3、補充循環冷卻水
4、電
項目指標
電壓380/220V(±10%)
頻率50Hz(±1%)
相數3相4線制,中性點直接接地
運行動率(kw/h)250
指標正常操作參數設計參數
壓力（裝置邊界線處）Mpa(G)0.40.25-0.6
溫度（裝置邊界線處）℃150135-180
使用量(T/h)7(進水常溫時)6-8.3
指標正常操作參數設計參數
壓力（裝置邊界線處）Mpa(G)0.30.25-0.5
溫度＜30℃
使用量(T/h)4-6
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十一、主要構築物及設備表
11.1、構築物部分
11.2、工藝設備清單
序號名稱規格數量備註
1負壓脫氨塔FYTAT-3000-Ⅱ316L組合件1套
2氨回收裝置XAHST-2000-Ⅱ316L組合件1套
3氨水儲罐50m
3套
4冷凝器400m
列管式3041套
5換熱器WDYR-160316L組合件2套
6冷卻器30m
列管式4套
7汽液分離罐φ1800×2000mm1套
8廢水提升泵IHJ100-80-180N=18.5kw2台1用1備
9回流、氨水、配氨泵IHJ50-40-160N=4kw6台3用3備
10脫氨出水泵IHJ125-100-160N=18.5kw2台1用1備
11吸收循環泵IHJ100-80-160N=15kw8台7用1備
12加鹼裝置液鹼儲罐，加鹼計量泵1套
13抽氨混合器ZSL-5008套7用1備
14洗氨淨化器XAJHQ-12001套
15操作檢修平台、爬梯Q2351批
16汽管、管閥件1批
17設備、管件保溫1項
18儀器、儀表、流量計液控、PH儀、流量計1批
負壓脫氨系統裝置（FYTAT系列）優勢評價
氨氮廢水來源於化工、食品、養殖、生活垃圾等生產生活的各行各業，且隨著我國經濟發展的高速進行，氨氮廢水的產生量十分巨大，如何簡單廉價的處理此類廢水一直是一個嚴重的問題。
目前，國內外處理氨氮廢水的方法多種多樣，包括吹脫法、汽提法、膜分離法、氧化法、MAP法、生物法等。但對於大水量、高濃度氨氮廢水的處理方法，主要集中於吹脫法、汽提法兩種；吹脫法主要利用空氣作為氣相進行吹脫，然而其效率及運行成本較其他方法仍然較高，且穩定性波動大。汽提法基於其處理量大、高濃度氨氮廢水去除率高的優點是目前國內各行業主要採用的方法。
傳統汽提工藝及系統主要是利用高溫蒸汽在汽提塔的塔板上不斷形成連續的不斷汽化和冷凝，根據氨氮廢水的氣液相的不斷分離平衡達到一定的去除效率，汽提塔塔頂汽相中含有一定濃度的氨氣，然後通過塔頂冷凝器冷凝吸收回收低濃度稀氨水，最後通過控制回流比進行不斷的冷凝和回流來達到所需氨水濃度；其整套系統通常處於常壓或微壓狀態，整套系統溫度在105℃以上，蒸汽耗量大(130-150kg/噸水)，對蒸汽壓力要求也高(≥0.4MPa)，若氨氮廢水中含有低沸或易揮發物質，則回收的氨水純度有限，且由於整套系統處於高溫狀態下，對材質的要求較高。
我公司通過多年的工程經驗，結契約行業工程問題，考慮到各種因素，同國內某高校共同研發了負壓汽提脫氨系統工藝及裝置（FYTAT系列），在能耗、系統裝置及回收工藝等方面進行了改進、最佳化，形成了一整套擁有完全自主智慧財產權的工藝和系統裝置，其主要有以下技術優勢：
1）、能耗低:利用了負壓狀態下液相沸點大大降低的原理，進一步最佳化了氨氮廢水的氣液分離平衡係數，使含氨氮廢水在負壓狀態下能完成系統的傳質傳熱交換，達到或優於常壓或微壓狀態的多次氣液相分離平衡轉化效率，使得整套脫氨系統及裝置運行過程中的溫度得到降低，能在相對低溫狀態下進行高效脫氨；故負壓脫氨系統工藝及裝置能耗大大降低，蒸汽耗量少(僅需50-90kg/噸水)。同比傳統工藝可節省蒸汽50-70Kg/噸水。(專利產品，專利號:ZL201520232812.X)
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2)、氨氮去除率高:我公司通過多年工程經驗，研發了適宜於負壓狀態下低沸點沸騰噴射的專用V型塔板(專利產品，專利號:ZL2017220402893.l)，對蒸汽壓力要求低(≤0.25MPa)，氨氮廢水在塔板上的運動狀態更加理想，傳質傳熱效率更高，氣液相分離平衡係數更加合理，氨氮去除率最高可達到≥99.9%，塔底出水氨氮≤5mg/L；氨氮回收率可達99%。V型塔板最大特點停機後不積水，只要按照操作規程開閉系統，間歇運行出水始終達到設計要求。
3）、回收物質純度高：我公司通過多年工程經驗，最佳化改進了回收系統，研發出射流吸收工藝，不再採用傳統不斷回流濃縮過程，利用系統優勢，使純氨氣進入後續射流吸收工藝，而截斷低沸或易揮發物質進入後續吸收工序的通道，僅使純氨氣進入後續吸收工序，從而達到高純度回收物質。（專利產品，專利號：ZL201721030930.7）
4）、操作穩定：傳統工藝由於採用不斷回流濃縮工藝來達到所需氨水濃度，當進塔氨氮廢水水質存在波動時，其回流次數增加，回流量增大，其控制方式不穩定，需根據水質情況進行相應調整，能耗增加；且由於其採用氨蒸汽冷凝液直接回收氨水，回收15%以上高濃度氨水時，回收率低，溢出氨味重，並會帶出氨氮廢水中低沸或易揮發物質(特別是運行中起泡沫水)，氨水純度極難保證。而負壓汽提系統工藝及裝置採用射流回收工藝，無需考慮回流次數及回流量，整套系統處於完全的動態平衡中，無需根據氨氮廢水的水質變化而相應調整，可以動態解決廢水氨氮含量變化而產生的難操作等問題，通過氨水密度計自動控制吸收淨水流量，得到所需氨水濃度，冷卻水溫低於30℃時，回收氨水濃度可至15%以上，系統自身存在動態平衡機制，出水及回收氨水穩定可靠。
5）、材質要求低、使用壽命長：常規蒸氨塔操作溫度(操作溫度≥105℃)高，對設備耐熱性要求較高，且存在含鹽(特別含氯離子)廢水在高溫下(≥100℃)易產生點蝕、隙蝕等問題，造成設施對耐腐蝕要求提升，增加設備投資費用；而負壓汽提系統裝置處於中溫下運行(操作溫度≤75℃)，比常規蒸氨塔操作溫度(操作溫度≥105℃)至少低30℃，對設備耐熱性要求較低，且解決了含鹽(特別含氯離子)原水在高溫下(≥100℃)易產生點蝕、隙蝕等問題。該系統裝置設備，可在材質選擇上降少投資費用，同時主體設施、儀器儀表、水泵等由於操作溫度的降
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低而減少熱損耗，使用壽命延長。只要進水PH≥8.5，材質採用不低於304不鏽鋼鋼材製作，能保用十年以上。
6）、不易結垢：傳統蒸氨工藝針對高硬度廢水無有效防垢手段，且由於高溫狀態，廢水中鈣鎂硬度極易析出，容易造成塔板結垢堵塞，影響氨氮去除效率，嚴重時只能停機清洗。負壓汽提系統工藝及裝置從源頭及設備兩方面消除結垢隱患，保證系統裝置的高效正常運行；從源頭上，我公司研發了一種高效除鈣鎂工藝（ZL201520605968.7），使氨氮廢水在進塔前已消除水中鈣鎂離子，從而不存在結垢問題；在設備方面，全套負壓脫氨塔用V型塔板代替填料，低阻降、高分離效率、抗顆粒的塔板與塔內件，且塔板經防垢處理，抗垢防阻，達到主塔零維修，從而保證處理效果穩定。
7)、自動化程度高：全套工藝採用自主研發的控制系統，實現過程完全自動化，實現模組化設計，自動控制，方便操作、維護及系統管理。設定塔頂塔底壓差聯動模組，對塔內塔板上物料變化狀態進行監控，當壓差過大或過小說明塔內物料運動狀態異常，系統自動停止清洗、重新恢復初始狀態；設定進出水pH監控及聯動，當進出水pH值變化異常，初步進行相應調整，當調整無法解決問題時，恢復初始狀態從而保證出水的連續穩定達標；設定溫度壓力蒸汽聯動，保證蒸汽量與壓力、溫度的對應正常，保證負壓脫氨系統工藝及裝置的正常高效運行；設定氨水密度計監測，達到濃度後自動外排和補水，實現作業系統的無人化。
8）、對特類廢水有特效：根據我公司多年工程經驗及大量實驗和工程數據，FYTAT系列針對高鹼度廢水，如垃圾滲濾液、焦化廢水等，在不添加任何鹼液的情況下，可將廢水中氨氮去除70%-99%（傳統工藝需添加鹼液至pH11以上，且由於廢水鹼度極大，加鹼量亦特別大），最低出水氨氮達5mg/L以下；且可利用廢水中二氧化碳回收碳酸氫銨結晶，即提高了回收效益，又利於銷售，且減少了碳排放。（專利產品，專利號：ZL201621227597.4）
9）、系統工藝優異性強：針對不同的含氨氮廢水我公司均有適宜的工藝選擇，如硫酸銨碳沉廢水，我公司採用添加石灰工藝，極大的減少了運行成本，並研發出一種利用二氧化碳去除水中鈣鎂離子工藝（專利產品，專利號：ZL201520605968.7），水中鈣鎂離子可降至10mg/L以下，即解決了添加鹼液成本過高的問題，又解決了由於添加石灰而使水中鈣鎂離子過高問題，完全避免了設備結垢
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問題，從客戶的角度出發，運行成本較傳統工藝大大降低。綜上所述，我公司負壓汽提系統工藝及裝置（FYTAT系列）想客戶之所想，在工藝、設備、運行成本及回收物質方面均具有極大優勢，所涉及系列專利技術完全具有自主智慧財產權，在國內處於領先地位。
表1負壓汽提系統工藝及裝置與傳統工藝對比表
項目FYTAT系列傳統工藝備註
蒸汽耗量50-90kg/t水130-150kg/t水
工作溫度≤75℃≥105℃
工作壓力-0.04～-0.08MPa常壓或微壓
回收物質≥15%氨水、碳酸氫銨、
硝酸銨等
15%氨水傳統工藝純度較低
回收方式射流吸收工藝不斷回流濃縮回流濃縮易造成廢水
中低沸或易揮發物質
積累
操作性操作穩定、自身動態調整人工調節回流次數及流量
設備投資較低較高傳統工藝對設備耐熱
性及防止鹽蝕有要求
防結垢性解析軟化及設備結合防
結垢
設備清洗、預先除硬度我公司工藝屬於結合工藝，整體成本更低
自動化設定塔頂塔底壓差聯動、設定進出水pH監測聯動、設定蒸汽壓力溫度聯動、設定出水氨氮蒸汽聯動等
需根據水質變化進行相應調整
FYTAT系列自動化程度高，可實現無人化，保證出水氨氮及回收物質的連續穩定達標
運行成本低中FYTAT系列在蒸汽用量、加鹼方式、加鹼量等方面均較傳統低
出水氨氮≤5mg/L≤50mg/L
其他FYTAT系列配套工藝選擇性強，二氧化碳除鈣鎂工藝簡單、單一，選擇性較差
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-5-
工藝比傳統軟化工藝成本降低50%-80%特異性針對垃圾滲濾液、焦化廢水、硫酸銨碳沉稀土廢水等系統工藝運行成本極低、回收物質豐富多樣傳統加鹼，回流濃縮工藝，
