李璟，张井峰，邓国平
（TCL环保科技股份有限公司，广东 惠州516006）
［摘 要］针对工业硫酸铵废水盐含量高、游离酸含量高、难生化的特性，以某4 t/h硫酸铵废水处理装置为例，对除杂（金属除杂剂除杂、过滤器分离出金属离子杂质）后的硫酸铵废水采用ELECNRTL热力学物性方法、通过Aspen Plus软件进行双效顺流蒸发工艺建模与模拟，模型计算参数与文献值的对比验证了ELECNRTL物性方法应用于硫酸铵废水双效蒸发工艺模型的可行性，并分析了废水中和过程以及双效蒸发过程的系统控制参数。分析结果表明：中和反应在偏碱性条件下进行可保证硫酸铵废水中的游离酸（H2SO4）全部转化为(NH4)2SO4，通过蒸发、浓缩、离心分离等可得到纯度达97%以上的硫酸铵产品，可进一步干燥制得肥料级硫酸铵产品或工业级硫酸铵（化工原料），具有一定的经济效益。
［关键词］硫酸铵废水；多效蒸发工艺；双效顺流蒸发系统；流程模拟；Aspen Plus；计算结果；氨水加入量
［中图分类号］X703.1 ［文献标志码］A ［文章编号］1004-9932（2024）03-0066-04
0 引 言
硫酸铵废水是工业生产中常见的一种废水，其成分复杂，除了含有高浓度的硫酸铵外，还含有游离酸、重金属离子、氯离子等有毒物质，会给市政污水处理系统等带来较大负担。目前，常用的硫酸铵废水处理工艺有高温焚烧法、深井注入法、回收法等三种［1］：高温焚烧法，通过燃料将硫酸铵废水在高温焚烧炉中焚烧，使有机物氧化分解，焚烧过程需要消耗大量能源，且易产生SO2气体以及铵盐废渣等二次污染物；深井注入法，是在一定的压力下将硫酸铵废水通过深井注入到可渗透的地下岩层，从长远来看，此举无法从根源上解决环境污染问题；回收法，通过膜或蒸发等方式将废水中的硫酸铵分离出来，相对而言具有比较优势，但因膜材料易堵塞、污染，且断丝问题频繁，维护和运营成本较高。目前，硫酸铵废水回收工艺一般采用蒸发浓缩的方式。
针对工业硫酸铵废水盐含量高、游离酸含量高、难生化的特性，采用ELECNRTL热力学物性方法，以某公司4 t/h硫酸铵废水处理装置为例，通过流程模拟软件构建硫酸铵废水双效蒸发工艺模型，并分析废水中和过程以及双效蒸发过程的系统控制参数。分析结果表明，中和反应应在偏碱性条件下进行，可将废水中残留的H2SO4全部转化为(NH4)2SO4产品，抑制NH4HSO4的生成；经除杂、中和反应后的硫酸铵溶液，通过双效蒸发系统浓缩（蒸发产生的废液可满足下游污水处理生化系统的进水指标要求）和离心机分离后，可生成含水率在3%（质量分数，下同）左右的硫酸铵产品，生产过程较为环保，不产生二次污染物，且固体硫酸铵可进一步干燥脱水制得肥料级硫酸铵产品或工业级硫酸铵（化工原料），具有一定的经济效益。以下对有关情况作一介绍。
1 硫酸铵废水双效蒸发工艺流程简介
工业上，硫酸铵废水蒸发浓缩工艺采用蒸汽、电能等将其中的水分蒸发，得到含硫酸铵晶体的浓缩液，浓缩液通过过滤或离心分离、干燥、造粒等工序可得到农用硫酸铵产品或工业用硫酸铵原料，从而达到废水无害化处置与硫酸铵资源化利用的双重目的，具有良好的经济效益与社会效益。目前，较为普遍的蒸发工艺有单效蒸发、多效蒸发、MVR蒸发等——单效蒸发系统投资较小、操作简单，但二次蒸汽无法重复利用，后期运行成本高，多用于处理量较小的场合；MVR蒸发系统采用电能驱动蒸汽压缩机将蒸发出来的二次蒸汽压缩、升温，再送入蒸发器重复使用，MVR蒸发器前期投入较高、后期运行成本低，其控制点较多，控制要求及维修保养成本较高；多效蒸发系统利用前效蒸发器产生的二次蒸汽作为后效蒸发器的加热热源，二次蒸汽实现重复利用，且效数越多节能效果越明显。可综合考虑硫酸铵废水的处理规模以及能源价格、投资成本等因素选择不同的蒸发工艺。
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