CN102167454A - 一种废水处理回收氨的装置与方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于废水处理技术和资源循环利用领域，涉及一种废水处理回收氨的装置与方法。本发明是基于
化学平衡和NH3与H2O的沸点不同，当温度控制在40-60℃，真空度控制在0.04-0.06MPa时，氨挥发而水并不挥发的原理，利用真空降膜鼓泡脱氨装置，在较低温度下，利用真空、鼓泡强化搅动和降膜加热，扩大了气相与液相的接触面积，强化了氨氮的脱除效果，并利用负压对挥发的氨进行回收避免空气污染。本发明的装置和方法，回收率高，能耗低，操作方便，可以连续和间歇生产。
Description
技术领域
本发明属于废水处理技术和资源循环利用领域，涉及一种废水处理回收氨的装置与方法。
背景技术
化工、焦化、化肥、炼油、冶金等企业是高浓度氨氮废水的主要排放源头，成分复杂，污染物浓度高，难以生化降解，危害性大。目前，工业废水中的氨氮的脱除，通常采用生物法、吹脱法、离子交换法、折点加氯法等，其中生物法是经过硝化和反硝化过程。占地面积大，一次投资费用高，且脱除周期长，将其转化为非活性的气态氮释放到大气中，造成资源料费。也可以采用物理化学方法，CN 2532067Y公开了一种利用物理法废水脱氨氮的装置，通过超声波将NH3-N化学键断裂破坏其稳定的分子结构，使NH3-N转化为单分子N2和NH3而达到脱除氨氮的目的。该方法由于需要破坏化合键，因此需要较高的能量。
一种高浓度氨氮废水的处理方法，公开号：CN1367147A，公开了一种高浓度氨氮废水的处理方法，依次向废水中加入碱性复合剂生石灰和过氧化钙以及氢氧化钠、过硼酸钠和脱氮剂，搅拌反应后进行曝气，最后加入絮凝剂，沉降分离。但是，据报道，该过程在曝气过程中会产生大量的泡沫，覆盖在废水表面，使反应物无法及时去除，严重影响脱氮效果，难以操作；同时通过空气的吹脱易引起空气污染。
专利CN 1600693A，公开了一种高效脱氨塔，加入脱氨剂调节pH后的废水经过液体分布管，通过除沫器后，经过多次气液传质和曝气反应后从塔底出水口流出，同时有鼓风机将空气泵入塔内向上经过空气分布器，塔板层，除沫器和液体分布管后，从塔顶排出。本方法仅仅是采用的曝气吹脱的方式进行脱氨，容易受曝气效果的影响，曝气不充分脱氮效果不佳，曝气过多，氨气易溢出，造成空气污染。
专利CN2913334Y，公开了一种利用真空负压吹脱废水中氨氮的设备。该设备主要有脱氮罐，翻腾式气体吸收罐或文丘里气体吸收塔和真空抽吸***组成，通过对含氨氮废水的密封真空脱氮罐上部空间施加真空负压产生抽吸作用，使得废水中的氨氮在常温和无需调整pH前提下转变为NH3分子逸出水面，而被抽出。在该操作条件下，真空度高达0.09MPa(700mmHg)以上，可以防止空气的污染，但该装置采用筒式脱氨罐，气液接触面积小，才能提高氨氮的脱除率，因此不能有效保证氨氮的脱除效果。
发明内容
本发明提供了一种废水处理回收氨的装置与方法，该方法基于化学平衡和NH3与H2O的沸点不同，当温度控制在40-60℃，真空度控制在0.04-0.06MPa时，氨挥发而水并不挥发的原理，利用真空降膜鼓泡脱氨装置，在较低温度下，利用真空、鼓泡强化搅动和降膜加热，扩大了气相与液相的接触面积，强化了氨氮的脱除效果，并利用负压对挥发的氨进行回收避免空气污染。达到了废水净化(氨氮含量低于5mg/L)和氨资源化的效果。
本发明的技术方案是：一种废水处理回收氨的装置，是真空降膜鼓泡脱氨装置，包括降膜加热器、水收集罐、吸收装置和真空装置，具体结构如下：降膜加热器由溶液分配室、两层筛板、筛孔、列管式加热室、蒸汽入口、冷凝水出口和排气口组成。降膜加热器顶部是溶液分配室，设两层筛板，筛板上的筛孔交错布置，进行溶液分布；溶液分配室的上部有气体排出口，排气口与吸收装置和真空装置相连；降膜加热器中部为列管式加热室，由列管组成，壳程为加热蒸汽空间并收集冷凝液，管程为溶液降液管；降膜加热器底部为水收集罐，水收集罐的上部有空气入口和曝气入口，下部有曝气盘，水收集罐的底部是溶液出口，为方便调节在空气入口直接接通大气或连接鼓风机阀门控制进气量。吸收装置是由一级吸收装置和氨吸收装置两部分组成，可以采用多板折流吸收槽也可以利用填料塔吸收器。真空装置为脱氨装置提供真空环境，强化氨氮脱除效果，提高脱氨效率，可以采用真空泵、风机或大气腿。
使用上述装置的方法包括以下步骤：
(1)预处理和保安过滤器除去废水中的固相杂质；
(2)预热器将过滤后的废水利用溶液出口的出水进行预热提高废水温度；
(3)pH调节***向废水中加入碱性络合剂调节废水的pH；碱性络合剂中氢氧化钠占的质量比例为0～2％，碱性络合剂可以为多聚磷酸钠等。
(4)该方法利用真空降膜鼓泡脱氨装置将废水中的氨氮转化为游离氨，从废水中逸出，降膜加热、真空和鼓泡强化了氨氮转化为游离氨的效果；控制废水温度在40-60℃，在此温度下游离氨逸出溶液，而水不会挥发。如果有其他废气如挥发酚，利用一级吸收装置进行吸收，氨吸收装置回收氨。
废水经过预处理、保安过滤器，预热器预热，通过加药***向废水中加入碱性络合剂调节pH后，进入降膜加热器中的溶液分配室，经筛板和筛孔布水后，由管程降液，在列管式加热室中受到壳程中蒸汽的加热。在废水降液过程中，废水中的氨氮部分转化为游离氨逸出溶液，并随着由空气入口中进入的空气上升至排气口进入吸收装置进行氨回收；经过降膜加热器脱氨后的废水进入水收集罐中。受到曝气入口和曝气盘产生的气泡的鼓泡搅动作用，废水中的剩余的氨氮转化为游离氨逸出溶液，进一步脱除水收集罐中废水的氨氮。逸出的游离随着鼓泡产生的气体由上部的排气口进入吸收装置进行氨回收。脱氨氮后的合格溶液从水收集罐底部的溶液出口排出，经泵泵入预热器中对废水进行预热后，得到的净化出水。
蒸汽由蒸汽入口进入降膜加热器的壳程中，冷凝水由冷凝水出口流出。整个过程在一定真空下进行，真空度是由真空装置、空气入口、曝气入口、曝气盘和真空度调节阀调节控制。整个工艺流量通过流量计控制，pH根据pH计进行调节。
本发明的装置和方法，回收率高，能耗低，操作方便，可以连续和间歇生产。
附图说明
图1是本发明的的装置示意图。
图2是本发明的方法流程图。
图中：1预处理；2保安过滤器；3预热器；4加药装置；5流量计；6pH计；7降膜加热器；8蒸汽入口；9曝气入口；10排气口；11溶液分配室；12筛板；13筛孔；14管程；15壳程；16冷凝水出口；17空气入口；18水收集罐；19曝气盘；20溶液出口；21真空度调节阀；22一级吸收装置；23真空度表；24氨吸收装置；25真空度表；26真空装置；27泵
具体实施方式
以下结合技术方案和附图详细叙述本发明的具体实施例。
实施例1：
对氨氮含量为1194mg/L氯化铵的废水进行处理并回收氨。实验真空度控制在0.04-0.06MPa，加热器温度控制在40-50℃。三个小时氨氮的脱除率达到99％以上。
| 时间(h) | 氨氮含量(mg/L) | 去除率(％) |
| 0 | 1194 | 0 |
| 0.5 | 477.4 | 60.00 |
| 1 | 123.8 | 89.63 |
| 1.5 | 49.85 | 95.82 |
| 2 | 8.128 | 99.32 |
| 3 | 1.422 | 99.88 |
实施例2：
对氨氮含量为3000mg/L的含酚废水进行处理并回收氨。实验控制真空度在0.04-0.06MPa，加热器温度控制在40-50℃。三个小时氨氮的脱除率达到99％以上，氨回收率达到99％以上。
| 时间(h) | 氨氮含量(mg/L) | 去除率(％) |
| 0 | 3012 | 0 |
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| 1 | 411.2 | 86.35 |
| 1.5 | 236.7 | 92.16 |
| 2 | 60.30 | 98.00 |
| 3 | 4.617 | 99.85 |
实施例3：对氨氮含量为1322mg/L的含油废水进行处理并回收氨。实验真空度控制在0.04-0.06MPa，加热器温度控制在40-50℃。三个小时氨氮的脱除率达到99％以上，油的存在对氨氮的脱除没有太大的影响。
| 时间(h) | 氨氮含量(mg/L) | 去除率(％) |
| 0 | 1322 | 0 |
| 0.5 | 391.9 | 70.36 |
| 1 | 112.6 | 91.48 |
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| 2 | 12.46 | 98.91 |
| 3 | 3.302 | 99.75 |
Claims (8)
1.一种废水处理回收氨的装置，是一种真空降膜鼓泡脱氨装置，其特征在于，包括降膜加热器、水收集罐、吸收装置和真空装置。降膜加热器由溶液分配室、两层筛板、筛孔、列管式加热室、蒸汽入口、冷凝水出口和排气口组成。降膜加热器顶部是溶液分配室，设两层筛板，筛板上有筛孔交错布置，进行溶液分布；溶液分配室的上部是排气口，排气口与吸收装置和真空装置相连；降膜加热器中部为列管式加热室，由列管组成，管程为溶液降液管，壳程为加热蒸汽空间并收集冷凝液；降膜加热器底部为水收集罐，水收集罐的上部有空气入口和曝气入口，下部有曝气盘，水收集罐的底部是溶液出口。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征还在于，在空气入口处直接接通大气或连接鼓风机阀门控制进气量。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征还在于，吸收装置是由一级吸收装置和氨吸收装置两部分组成。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征还在于，吸收装置采用多板折流吸收槽或填料塔吸收器。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征还在于，真空装置采用真空泵、风机或大气腿。
6.使用权利要求1-5任一装置所述的方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)预处理装置和保安过滤器除去废水中的固相杂质；
(2)预热器将过滤后的水利用外排水进行预热提高废水温度；
(3)pH调节***向废水中加入碱性络合剂调节废水的pH；碱性络合剂中氢氧化钠占的质量比为0～2％；
(4)该方法利用真空降膜鼓泡脱氨装置将废水中的氨氮转化为游离氨，从废水中逸出，降膜加热、真空和鼓泡强化了氨氮转化为游离氨；控制废水温度在40-60℃；氨吸收装置吸收脱氨***逸出的游离氨进行回收。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征还在于，碱性络合剂为多聚磷酸钠。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征还在于，其他废气用一级吸收装置进行吸收，氨吸收装置回收氨。
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