CN101445290A - 一种环保、高效的废水除氨工艺及其设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种环保、高效的废水除氨工艺，采用稀酸溶液将除氨尾气中的氨予以吸收，将不含氨或含有极微量氨的空气采用管道引入鼓风机入口循环使用；本发明包括以下设备：pH调整池、沉淀池、废水中间贮槽、废水给水泵、除氨塔、鼓风机或引风机、吸收液循环泵、吸收液循环槽、高分散元件和升气管，吸收液循环槽、吸收液循环泵和除氨塔吸收段两个接口连接形成循环，除氨塔顶部和下端同时连接鼓风机形成循环；该工艺去除废水中氨氮的同时达到了尾气的零排放，且由于保持了废水温度的基本不变，使得在除氨过程中，废水的温度不会随着除氨级数的增加而逐步下降，进而除氨效率能维持在较高的范围内。
Description
技术领域
本发明涉及一种环保、高效的废水除氨工艺，可广泛应用于石油化工、化肥、纺织、农药、生物制品、催化剂生产等行业的氨氮废水处理，也可用于市政污水和垃圾渗滤液的处理。
背景技术
传统的氨氮废水处理工艺，通常是选择空气或水蒸汽作为气提介质，采用空塔、填料塔或板式塔提供气液接触界面，以达到将氨从溶液中脱除的目的。
吹脱法为空气气提工艺，常用于脱除废水中的氨氮，即将外供气体(载气)通入吹脱塔内，以塔内装填的填料作为媒介，使之与废水充分接触，使水中的氨气穿过气液界面，向气相转移，从而达到脱除氨的目的，常用空气作为载体。吹脱法采用在废水中加NaOH溶液，使pH至11以上，水中离子态铵NH4 +转化为NH3分子。吹脱塔是在塔内装置一定高度的填料层，废水从塔顶喷下，沿填料表面呈薄膜状或点滴状向下流动，空气由塔底鼓入，呈连续相由下向上同水逆流接触，塔内水相和气相沿塔高连续变化。吹脱法的缺点是氨氮去除效率低，冬天需将废水提温，否则效率更低；此外由于吹脱法操作气/水比大(通常为3000～4000)，致使吹脱塔顶排除的含氨尾气量大，不利于尾气中氨的吸收，通常直接向大气排放，造成二次污染；风压高(500～800mm H20)，导致能耗高，平均处理一吨废水耗电6～9kW；而且由于气液平衡的限制，吹脱法只能将氨氮脱除到～500mg/l，达不到排放要求；吹脱法通常采用NaOH溶液调整pH值，否则用石灰将带来填料的堵塞与坍塌问题。
武汉科梦科技发展有限公司开发的高分散喷雾除氨塔(专利号ZL200620097443.8)，是一种空塔除氨空气气提工艺，采用高分散元件将氨氮废水进行高度分散处理，大幅度增加液体比表面积，极大地提高了溶解在水中的游离氨从液相中逃逸的速率，以达到溶液中氨氮去除率高、能耗低，设备运行可靠的目的。为减少尾气中有害气体的排放，通常采用物理或化学吸收将除氨尾气中的氨分子予以吸收后直接排大气，虽然可以做到尾气达标排放，但仍然存在以下问题：
(1)对于废水处理量较大或氨氮浓度较高的场合，在设计时将不得不考虑将排放筒高度提高到50～60m，以满足排放速率的要求，这样既加大了装置投资，又增加了装置的维护难度和费用；
(2)在某些区域，由于紧邻居民居住区，或环境容量已达到饱和，则根本无法满足要求，不得不寻求其它投资或操作费用更高的工艺技术；
(3)在废水中氨氮含量较高的场合，需要设置多级除氨流程才能达到排放要求，但由于除氨过程会产生温降，如需维持合适的除氨效率，就必须对废水加热，从而不但会使除氨能耗增加，而且提高了操作成本。
采用蒸汽气提法(即加热蒸馏)处理含氨废水，排水也可达标，但处理成本很高。以废水氨氮20000～40000mg/l为例，如处理到≤15mg/l，消耗蒸汽量为350～630kg/t废水，以蒸汽价格100元/吨计，仅蒸汽成本就达35～63元/吨废水，再加上化学品(碱、絮凝剂)和电力消耗，则每吨废水处理成本达100元左右。
发明内容
本发明的目的在于提供一种环保、高效的废水除氨工艺及其设备，该工艺能完全做到除氨尾气零排放、废水达标排放的要求。相对现有传统工艺比较，本发明具有除氨效率高，操作运行稳定、成本低等优势。
本发明的技术方案是：一种环保、高效的废水除氨工艺，先采用NaOH溶液调节废水的pH值至11以上后得到游离氨；然后将沉淀过的含氨废水、空气分别从不同的入口引入除氨塔，废水中的游离氨被空气带出液相；其特征在于：废水中的游离氨被空气带出液相后再采用稀酸溶液将含氨空气中的氨吸收；最后回收氨后的空气被引入鼓风机入口，送入除氨塔循环使用。
如上所述的环保、高效的废水除氨工艺，其特征在于：调pH值用NaOH溶液或石灰水溶液或其它碱性溶液。
一种环保、高效的废水除氨工艺采用的设备，包括pH调整池、沉淀池和废水中间贮槽、废水给水泵和除氨塔内的高分散元件按顺序连接，其特征在于：还包括鼓风机或引风机、吸收液循环槽和吸收液循环泵，吸收液循环槽、吸收液循环泵和除氨塔吸收段两个接口连接形成循环，鼓风机或引风机与除氨塔顶部和下端同时连接形成循环。
如上所述的环保、高效的废水除氨工艺采用的设备，其特征在于：在同一除氨塔中，高分散元件单层或双层或多层布置。
如上所述的环保、高效的废水除氨工艺采用的设备，其特征在于：设置一级或多级除氨塔，多级除氨塔串联或并联布置。
如上所述的环保、高效的废水除氨工艺采用的设备，其特征在于：除氨塔塔体为立式、卧式或其它合适的结构形式。
如上所述的环保、高效的废水除氨工艺采用的设备，其特征在于：除氨塔塔体为钢结构件，或是混凝土结构件，或其它合适的材料。
本发明的有益效果是：(1)采用稀酸溶液吸收除氨尾气中的氨，并将不含氨或含有极微量氨的空气采用管道引入鼓风机入口循环使用，使废水除氨达到了尾气的零排放；(2)由于采用了尾气循环利用，克服了除氨过程中废水的温降，维持了较高的氨去除率，对于多级除氨的场合优势更明显；(3)由于除氨过程温度基本不下降，因此对于高寒地区，冬季不需对水进行加热也可达到所需的除氨效率，故运行成本大幅降低；(4)调pH值可用NaOH溶液，也可用石灰水溶液(价格低廉)或其它价格更低廉的或其它碱性物质碱性溶液，由于是空塔操作，故不会产生堵塔。
附图说明
图1，传统的空气气提除氨工艺示意图。
图2，本发明实施例1示意图。
图3，本发明实施例2示意图。
图4，本发明实施例3示意图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明环保、高效的废水除氨工艺做进一步的说明。
图1中的标记：1-pH调整池，2-沉淀池，3-废水中间贮槽，4-废水给水泵，5-除氨塔，6-鼓风机。
图2中的标记：7-吸收液循环泵，8-吸收液循环槽，9-高分散元件，10-升气管，11-除氨塔吸收段。
如图2所示，本发明实施例环保、高效的废水除氨工艺包括以下设备：pH调整池1、沉淀池2、废水中间贮槽3、废水给水泵4、除氨塔5、鼓风机6(或引风机)、吸收液循环泵7、吸收液循环槽8、高分散元件9和升气管10；其中，pH调整池1、沉淀池2和废水中间贮槽3按顺序连接，废水中间贮槽3通过废水给水泵4连接到除氨塔5，除氨塔5顶部和下端同时连接鼓风机6形成循环，吸收液循环泵7和吸收液循环槽8连接，并与除氨塔吸收段11两个接口分别连接形成循环，除氨塔5内装有高分散元件9和升气管10，高分散元件9在与除氨塔5下端连接的鼓风机6入口上方，高分散元件9具体结构见高分散喷雾除氨塔(专利号ZL200620097443.8)，由雾化喷嘴和分布水管组成，雾化喷嘴向上或向下设置，通过分布水管和进水管与废水给水泵4相通。
在本发明实施例中，先采用NaOH溶液或石灰水溶液或其它碱性溶液调节废水的pH值至11以上后得到游离氨；然后将沉淀过的含氨废水、空气分别从不同的入口引入除氨塔5，废水中的游离氨被空气带出液相；再采用稀酸溶液将含氨空气中的氨吸收；最后回收氨后的空气被引入鼓风机6入口，后送入除氨塔5循环使用。按照实际需求，在同一除氨塔5中，高分散元件9单层或双层或多层布置；设置一级或多级除氨塔5，多级除氨塔5可以是串联或并联布置。
传统的空气气提除氨工艺示意图如图1所示，使用NaOH溶液调pH值，废水经pH调整池1(pH>11)后进沉淀池2，沉淀池2中的上清液进入废水中间贮槽3后，经废水给水泵4打入除氨塔5(填料塔)顶部，除氨塔5内装置一定高度的填料层，废水从塔顶喷下，沿填料表面呈薄膜状或点滴状向下流动，空气由塔底鼓风机6鼓入，呈连续相由下向上同水逆流接触，除氨塔5内水相和气相沿塔高连续变化，液相中NH3向气相中转移，鼓风机6送入的空气将NH3带出除氨塔5。除氨塔5塔顶排除的含氨尾气量大，造成二次污染。
本发明实施例1示意图如图2所示，采用一级一段除氨塔5(即一个除氨塔5和单层高分散元件9)，尾气吸收后引入鼓风机6入口循环使用；在废水中氨氮含量不高(<200mg/l)且处理后接生化处理、但环境要求不允许有含氨尾气排放的场合，可采用如图2所示的一级一段尾气循环处理除氨工艺。实施例1使用石灰水溶液调pH值，废水经pH调整池1(pH>11)后进沉淀池2，上清液进入废水中间贮槽3，废水经废水给水泵4打入高效除氨塔5中的高分散元件9，与塔底进入的经鼓风机6升压后的尾气接触，将废水中的游离氨分离出来。稀酸溶液经吸收液循环泵7打入除氨塔吸收段11，与上行的除氨尾气逆流接触，将尾气中的氨予以吸收，生成铵盐产品；经一段除氨的尾气采用稀酸溶液循环吸收后，通过除氨塔5顶部管道引入鼓风机6入口循环使用。
本发明实施例2示意图如图3所示，采用一级两段除氨塔5(即一个除氨塔5和双层高分散元件9)，尾气吸收后引入鼓风机6入口循环使用；在废水中氨氮含量不高(<200mg/l)且处理后接生化处理、但环境要求不允许有含氨尾气排放的场合，可采用如图3所示的一级二段尾气循环处理除氨工艺。实施例2与实施例1不同点在于：使用两个废水给水泵4与双层高分散元件9分别连接。废水先经一个废水给水泵4打入高效除氨塔5中上层的高分散元件9，与塔底进入的经鼓风机6升压后的尾气接触，将废水中的游离氨分离出来后，一次处理过的废水再经过另一个废水给水泵4打入下层的高分散元件9进行第二次处理，即在除氨塔5内废水循环处理两次，经两段除氨的尾气采用稀酸溶液循环吸收后，通过除氨塔5顶部管道引入鼓风机6入口循环使用。
本发明实施例3示意图如图4所示，采用二级两段除氨塔5(即两个除氨塔5和双层高分散元件9)，在废水中氨氮含量较高(1000～5000mg/l)且处理量较大(>10m3/h)的场合，可采用如图3所示的两级或多级尾气循环处理除氨工艺，第一级除氨塔5底部出来的废水流向与第二级除氨塔5连接的废水给水泵4。
对于含氨废水处理量20t/h、氨氮1000mg/l、废水温度20℃、大气环境温度14℃、要求处理到≤15mg/l的情况，如采用图1所示的尾气不循环工艺，则要采用4级除氨，排水方可达到≤15mg/l；由于除氨过程产生温降，使得一级除氨后废水温度降到～8℃，此后二、三、四级除氨均在8℃左右即接近空气的湿球温度运行，除氨效率将受到一定的影响。
上述工况如采用图4所示的尾气循环除氨工艺，则各级除氨均在18℃左右运行，各级除氨均保持了较高的除氨效率，在维持相同的气/水比操作条件下，可减少一级除氨塔5；这样不仅降低了装置投资，也减少了运行成本。
一段工艺表示除氨塔5中废水只处理一次，通常用于氨氮含量较低的场合；两段工艺表示除氨塔5中废水处理两次，通常用于氨氮含量较高且需要多级处理的场合，两段工艺除氨效率较高、空气得到二次利用、因而能耗较低；无论一段、两段除氨塔，空气从塔底进去，直通至塔顶出来循环。
Claims (7)
1、一种环保、高效的废水除氨工艺，先采用NaOH溶液调节废水的pH值至11以上后得到游离氨；然后将沉淀过的含氨废水、空气分别从不同的入口引入除氨塔，废水中的游离氨被空气带出液相；其特征在于：废水中的游离氨被空气带出液相后再采用稀酸溶液将含氨空气中的氨吸收；最后回收氨后的空气被引入鼓风机入口，送入除氨塔循环使用。
2、根据权利要求1所述的环保、高效的废水除氨工艺，其特征在于：调pH值用NaOH溶液或石灰水溶液。
3、采用权利要求1或2所述的环保、高效的废水除氨工艺的设备，包括pH调整池、沉淀池和废水中间贮槽、废水给水泵和除氨塔内的高分散元件按顺序连接，其特征在于：还包括鼓风机或引风机、吸收液循环槽和吸收液循环泵，吸收液循环槽、吸收液循环泵和除氨塔吸收段两个接口连接形成循环，鼓风机或引风机与除氨塔顶部和下端同时连接形成循环。
4、根据权利要求3所述的环保、高效的废水除氨工艺的设备，其特征在于：在同一除氨塔中，高分散元件单层或双层或多层布置。
5、根据权利要求3所述的环保、高效的废水除氨工艺的设备，其特征在于：设置一级或多级除氨塔，多级除氨塔串联或并联布置。
6、根据权利要求3所述的环保、高效的废水除氨工艺的设备，其特征在于：除氨塔塔体为立式、卧式或其它合适的结构形式。
7、根据权利要求3所述的环保、高效的废水除氨工艺的设备，其特征在于：除氨塔塔体为钢结构件，或是混凝土结构件，或其它合适的材料。
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