CN105198028A - 一种氨氮吹脱装置及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种氨氮吹脱装置及其应用，包括塔体和设置于塔体内的喷淋装置，在所述塔体的顶部设置有除雾器，在所述塔体的侧壁上由上至下设置有进气口和出水口，所述进气口位于喷淋装置的下方。本装置通过提高单位体积废水总表面积的方式大幅提高NH₃从液相向气相迁移的总量，再用适量空气将NH₃带出体系，因而以十分经济的方式高效率除氨，一级吹脱NH₃-N去除率达60％，根据出水要求可设二级处理，出水氨氮可达到国家一级排入标准(15mg/L或更低)，同时本氨氮吹脱装置操作稳定性强，不存在堵塔等技术难题。

Description

一种氨氮吹脱装置及其应用

技术领域

本发明涉及一种氨氮吹脱装置及其应用，属于工业废水处理技术领域。

背景技术

目前，氨产品使用及氨生产等企业排出的废水中一般含有不同浓度的氨氮，而废水中除氨可供选择的处理方法通常有物理化学法及生物处理法两大类。对于从废水中去除氨氮，物理法有反渗透、蒸馏(即蒸汽气体)、氨吹脱、土壤灌溉；化学法有离子交换法、折点加氯、含氨副产品生产、焚烧、催化裂解、电渗析、电化学处理；生物法有藻类养殖、生物硝化等。虽然许多方法都能有效地去除氨氮，但只有几种方法能真正用于废水处理。对于一定浓度的氨氮废水，处理技术的选择主要取决于废水的性质、要求以及达到的处理效果和经济性。根据国内外工程实例及资料介绍，目前处理氨氮废水的实用方法主要有氨汽提法、氨吹脱法、折点加氯法、离子交换法及生物处理法。

中高浓度氨氮废水通常具有氯氮高、C/N比低的特点，有些废水甚至不含COD，因此采用生物脱氮的处理方法运行成本很高。一则需外加碳源，二则供氧量太大，因而无论生化法如何变种，微生物生长所需C/N及供氧量条件是必需保证的，从而导致高成本运行，高成本决定了技术应用的局限性。

氨汽提法主要用于浓度很高的氨氮废水处理，采用蒸汽作为气提气体，将废水中的氨氮蒸发成氨气，再冷却吸收成为氨水回收。其运行成本很高，而单独的气提处理不能达到国家排放标准，需要进行后续处理才能达标。一般情况下，只有当水中的氨氮在10000mg/L以上时才考虑汽提工艺，否则经济性较差。

折点加氯法是一种处理效果较好的方法，其工作原理是利用氯气的强氧化性，将NH₃(或NH₄ ⁺)氧化成非溶解性的N₂O气体，从水中挥发出去。折点加氯除氨法适合于任何浓度NH₃(或NH₄ ⁺)的污水处理。其特点是去除率高，出水氨离子浓度绝对值低，可以降到0.1mg/L或更低，而且生成的副产品数量不多，处理效果不受温度波动或毒性化合物的影响，几乎可将水中的氨氮全部去除，操作方便，投资省，但运行成本高。在污水回用工业循环补充水处理中，折点加氯除氨法是最为常见、成熟、可靠而有效的方法，但折点加氯除氨法必须向水中加入ClO^-，一般情况下加入Cl₂和氨氮的重量比为12：1，从而提高了出水的Cl^-含量，影响水质。

离子交换法选用斜发沸石作为交换树脂，将水中的铵离子与树脂的钠离子交换，从而达到去除铵的目的。斜发沸石具有从含钠、镁和钙等离子的溶液中有选择地去除钙离子的特点，因而选其作为交换树脂也叫有选择的离子交换法。穿透的树脂采用2％的氯化钠溶液再生，再生液经过去氯处理后再循环使用，达到一定的循环率后排放。离子交换除氨法用于铵离子浓度在10-100mg/L的废水，因为钙离子浓度越高，树脂交换负荷越大，穿透时间间隙越短，因而再生频率高，操作繁琐复杂，运行成本升高；铵离子浓度低于10mg/L时，受浓度差影响，处理效果严重下降。另外，采用离子交换法除氨会增加系统中溶解性固体量，即增加系统的含盐量，加剧设备及管道的腐蚀，不利于回用，因此工业规模应用很少。

综上所述，目前几种氨氮去除方法都不尽人意。相比来讲氨氮吹脱这种工艺较为可行，但是传统的氨氮吹脱塔也或多或少地存在若干缺陷和不足，制约着这项技术的应用和发展。比如：一是塔内装满填料，填料式氨氮吹脱塔不仅气水接触面积相对较小，传质较差，而且易结垢、易阻塞，经常发生短流，氨氮吹脱效果较差，技术上存在严重缺陷，并且吹脱塔的造价高，维护成本高；二是塔顶的汽水混合物不能有效处理，造成二次污染。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种全新设计的氨氮吹脱装置，该装置应用领域广，氨氮去除效率高，运行成本低，操作稳定性好，具有防堵塞免维护等技术优势。

本发明还提供上述一种氨氮吹脱装置的使用方法。

本发明的技术方案如下：

一种氨氮吹脱装置，包括塔体和设置于塔体内的喷淋装置，在所述塔体的顶部设有除雾器，在所述塔体的侧壁上由上至下设置有进气口和出水口，所述进气口位于喷淋装置的下方。

优选的，所述喷淋装置包括进水管和与进水管相连通的雾化喷头。

进一步优选的，所述雾化喷头为文丘里喷嘴。

优选的，所述文丘里喷嘴的数量为8～10个。

优选的，所述进气口与文丘里喷嘴的垂直高度差为4～6m。

优选的，所述进气口与出水口的垂直高度差为1～2m。

优选的，所述塔体包括上部分的圆柱形塔体和下部分的倒圆锥形塔体，所述进气口和出水口位于圆柱形塔体的侧壁上。此设计的好处在于，圆柱形塔体为气液反应区，倒圆锥形塔体为气液反应后的沉淀区，废水脱氨后在塔底经过沉淀澄清后排出，沉渣从圆锥形塔底定期排出。

优选的，所述除雾器包括一层以上的波纹板。此设计的优势在于，通过设置多层波纹板，利用波纹板特殊的构造形式多次改变气水混合物的流动方向，水滴被吸附在波纹板壁上，凝聚成大的水滴回流塔内，而脱除水滴的气体从塔顶而出，完成气水分离，波纹板除雾器构造简单，除雾效果良好。

进一步优选的，所述除雾器包括1～3层波纹板。

一种氨氮吹脱装置的使用方法，包括以下步骤，

通过进水口向塔体内通入含氨氮的废水，废水通过喷淋装置的文丘里喷嘴在罐体内向下喷淋雾化，同时，通过进气口向罐体内通入空气，空气向上扩散与向下喷淋的雾化废水接触，空气将废水中的NH₃通过除雾器带出，除雾器网捕残余水雾使反应后的废水落入倒圆锥形塔体内，后续通过出水口排出。

本氨氮吹脱装置的工作原理为：高氨氮废水通过泵加压后通过进水管进入高压雾化喷头，经雾化喷头的特殊结构瞬间放压喷出，使水流变为极小的雾状水珠，极大地扩大了表面积，高压空气自塔身一侧的进气管吹入，自下而上与雾状水逆流接触，双方以良好的传质状态接触，风将NH₃吹向塔顶与水分离，残余水雾经除雾器网捕，氨气进入后续的回收系统；废水脱氨后在塔底沉淀区经过沉淀澄清后排出，沉渣从塔底定期外排。

本发明的有益效果在于：

1.本氨氮吹脱装置通过采用文丘里喷嘴这一特殊的布水方式，通过提高单位体积废水总表面积的方式大幅提高NH₃从液相向气相迁移的总量，巧妙的将水滴变为颗粒极小的雾滴，再用适量空气将NH₃带出体系，气水之间形成了极大的接触面积，传质效果成倍提高，因而以十分经济的方式高除氨效率，而且冬季运行效果良好，为提高本装置的氨氮吹脱效果奠定了坚实的基础。

2.本氨氮吹脱装置采用的雾化喷头大大简化了塔内结构，省略了填料，降低了造价，从而也彻底避免了结垢、阻塞等技术难题问题。

3.通过在本氨氮吹脱装置的塔顶设置波纹板除雾器，可有效捕集气水混合物中的水雾滴，避免造成对设备的进一步腐蚀，杜绝了二次污染。

4.本氨氮吹脱装置除氨效率高，一级吹脱NH₃-N去除率达60％，一般二级吹脱的氨氮去除率可达80％以上。在工程实际中可根据出水要求确定吹脱塔的级数。系统总出水的氨氮可达到国家一级排入标准(15mg/L或更低)。

附图说明

图1为本发明氨氮吹脱装置的结构示意图；

图2为利用本氨氮吹脱装置进行废水处理的工艺流程图。

其中：1、除雾器；2、雾化喷头；3、塔体；4、出水口；5、沉淀区；6、进水管；7、进气口。

具体实施方式

下面通过实施例并结合附图对本发明做进一步说明，但不限于此。

实施例1：

如图1所示，本实施例提供一种氨氮吹脱装置，包括塔体3和设置于塔体3内的喷淋装置，在所述塔体3的顶部设有除雾器1，在所述塔体3的侧壁上由上至下设置有进气口7和出水口4，进气口7位于喷淋装置的下方并通过进气管与外部风机相连，正压供风，能有效确保工艺运行温度。

喷淋装置包括进水管6和与进水管相连通的雾化喷头2，雾化喷头2选用文丘里喷嘴，本实施例中文丘里喷嘴的数量为8个。文丘里喷嘴能够将废水瞬间雾化，极大地提高单位体积废水总表面积。

进气口7与文丘里喷嘴的垂直高度差为4m，进气口7与出水口4的垂直高度差为1m。

塔体3包括上部分的圆柱形塔体和下部分的倒圆锥形塔体，进气口7和出水口4位于圆柱形塔体的侧壁上。塔体高10m，外径为2m，倒圆锥形塔体的高度为2m，与水平面的倾斜角为60度，整个塔体由上而下包括三个区域：顶部的除雾区、中间的反应区、底部的沉淀区5。

除雾器1为一层波纹板。利用波纹板特殊的构造形式多次改变气水混合物的流动方向，水滴被吸附在波纹板壁上，凝聚成大的水滴回流塔内，而脱除水滴的气体从塔顶而出，完成气水分离。波纹板除雾器构造简单，除雾效果良好。

实施例2：

本实施例提供一种氨氮吹脱装置，结构如实施例1所述，其不同之处在于：进气口7与文丘里喷嘴的垂直高度差为6m，进气口7与出水口4的垂直高度差为2m。文丘里喷嘴的数量为10个。除雾器1为三层波纹板，通过设置多层波纹板，可提高除雾效果。

利用该氨氮吹脱装置进行废水的处理工艺流程如图2所示，废水中的NH₃-N存在形态分NH₄ ⁺与NH₃两种，二者随pH值的变化而相互转化，其反应式如下：

NH₄ ⁺+OH^-＝＝NH₃↑+H₂O

在不同pH条件下，水中NH₃占氨氮的比值见下表(水温25C°)

pH＝5

pH＝6

pH＝7

pH＝8

pH＝9

pH＝10

pH＝11

pH＝12

0.0056％

0.0555％

0.5525％

5.26％

35.71％

84.74％

98.23％

99.82％

在调整pH至10以上后，如何将NH₃从液相中移出即克服NH₃向溶解度方向迁移的推动力是氨氮去除率的关键。

其具体做法是：氨氮废水用石灰乳将pH调至10左右,在沉淀池将沉渣去除,上清液用泵通过进水管打入氨吹脱塔,废水自上而下喷淋,来自风机的高压空气通过进气管从塔体内自下而上吹，气液逆向接触,空气将NH₃带出并通过波纹板将水滴截留在波纹板壁上,从而实现废水脱氨的目的，吹出的余氨进入回收入系统，避免造成二次污染，废水从氨吹脱塔进入调节池加酸适量将pH调至7.0-8.0之间，就可以进入生化处理系统了。

Claims (10)

1.一种氨氮吹脱装置，包括塔体和设置于塔体内的喷淋装置，其特征在于，在所述塔体的顶部设有除雾器，在所述塔体的侧壁上由上至下设置有进气口和出水口，所述进气口位于喷淋装置的下方。

2.如权利要求1所述的氨氮吹脱装置，其特征在于，所述喷淋装置包括进水管和与进水管相连通的雾化喷头。

3.如权利要求2所述的氨氮吹脱装置，其特征在于，所述雾化喷头为文丘里喷嘴。

4.如权利要求3所述的氨氮吹脱装置，其特征在于，所述文丘里喷嘴的数量为8～10个。

5.如权利要求3所述的氨氮吹脱装置，其特征在于，所述进气口与文丘里喷嘴的垂直高度差为4～6m。

6.如权利要求1所述的氨氮吹脱装置，其特征在于，所述进气口与出水口的垂直高度差为1～2m。

7.如权利要求1所述的氨氮吹脱装置，其特征在于，所述塔体包括上部分的圆柱形塔体和下部分的倒圆锥形塔体，所述进气口和出水口位于圆柱形塔体的侧壁上。

8.如权利要求1所述的氨氮吹脱装置，其特征在于，所述除雾器包括一层以上的波纹板。

9.如权利要求8所述的氨氮吹脱装置，其特征在于，所述除雾器包括1～3层波纹板。

10.一种如权利要求1至9任一项所述的氨氮吹脱装置的使用方法，包括以下步骤，

通过进水口向塔体内通入含氨氮的废水，废水通过喷淋装置的文丘里喷嘴在罐体内向下喷淋雾化，同时，通过进气口向罐体内通入空气，空气向上扩散与向下喷淋的雾化废水接触，空气将废水中的NH₃通过除雾器带出，除雾器网捕残余水雾使反应后的废水落入倒圆锥形塔体内，后续通过出水口排出。