CN105771554A - 一种含氨废气的原位脱氮方法及其使用的脱氮装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种含氨废气的原位脱氮方法及其使用的脱氮装置，包括以下步骤：(1)将含氨废气经吸收液吸收，得到含有液相氨的吸收液和剩余废气；(2)将步骤(1)得到的含有液相氨的吸收液在脱氮系统进行生物脱氮，所述脱氮系统中含有功能微生物污泥。本发明提供的脱氮方法，将废气中的氨气溶解于吸收液，溶解于吸收液中的氨能及时地转化为液相，液相氨立即进入脱氮系统，在脱氮系统中经功能微生物污泥进行脱氮反应，能够及时将吸收液中的液相氨在脱氮系统中转化为氮气排出，脱氮后的吸收液回流至吸收池继续吸收氨气，避免氨气在吸收池的溢出；与委外的传统硝化反硝化脱氮处理方法相比，本脱氮系统无需有机物的添加，零排放，绿色环保，处理成本低。

Description

一种含氨废气的原位脱氮方法及其使用的脱氮装置
技术领域
本发明涉及脱氮领域，尤其涉及一种含氨废气的原位脱氮方法和使用的装置。
背景技术
氨气作为一种主要的废气，存在于诸多行业之中，譬如化肥工业、煤化工业、养殖业以及餐厨垃圾处理行业。氨气作为一种有毒的恶臭性气体，是形成大气气溶胶、引起土壤酸化、地表水酸化以及水体富营养化的主要污染物。人们逐步提高对大气环境的要求，如何实现对含氨废气的有效处理成为当下研究的热点。
目前含氨废气的一般处理方法包括溶剂吸收技术、膜分离技术和催化氧化技术。因为膜分离技术和催化氧化技术的技术要求、基建成本和运行费用均较高，难以得到广泛应用；氨气极易溶于水，所以溶剂吸收技术得到广泛重视，诸多企业会选择将氨气溶解于水溶剂，以废水的形式进行委外或者排入自有污水系统进行处理。但是在通过水溶剂对废气进行吸收过程中，氨气极易向空气中挥发，仅采用溶剂吸收技术而不及时处理易导致氨气溢出、处理不彻底，同时含氨废气的处理周期较长，成本高。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种含氨废气的原位脱氮方法及其使用的装置，本发明提供的脱氮方法脱氮及时、高效，成本低。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
一种含氨废气的脱氮方法，包括以下步骤:
(1)将含氨废气经吸收液吸收，得到含有液相氨的吸收液和剩余废气；
(2)将步骤(1)得到的含有液相氨的吸收液在脱氮系统进行生物脱氮，所述脱氮系统中含有功能微生物污泥。
优选的，步骤(1)中所述吸收液为水或酸性溶液
优选的，所述功能微生物污泥包括亚硝化污泥和厌氧氨氧化污泥。
优选的，所述脱氮系统中还包括碳酸盐溶液或碳酸氢盐溶液。
优选的，所述脱氮系统的含氧量为0.2～1.0mg/L。
优选的，所述步骤(1)得到的剩余废气通入脱氮系统中。
优选的，所述生物脱氮的环境温度为25～35℃。
优选的，所述生物脱氮系统的pH值为7.8～8.2。
本发明提供了一种用于含氨废气脱氮的脱氮装置，包括吸收池、进口与所述吸收池出料口相连的脱氮池、气体系统和液态回流系统；
所述气体系统包括进气泵、第一三相分离器、第二三相分离器、第一曝气盘、第二曝气盘和气体引管；
所述液体回流系统包括回流泵和导流管；
所述吸收池顶部设置所述第一三相分离器，所述吸收池底部设置所述第一曝气盘；
所述脱氮池顶部设置所述第二三相分离器，所述脱氮池底部设置所述第二曝气盘；
所述第一三相分离器经所述气体引管与所述第二曝气盘联通；
所述吸收池和所述脱氮池经所述导流管和所述回流泵连接形成回路。
优选的，所述脱氮装置还包括药剂池；
所述液体回流系统还包括加药泵和出水管；
所述脱氮池、所述出水管、所述药剂池和所述加药泵顺次连接形成回路。
本发明提供了一种含氨废气的脱氮方法，包括以下步骤:(1)将含氨废气经吸收液吸收，得到含有液相氨的吸收液和剩余废气；(2)将步骤(1)得到的含有液相氨的吸收液在脱氮系统进行生物脱氮，所述脱氮系统中含有功能微生物污泥。本发明提供的脱氮方法，首先将废气中的氨气溶解于吸收液，溶解于吸收液中的氨能及时地转化为液相，液相的氨立即进入脱氮系统，在脱氮系统中经功能微生物污泥的脱氮反应，仅需少量药剂的添加、能耗低、脱氮处理成本低，脱氮及时、高效；通过微生物污泥的脱氮作用，能够及时将吸收池的吸收的氨气在脱氮系统中转化为氮气排出，与废液委外处理采用传统硝化反硝化脱氮方法相比无需有机物的添加，能够有效减少CO2的排放，减少脱氮的曝气量，占地面积小、处理成本低。实验结果表明，在处理氨气含量100mg/m3的废气时，整个氨气处理装置的脱氮效能达到1.2kg/(m3·d)左右，排出气体氨气浓度基本在1mg/m3以下.
进一步的，本发明提供的方法通过微生物污泥的脱氮作用，采用部分亚硝化-厌氧氨氧化联合反应实现氨氮的转化，脱氮效率高；本发明提供的方法将处理后的又回流至吸收池继续吸收氨气，实现原位处理，几乎不需外部给水，水资源利用率高，是一种现场废气零排放的处理方法。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1为本发明实施例提供的脱氮装置的结构示意图：
其中，1是进气泵、2是加药泵、3是吸收池、4是脱氮池、5是出水管、6是加药池、7是气体引管、81是第一三相分离器、82是第二三相分离器、91是第一曝气盘、92是第二曝气盘、10是回流泵、11导流管、12进气口。
具体实施方式
本发明提供了一种含氨废气的原位脱氮方法，包括以下步骤：
(1)将含氨废气经吸收液吸收，得到含有液相氨的吸收液和剩余废气；
(2)将步骤(1)得到的含有液相氨的吸收液在脱氮系统进行生物脱氮，所述脱氮系统中含有功能微生物污泥。
本发明提供了一种含氨废气的原位脱氮方法，包括以下步骤:(1)将含氨废气经吸收液吸收，得到含有液相氨的吸收液和剩余废气；(2)将步骤(1)得到的含有液相氨的吸收液在脱氮系统进行生物脱氮，所述脱氮系统中含有功能微生物污泥。本发明提供的脱氮方法，首先将废气中的氨气溶解于吸收液，溶解于吸收液中的氨能及时地转化为液相，液相的氨立即进入脱氮系统，在脱氮系统中经功能微生物污泥的脱氮反应，仅需少量药剂的添加、能耗低、脱氮处理成本低，脱氮及时、高效；通过微生物污泥的脱氮作用，能够及时将吸收池的吸收的氨气在脱氮系统中转化为氮气排出，与废液委外处理采用传统硝化反硝化脱氮方法相比无需有机物的添加，能够有效减少CO2的排放，减少脱氮的曝气量，占地面积小、处理成本低。
本发明将含氨废气通入吸收液，得到含有液相氨的吸收液和剩余废气。在本发明中，所述吸收液优选为水或酸性溶液。本发明对所述酸性溶液的种类和来源没有特殊要求，采用本领域技术人员所熟知的酸性溶液即可；在本发明实施例中，具体选用醋酸溶液或盐酸溶液；本发明实施例限定吸收液为酸性溶液，达到降低吸收液pH值的效果，提高氨气的溶解量，进而促进氨气的溶解。当吸收液为酸性溶液时，所述吸收液的摩尔浓度优选为0.5mol/L～2.5mol/L。
在本发明中，所述含氨废气优选包括氨气、氧气。在本发明中，优选将所述含氨废气通入到所述吸收液中，所述通入过程的流速优选为200～1000ml/min；在本发明实施例中，含氨废气通入吸收液的流速可具体为250ml/min、350ml/min、450ml/min、550ml/min、650ml/min、750ml/min、850ml/min或950ml/min。
本发明将含氨废气通入吸收液后，所述含氨废气中的氨气充分溶解于吸收液中，促进氨气向液相的转变，进而得到含有液相氨的吸收液和剩余废气。在本发明中，当所述剩余废气含有氧气时，优选将所述剩余废气通入到脱氮系统中，为所述脱氮系统提供氧气，无需通过向所述脱氮系统通入外加空气为脱氮系统提供氧气。本发明对所述剩余废气通入到脱氮系统的时机没有特殊要求，优选当所述剩余废气的含量达到满足脱氮系统曝气盘压力后自动流进曝气池，本发明实施例中脱氮系统的曝气盘压力优选为1.5～2.0kPa；当所述剩余气体不含有氧气时，优选通过外界鼓入空气的方式，为所述脱氮系统提供氧气。
本发明中所述脱氮系统的含氧量优选为0.2～1.0mg/L，进一步优选为0.35～0.95mg/L；在本发明的实施例中，脱氮系统的含氧量可选择为0.3mg/L、0.4mg/L、0.5mg/L、0.6mg/L、0.7mg/L、0.8mg/L或0.9mg/L。
得到含有液相氨的吸收液后，本发明将含有液相氨的吸收液在脱氮系统进行生物脱氮，所述脱氮系统中含有功能微生物污泥。本发明所述脱氮系统中含有功能微生物污泥，对含有液相氨的吸收液进行生物脱氮；所述功能微生物污泥优选为亚硝化污泥和厌氧氨氧化污泥，为脱氮系统提供活性污泥系统或生物膜系统；本发明对亚硝化污泥和厌氧氨氧化污泥的来源没有特殊要求，采用本领域技术人员所熟知的亚硝化污泥和厌氧氨氧化污泥即可；在本发明的实施例中，可以采用亚硝化污泥和厌氧氨氧化污泥的市售商品，也可采用本领域技术人员熟知的制备亚硝化污泥和厌氧氨氧化污泥的技术方案自行制备。在本发明中可通过本领域技术人员所熟知的驯化或接种的技术方案制备亚硝化污泥和厌氧氨污泥。在本发明中，优选将所述含有液相氨的吸收液通入到所述脱氮系统中，所述通入过程的流速优选为20～100ml/min；在本发明实施例中，含有液相吸收液通入到脱氮系统的流速可具体为25ml/min、35ml/min、45ml/min、55ml/min、65ml/min、75ml/min、85ml/min或95ml/min。
在本发明中，所述脱氮系统的pH值优选为7.5～8.3；在本发明的实施例中，所述脱氮系统的pH值可具体为7.6、7.7、7.8、7.9、8.0、8.1或8.2。本发明优选通过向所述脱氮系统中添加碳酸盐溶液或碳酸氢盐溶液为脱氮系统提供碱性环境，生物脱氮是不断产生酸的反应，必须要额外加碱性物质以稳定所述脱氮系统的pH值。生物脱氮过程中无机碳源的需求量少，添加碳酸盐溶液或碳酸氢盐溶液，在稳定pH值过程中同时有充足碳源维持生物生长。在本发明中，所述碳酸盐溶液或碳酸氢盐溶液的添加还为脱氮系统提供无机碳源；本发明对所述碳酸盐溶液或碳酸氢盐溶液的种类和来源没有特殊要求，采用本领域技术人员所熟知的碳酸盐溶液或碳酸氢盐溶液即可；在本发明实施例中，可具体向所述脱氮系统中添加Na2CO3溶液、NaHCO3溶液、K2CO3溶液或KHCO3溶液。本发明所述碳酸盐溶液或碳酸氢盐溶液的浓度优选为0.5～5mol/L，进一步优选为1～4mol/L。
本发明进行生物脱氮过程中，所述脱氮系统的温度优选为25～35℃，进一步优选为26～34℃；在本发明实施例中，所述脱氮系统的温度可具体为27℃、28℃、29℃、30℃、31℃、32℃或33℃。本发明对所述脱氮系统的温度的控制方法没有特殊要求，采用本领域技术人员所熟知的技术方案即可，本发明优选采用含氨废气溶解于吸收液的过程产生的热量来控制脱氮系统温度。
当采用含氨废气溶解于吸收液的过程产生的热量不足以达到所述脱氮系统的温度时，本发明优选还采用外部加热产生热量来控制脱氮系统温度。
通过所述吸收液的吸收和脱氮系统的脱氮完成对所述含氨废气的脱氮后，将通入到所述脱氮系统中的含有液相氨的吸收液完成所述生物脱氮过程后，本发明优选将所述吸收液回流再次进行对所述含氨废气的吸收，实现所述吸收液的重复利用，降低生产成本，处理后的吸收液又回流至吸收池继续吸收，避免吸收池中氨气的溢出；本发明优选将所述吸收液回流再次进行对所述含氨废气的吸收，有助于促进吸收液通入到所述脱氮系统中，本发明所述吸收液回流至吸收池后，脱氮池中仍有剩余所述吸收液时，优选将剩余的吸收液排入加药池中。
本发明提供了一种用于含氨废气脱氮的脱氮装置，包括吸收池、进口与所述吸收池出料口相连的脱氮池、气体系统和液态回流系统；所述气体系统包括进气泵、第一三相分离器、第二三相分离器、第一曝气盘、第二曝气盘和气体引管；所述液体回流系统包括回流泵和导流管；所述吸收池顶部设置所述第一三相分离器，所述吸收池底部设置所述第一曝气盘；所述脱氮池顶部设置所述第二三相分离器，所述脱氮池底部设置所述第二曝气盘；所述第一三相分离器经所述气体引管与所述第二曝气盘联通；所述吸收池和所述脱氮池经所述导流管和所述回流泵连接形成回路。
在本发明中，所述脱氮装置优选还包括药剂池；所述液体回流系统优选还包括加药泵和出水管；在本发明中，所述脱氮池、所述出水管、所述药剂池和所述加药泵顺次连接形成回路。
在本发明中，在进气泵的作用下，含氨废气优选经所述第一曝气盘通入到所述吸收池，优选在所述吸收池内的吸收液的作用下实现所述含氨废气中氨气向液相的转变得到含有液相氨的吸收液；在所述第一曝气盘的作用下，有助于促进含氨废气在吸收液中的充分溶解，进而促进氨气的液相转变。本发明对所述进气泵没有特殊要求，采用本领域技术人员所熟知的进气泵即可；本发明对所述曝气盘没有特殊要求，才有本领域技术人员所熟知的曝气盘即可。
完成所述含氨废气中氨气向液相的转变后，所述第一三相分离器优选将剩余的气体进行收集，避免气体的外漏。在本发明中，所述第一三相分离器收集的气体在气体压力作用下，通过第二曝气盘，通入所述脱氮池中，提高脱氮池的溶氧量，促进脱氮过程的进行；在本发明中，所述脱氮池优选还含有进气口，以便于通过外界鼓入空气，达到脱氮池内溶氧量，本发明实施例具体通过鼓风机通过进气口向脱氮池鼓入空气。
得到含有液相氨的吸收液后，在本发明中，含有液相氨的吸收液优选经进料口通过导流管进入所述脱氮池；本发明优选通过所述脱氮池内的功能微生物污泥完成脱氮过程，实现液相氨向氮气的转变。
本发明经过在所述脱氮池完成脱氮过程后形成的氮气和经过所述脱氮过程后的残余废气经所述第二三相分离器收集；在本发明中，对经所述第二三相分离器收集的气体优选进行检测，本发明对所述检测方法没有特殊要求，采用本领域技术人员所熟知的检测方法即可，本发明实施例优选按照国家规定的大气监测方法进行检测，经检测所收集的气体符合大气排放标准后进行排放。
在本发明中，所述吸收池与所述脱氮池经所述导流管和所述回流泵形成回路，有助于在所述脱氮池完成脱氮过程的吸收液的回流，促进吸收液的重复利用以及确保所述吸收池和所述脱氮池形成液位差，有利于所述吸收池中的吸收液向所述脱氮池流动，促进脱氮过程的进行。
本发明提供了一种含氨废气的原位脱氮方法，包括以下步骤:(1)将含氨废气经吸收液吸收，得到含有液相氨的吸收液和剩余废气；(2)将步骤(1)得到的含有液相氨的吸收液在脱氮系统进行生物脱氮，所述脱氮系统中含有功能微生物污泥。首先将废气中的氨气溶解于吸收液，溶解于吸收液中的氨能及时地转化为液相，液相的氨立即进入脱氮系统；在脱氮系统中经功能微生物污泥的脱氮反应，仅需少量药剂的添加、能耗低、脱氮处理成本低，脱氮及时、高效；通过微生物污泥的脱氮作用，能够及时将吸收池的吸收的氨气在脱氮系统中转化为氮气排出，与废液委外处理采用传统硝化反硝化脱氮方法相比无需有机物的添加，能够有效减少CO2的排放，减少脱氮的曝气量，占地面积小、处理成本低。
进一步的，本发明提供的方法通过微生物污泥的脱氮作用，采用部分亚硝化-厌氧氨氧化联合反应实现氨氮的转化，脱氮效率高；本发明提供的方法将处理后的又回流至吸收池继续吸收氨气，实现原位处理，几乎不需外部给水，水资源利用率高，是一种现场废气零排放的处理方法。
下面结合实施例对本发明提供的含氨废气的脱氮方法及其装置进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
利用空气泵将废气引入吸收池，在曝气盘的作用下，氨气充分溶解于水中。吸收池的含液相氨吸收液流入脱氮池，吸收池内的气体经三相分离器收集后由导气管再经曝气盘流向脱氮池，为脱氮池提供氧气。将脱氮池溶解氧控制在0.8mg/L，剩余气体可以在吸收池的三相分离器处进行收集。脱氮池中含有亚硝化污泥和厌氧氨氧化污泥，利用含氨废气溶于水放热或者外部供热保持脱氮池温度30℃；通过控制加药池的泵速，控制脱氮池的pH为8。利用回流泵源源不断地将处理后的液体回流至吸收池，多余的液体可流入加药池。加药池曝气后的尾气与反应产生的氮气经三相分离器收集检测后排放。氨气含量为100mg/m3的废气经上述系统处理后排放量为1.0mg/m3以下，满足《恶臭污染物排放标准》(GB14554-93)，脱氮系统脱氮能力达到1.2kg/(m3·d)以上，处理成本仅0.2元/m3。
实施例2
利用空气泵将废气引入吸收池，在曝气盘的作用下，氨气充分溶解于水中。吸收池的含液相氨吸收液流入脱氮池，吸收池内的气体经三相分离器收集后由导气管再经曝气盘流向脱氮池，为脱氮池提供氧气。同时打开脱氮池进气泵，向脱氮池提供氧气，保证脱氮池溶解氧控制在1.0mg/L，剩余气体可以在吸收池的三相分离器处进行收集。脱氮池中含有亚硝化污泥和厌氧氨氧化污泥，利用含氨废气溶于水放热或者外部供热保持脱氮池温度34℃；通过控制加药池的泵速，控制脱氮池的pH为7.8。利用回流泵源源不断地将处理后的液体回流至吸收池，多余的液体可流入加药池。加药池曝气后的尾气与反应产生的氮气经三相分离器收集检测后排放。氨气含量为300mg/m3的废气经上述系统处理后排放量为稳定在0.5～0.9mg/m3之间，满足《恶臭污染物排放标准》(GB14554-93)，脱氮系统脱氮能力达到1.5kg/(m3·d)以上，处理成本仅0.45元/m3。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种含氨废气的原位脱氮方法，包括以下步骤：
(1)将含氨废气经吸收液吸收，得到含有液相氨的吸收液和剩余废气；
(2)将步骤(1)得到的含有液相氨的吸收液在脱氮系统进行生物脱氮，所述脱氮系统中含有功能微生物污泥。
2.根据权利要求1所述的含氨废气的原位脱氮方法，其特征在于，步骤(1)中所述吸收液为水或酸性溶液。
3.根据权利要求1所述的含氨废气的原位脱氮方法，其特征在于，所述功能微生物污泥包括亚硝化污泥和厌氧氨氧化污泥。
4.根据权利要求1所述的含氨废气的原位脱氮方法，其特征在于，所述脱氮系统中还包括碳酸盐溶液或碳酸氢盐溶液。
5.根据权利要求1所述的含氨废气的原位脱氮方法，其特征在于，所述脱氮系统的含氧量为0.2～1.0mg/L。
6.根据权利要求5所述的含氨废气的原位脱氮方法，其特征在于，所述步骤(1)得到的剩余废气通入脱氮系统中。
7.根据权利要求1所述的含氨废气的原位脱氮方法，其特征在于，所述生物脱氮的环境温度为25～35℃。
8.根据权利要求1所述的含氨废气的原位脱氮方法，其特征在于，所述生物脱氮系统的pH值为7.8～8.2。
9.一种用于含氨废气原位脱氮的脱氮装置，包括吸收池、进口与所述吸收池出料口相连的脱氮池、气体系统和液态回流系统；
所述气体系统包括进气泵、第一三相分离器、第二三相分离器、第一曝气盘、第二曝气盘和气体引管；
所述液体回流系统包括回流泵和导流管；
所述吸收池顶部设置所述第一三相分离器，所述吸收池底部设置所述第一曝气盘；
所述脱氮池顶部设置所述第二三相分离器，所述脱氮池底部设置所述第二曝气盘；
所述第一三相分离器经所述气体引管与所述第二曝气盘联通；
所述吸收池和所述脱氮池经所述导流管和所述回流泵连接形成回路。
10.根据权利要求9所述的脱氮装置，其特征在于，还包括药剂池；
所述液体回流系统还包括加药泵和出水管；
所述脱氮池、所述出水管、所述药剂池和所述加药泵顺次连接形成回路。
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