CN106365383A - 真空低温酸吸收回收经厌氧消化后高氨氮废水中氨的方法 - Google Patents

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Abstract

一种真空低温酸吸收回收经厌氧消化后高氨氮废水中氨的方法，包括以下步骤：（1）高氨氮废水的厌氧消化；（2）厌氧消化废水的固液分离；（3）调节废水pH；（4）加热废水至目标温度；（5）启动真空泵使废水在目标温度下沸腾；（6）用硫酸溶液吸收废水中加热脱除的氨形成硫酸铵。本发明通过将厌氧消化后的高氨氮废水在真空负压条件下加热使其沸腾，最后利用硫酸吸收废水中氨形成硫酸铵并回收利用，从而达到脱除高氨氮废水中氨并将其资源化利用的目的。

Description

真空低温酸吸收回收经厌氧消化后高氨氮废水中氨的方法
技术领域
本发明涉及高氨氮废水中氨的回收，具体涉及一种真空低温酸吸收高效回收经厌氧消化后高氨氮废水中氨的方法。是通过真空泵使高氨氮废水在低温条件下沸腾，利用硫酸溶液吸收废水中释放出来的氨形成硫酸铵。
背景技术
大量氨氮通过废水排放或水流的蒸发排入环境，导致环境污染，高氨氮废水的排放造成富营养化、鱼类死亡及健康问题。高氨氮废水的处理存在很多问题，缺乏充足的技术来减少废水中高浓度的氨氮。高氨氮废水主要包括农业养殖废水、垃圾渗滤液及某些特殊工业废水。不同于普通市政废水和工业废水，农业养殖废水是间歇式产生的，可能需要一个批量的氨氮去除系统。在养殖废水管理方面有一个特点，从谷仓去除的未消化的养殖废水的氨氮浓度高达936mg/L。随着厌氧消化处理废水技术的进步，可以通过厌氧消化减少养殖废水中的总固体含量。但由于有机氮的水解，这个过程增加了液态肥料的总氨氮。使环境中氨承载量具有风险。面对当前农场经营者管理氨氮的挑战，建立一个农业规模上可接受的有效处理过程是必要的，这个过程可以处理消化的和未消化的农业养殖废水以便更进一步去除氨氮。当去除氨氮时，可以通过回收去除的氨生产硫酸铵，以得到一个额外的利益。
农业养殖废水中氨的回收方法有很多，如耦合气提，酸吸收，膜蒸馏，藻产品，鸟粪石沉淀等。然而，这些研究还没有被工业应用，因为还存在很多技术上的挑战如固体含量高，费用大，效率低，操作复杂及维护要求高等。比如，空气剥离尽管具有高效低耗的特点，但石灰的大量需求增加了该方法的应用成本，包装材料的消耗和污染，以及过长的停留时间。因此，有必要探索有效方法针对农业养殖废水的实地氨氮去除及回收。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术不足提供一种真空低温酸吸收回收经厌氧消化后高氨氮废水中氨的方法。通过厌氧消化将高氨氮废水中的有机氮转化为氨氮，使废水中氮以氨氮形式存在，在真空条件下通过低温加热使废水沸腾，废水中氨氮以氨气形式经硫酸溶液吸收形成硫酸铵，达到氨回收利用的目的。
本发明所述的真空低温酸吸收回收经厌氧消化后高氨氮废水中氨的方法，包括以下步骤：
（1）高氨氮废水的厌氧消化
将高氨氮废水在中低温厌氧条件下进行厌氧消化，使废水中固体颗粒含量降低，并将废水中有机氮分解为易蒸发的氨氮；
（2）厌氧消化废水的固液分离
将步骤（1）得到的厌氧消化后高氨氮废水导入螺旋压力分离器中对废水进行固液分离，使废水中固体物质含量进一步降低；
（3）利用NaOH调节步骤（2）的废水pH值；
（4）在密闭容器中加热步骤（3）的废水至目标温度；
（5）启动真空泵，密闭容器中形成负压，使步骤（4）的废水在目标温度下沸腾；
（6）用硫酸溶液吸收步骤（5）的废水中加热脱除的氨形成硫酸铵，即利用导管将蒸发所得氨气导入硫酸溶液中，吸收反应获得硫酸铵。
所述高氨氮废水包括但不限于养殖废水、市政废水、工业废水、垃圾渗滤液等；
所述步骤（1）的中低温为20-50℃，优选35℃；
所述步骤（3）废水pH值为8-12，优选pH值为9-11，最佳pH值为9；
所述步骤（5）的真空泵压力为10-200KPa，优选为25.1-101.3KPa，最佳25.1KPa；
所述步骤（4）的加热废水后的目标温度为50-100℃，优选温度为65-100℃，最佳65℃。
本发明的有益效果：本发明通过厌氧消化将高氨氮废水中的有机氮转化为氨氮，使废水中氮以氨氮形式存在，在真空条件下通过低温加热使废水沸腾，废水中氨氮以氨气形式经硫酸溶液吸收形成硫酸铵，达到氨回收利用的目的，该方法高效低耗，操作简易，适应性好，经济性高。
附图说明
图1 本发明所述方法的步骤示意图；
图中：1为电量计；2为温度控制器；3为电热膜；4为温度探针；5为蒸馏塔；6为温度计；7为废水；8为硫酸；9为硫酸铵；10为真空泵；
图2a图2b 图2c图2 d为本发明不同温度下脱氨效果图；
图中：横坐标为加热时间（h），纵坐标右边为氨氮浓度（mgN/L），纵坐标左边为加热温度（℃）；□为温度 ●为氨氮；
图3 为本发明不同压力下对应沸点的硫酸铵生成情况表；
图中：横坐标为加热时间（h），纵坐标为硫酸铵（g/L）; ◇为50℃ □为58℃ △为65℃○为70℃ ◆为80℃ ●为90℃ ▲为100℃。
具体实施方式
以下将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述：应当理解，优选实施例仅为了说明本发明，而不是为了限制本发明的保护范围。
实施例
本实施例高氨氮废水为养殖废水，如步骤（1）所述方法经35℃厌氧消化。
厌氧消化后所得废水经螺旋压力分离器进行固液分离，分离所得固体可用于农业养殖生产的其他过程，分离所得液体则进行进一步处理。
固液分离所得液体，利用NaOH调节pH至9。
将步骤（3）中调节好pH的废水加入蒸馏设备中并加热使其达到目标温度。
启动真空泵，制造真空条件，使废水在目标温度下沸腾。
用硫酸溶液吸收废水中加热脱除的氨形成硫酸铵。
方法原理如图1所示。废水在蒸馏塔中经电热膜加热至目标温度，启动真空泵，使蒸馏塔中形成真空条件，从而废水能在低温条件下沸腾蒸馏塔中蒸发所得氨气经导管导流至硫酸溶液中反应生成硫酸铵。
本实施例在不同温度不同压力下进行实验，探究该方法最佳条件，控制操作条件如下表1所示。
如上表1所示，不同条件下对应数据结果可以看出，温度为65-100℃时，脱氨效率几乎都为100%，且铵传质系数也相对较高，其中65摄氏度最高达到了30.69 mm/h。可以从图2a－图2d中更清楚地看出各条件下对应的氨氮去除效果。图3中可以直观地看到，温度为100℃时硫酸铵含量最高，而作为较低温的65℃仅次于100℃。

Claims (5)

1.真空低温酸吸收回收经厌氧消化后高氨氮废水中氨的方法，其特征在于：
（1）高氨氮废水的厌氧消化
将高氨氮废水在中低温厌氧条件下进行厌氧消化，使废水中固体颗粒含量降低，并将废水中有机氮分解为易蒸发的氨氮；
（2）厌氧消化废水的固液分离
将步骤（1）得到的厌氧消化后高氨氮废水导入螺旋压力分离器中对废水进行固液分离，使废水中固体物质含量进一步降低；
（3）利用NaOH调节步骤（2）的废水pH值；
（4）在密闭容器中加热步骤（3）的废水至目标温度；
（5）启动真空泵，密闭容器中形成负压，使步骤（4）的废水在目标温度下沸腾；
（6）用硫酸溶液吸收步骤（5）废水中加热脱除的氨形成硫酸铵，即利用导管将蒸发所得氨气导入硫酸溶液中，吸收反应获得硫酸铵。
2.根据权利要求1所述的真空低温酸吸收回收经厌氧消化后高氨氮废水中氨的方法，其特征在于：所述步骤（1）的中低温为20-50℃。
3.根据权利要求1所述的真空低温酸吸收回收经厌氧消化后高氨氮废水中氨的方法，其特征在于：所述步骤（3）废水pH值为8-12。
4.根据权利要求1所述的真空低温酸吸收回收经厌氧消化后高氨氮废水中氨的方法，其特征在于：所述步骤（5）的真空泵压力为10-200KPa。
5.根据权利要求1所述的真空低温酸吸收回收经厌氧消化后高氨氮废水中氨的方法，其特征在于：所述步骤（4）的加热废水后的目标温度为50-100℃。
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