CN109650568A - 一种含氨废液真空暴气脱氨系统和方法 - Google Patents

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郭云云
黄承
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Abstract

本发明涉及一种含氨废液真空暴气脱氨系统和方法，该方法包括以下步骤：(A)将含氨溶液输送到真空暴气脱氨器，在真空暴气脱氨器中，在废液液面形成真空，同时利用暴气装置在废液中暴入空气，使废液中的氨充分释放到废液上空并被带出废液，获得脱氨完成液；(B)使步骤(A)中被带出废液的含氨湿空气进入真空吸氨器，利用吸氨液脱除废液中氨的同时回收氨。

Description

一种含氨废液真空暴气脱氨系统和方法
技术领域
本发明涉及一种含氨溶液真空暴气脱氨系统和方法，主要适用于化工含氨溶液脱氨水处理领域，也可用于生产过程中含氨料液的脱氨处理工序。
背景技术
目前，工业生产过程中排放的含氨溶液，下游接收工序处理方法，主要是直接排放和资源化利用两种。直接排放，会造成接收水体氨富营养化；资源化利用，因溶液中含有氨，会对下道工序造成影响，因此，含氨溶液排放或再资源化利用的主要问题是去除或降低溶液中的氨含量。
目前，溶液中氨去除方法主要有物理脱氨法、生化硝化法和化学脱氨法。物理法脱氨一般先用化学法预处理含氨溶液，再用空气吹脱法、蒸馏法、膜法、真空分馏法等方法脱除含氨溶液中的氨，脱氨完成液达标排出，可以利用酸液回收利用脱出的氨；化学药剂法，主要是利用添加药剂，与溶液中的氨反应，生成含氨化合物，从而达到除氨的目的。
1)物理方法吹脱法、膜法等方法，适用的氨浓度比较窄，要么适用低浓度脱氨，要么适用高浓度含氨，环境适应性差；
2)化学法除氨方法含氨溶液中引入新杂质，同时药剂成本较高，在脱氨完成液中易引入新杂质等问题，出水水质不稳定，难以达标；
3)物理方法中都需要消耗大量蒸汽，能耗高，运行成本高，脱氨效率低。处理出来的氨如果不回收利用，仍会二次污染环境；
4)生化法对氨的浓度脱氨过程控制要求严格，且脱氨效果差，设备投资较高。
这些方法或设备大都存在一次性投资大、运行成本高、条件适应性差，脱氨效果不稳定等缺点。
公开号CN201020651446.8的中国实用新型专利申请《真空解析连续脱氨塔》公开了一种真空解析连续脱氨塔，公开号CN102976520A的中国发明专利申请《一种高浓度氨氮废水处理工艺》公开了一和高浓度氨氮废水处理工艺，公开号CN201410686882.1的中国发明专利申请《一种对真空泵前氨汽进行脱氨处理的负压蒸氨工艺及设备》公开了一种对真空泵前氨汽进行脱氨处理的负压蒸氨工艺及设备，公开号CN201510263454.2的中国发明专利申请《一种节能的氨氮废水处理方法及处理装置》公开了开促节能的氨氮废水处理方法及处理装置。
发明内容
为了解决上述现有技术中存在的问题，发明人进行了深入研究，结果，提出了一种含氨废液真空暴气脱氨系统和方法。
本发明的含氨废液真空暴气脱氨方法包括以下步骤：
(A)将含氨溶液输送到真空暴气脱氨器，在真空暴气脱氨器中，在废液液面形成真空，同时利用暴气装置在废液中暴入空气，使废液中的氨充分释放到废液上空并被带出废液，获得脱氨完成液；
(B)使步骤(A)中被带出废液的含氨湿空气进入真空吸氨器，利用吸氨液脱除废液中氨的同时回收氨。
本发明方法所处理的含氨溶液主要是纯碱制碱企业、合成氨厂、化肥厂等排出的含氨废水，溶液主要含氨30～10000ppm，pH值在9～13，还任选地含有其它物质氯化钠30～100g/l(3wt％～10wt％)，氯化钙50～160g/l(5wt％～14wt％)硫酸钙0wt％～5wt％，氢氧化钙0wt％～1wt％。优选含氨溶液在30～100℃，更优选50～95℃的温度下进行脱氨处理。
进一步地，步骤(B)中脱除氨的脱氨完成液去收集池，而氨液作为氨原料回收利用。脱氨装置内部为真空，脱氨完成液需要压力H>6米动力抽出，或大于6米的液柱液封排出。将步骤(A)得到的脱氨完成液，直接作为原料进入下一工序；或加酸调整脱氨完成液pH值至6.5～9，余热回收后排入收集池，另作他用。
进一步地，步骤(A)中含氨溶液的pH低于9时，在含氨溶液中加入碱液调节pH值至pH值9～12，充分混合使得含氨溶液中的化合态氨分解为游离态氨，使氨从含氨溶液中逃逸出来，然后将其输送到真空暴气脱氨器。
进一步地，步骤(A)中的真空暴气脱氨器使用多个串联的真空暴气脱氨器，从而进行多级脱氨。
进一步地，在脱氨器内废液表面保持0～0.1MPa的真空度。
进一步地，由废液底部暴气装置暴入空气体积流量相对于废液体积量一般是0.1～100倍，优选2-10倍。
进一步地，步骤(A)中使用的真空暴气脱氨器包括一个水箱本体，水箱本体设有料液进口和料液出口，水箱本体内部设有一个或多个通过进气调节阀控制流量的曝气头，曝气头与空气进料管连接，在水箱本体内部的液面上方设有含氨冷凝液收集槽，含氨冷凝液收集槽进一步连接含氨冷凝液出口管道，在水箱本体顶部设有含氨湿空气出口管道，含氨湿空气出口管道与含氨冷凝液出口管道汇合后连接于真空吸氨器。
进一步地，真空暴气脱氨器设有用于控制沸腾面高度的液位控制器。
进一步地，料液进口设有进料控制阀，料液出口设有出料控制阀。
进一步地，步骤(B)中使用的真空吸氨器包括吸氨液箱，吸氨液箱设有脱氨气液混合物入口、循环空气出口、排空口和含氨液出口，液力喷射泵经由管道连接于脱氨气液混合物入口，含氨湿空气出口管道与含氨冷凝液出口管道汇合后的管道与吸氨液进料管道连接于液力喷射泵入口，吸氨液进料管道通过吸氨液循环泵连接于吸氨液箱。含氨湿空气通过液力喷射泵真空吸入，在液力喷射泵中与吸氨液混合洗涤，洗脱含氨湿空气中的氨。液力喷射泵工作压力由循环泵驱动，工作液即是吸氨液；含氨湿空气在混合吸氨器中脱氨，形成脱氨空气，吸氨液吸氨形成含氨液。
进一步地，循环空气出口通过管道连接于真空暴气脱氨器的空气进料管。
步骤(B)中脱氨后的空气再次进入真空暴气脱氨器循环使用，防止外部空气中的其它有害气体进入脱氨完成液体系；空气循环流量可以是废水流量的1倍～50倍，例如3-20倍或甚至3-6倍。混合吸氨器开排空口，保持吸氨器内外气压一致。
将步骤(B)中吸氨液是生产过程中的物料，吸氨液可以是制碱生产吸氨工序中精制饱和盐水(氯化钠22％～27％、硫酸钠0％～4％)，吸氨液吸氨后送回到生产工序直接使用，可以是除盐水(0℃～40℃)，吸氨(含氨0％～20％)后去热电厂化水车间使用。也可以是强酸，步骤(B)中吸氨液是强酸时(pH值0～5)，强酸吸收氨后形成强酸氨盐，在饱和前排出至界区储存，可以副产强酸氨盐及其复合氨盐。也可以是水，步骤(B)中吸氨液当吸收液是水时，吸收液吸氨后即氨水，氨水浓度0％－20％，可作为原料进入用氨工序；氨水冷却降温，温度降至氨溶解饱和温度下，氨水经循环吸收，并当氨水浓度达到产品浓度时，送出至界区储存，另作它用。吸氨液的用量足以保证吸收掉含氨湿空气中的氨即可，对其没有特别限制，本领域普通技术人员可以根据需要吸收的氨的量来确定吸氨液的量。
在脱氨工序，含氨溶液进入脱氨装置，由于含氨溶液表面真空度，空气在从暴气装置以细气泡进入含氨溶液中，气泡在含氨溶液中上升，并离开废液，使废液呈沸腾状；细气泡在上升过程中，氨从液相扩散到气相中，并随气相离开液相，从而达到脱氨的目的。
在串联安装多个真空暴气脱氨器的情况下，吸氨工序的多级暴气装置顺序安装，使含氨溶液多次重复脱氨过程，使脱氨完成液中氨的含量进一步降低。
含氨溶液表面压力越低，氨在废液中的溶解度越低，在气液界面，氨更易从液相扩散到气相中，本方法的脱氨效果越好。
含氨溶液温度越高(优选的温度范围30～100℃)，氨在废液中的溶解度越低，在气液界面，氨更易从液相扩散到气相中，装置的脱氨效果越好。
装置内上部凝结水中氨含量高，该凝结水通过脱氨器内部凝结水槽收集后进入吸氨工序的吸氨液中。
真空暴气脱氨器内脱氨完成液，顺利排出脱氨器外，需要6米以上的液封水位差或扬程大于6米的泵排出；
脱氨工序出来的含氨湿空气，进入吸氨工序，在液力喷射泵内被吸氨液充分混合洗气脱氨，氨进入吸氨液。
脱氨空气内循环，有效防止外部空气中的有害气体对完成液性质改变，并且安装排空口，使内部循环空气与外界大气压保持一致。
吸氨工序的吸氨液可以是制碱生产工序中吸氨原料，也可以是强酸或其它能够充分吸收氨的一种或几种化工原料混合物。也可以是电厂除盐水，吸氨液吸氨后，可以直接作为原料使用，也可以再次脱氨后循环使用，也可以吸氨后形成相应副产品。
本发明进一步提供了一种含氨废液真空暴气脱氨系统，其包括依次连接的真空暴气脱氨器和真空吸氨器，其中真空暴气脱氨器包括一个水箱本体，水箱本体设有料液进口和料液出口，水箱本体内部设有一个或多个通过进气调节阀控制流量的曝气头，曝气头与空气进料管连接，在水箱本体内部的液面上方设有含氨冷凝液收集槽，含氨冷凝液收集槽进一步连接含氨冷凝液出口管道，在水箱本体顶部设有含氨湿空气出口管道，含氨湿空气出口管道与含氨冷凝液出口管道汇合后连接于真空吸氨器，真空吸氨器包括吸氨液箱，吸氨液箱设有脱氨气液混合物入口、循环空气出口、排空口和含氨液出口，液力喷射泵经由管道连接于脱氨气液混合物入口，含氨湿空气出口管道与含氨冷凝液出口管道汇合后的管道与吸氨液进料管道连接于液力喷射泵入口，吸氨液进料管道通过吸氨液循环泵连接于吸氨液箱。
进一步地，真空暴气脱氨器设有用于控制沸腾面高度的液位控制器。
进一步地，料液进口设有进料控制阀，料液出口设有出料控制阀。
进一步地，真空吸氨器的循环空气出口通过管道连接于真空暴气脱氨器的空气进料管。
进一步地，真空暴气脱氨器使用多个串联的真空暴气脱氨器，从而进行多级脱氨。
本发明方法包括脱氨工序和吸氨工序两个部分，在脱氨工序，利用抽真空装置在废液液面形成真空，同时废液下部安装暴气装置，利用真空暴入空气，空气在废液中形成沸腾状；废液中的氨充分释放到空气中并被带出废液；含氨湿空气进入吸氨工序的真空吸氨器，利用制碱吸氨液或强酸作为抽真空工作液和吸氨剂，在脱除废液中氨的同时回收氨；脱氨完成液去收集池，氨液作为氨原料回收利用。含氨废液的pH值调至大于7，含氨废液升高温度，更有利于废液中的氨脱除。
附图说明
图1为本发明工艺流程图。
图2为真空暴气脱氨器结构示意图。
图3为真空吸氨器的结构示意图。
附图标记说明
1、水箱本体；2、料液进口；3、暴气头；4、进气调节阀；5、料液出口(出料泵扬程>6米)；6、含氨冷凝液出口(去真空泵)；7、沸腾液面；8、含氨冷凝液收集槽；9、含氨湿空气出口(抽真空)；10、进料控制阀；11、出料控制阀；12、液位控制器(控制沸腾面高度)。21、液力喷射泵；22、吸氨液循环泵；23、循环空气出口；24排空口；25脱氨气液混合物入口；26、吸氨液箱。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例来进一步说明本发明。
如图2、图3所示，本发明的含氨废液真空暴气脱氨系统包括依次连接的真空暴气脱氨器和真空吸氨器，其中真空暴气脱氨器包括一个水箱本体1，水箱本体1设有料液进口2和料液出口5，水箱本体1内部设有一个或多个通过进气调节阀4控制流量的曝气头3，曝气头3与空气进料管连接，在水箱本体内部的液面上方设有含氨冷凝液收集槽8，含氨冷凝液收集槽8进一步连接含氨冷凝液出口管道6，在水箱本体顶部设有含氨湿空气出口管道9，含氨湿空气出口管道9与含氨冷凝液出口管道6汇合后连接于真空吸氨器，真空吸氨器包括吸氨液箱26，吸氨液箱26设有脱氨气液混合物入口25、循环空气出口23、排空口24和含氨液出口，液力喷射泵21经由管道连接于脱氨气液混合物入口25，含氨湿空气出口管道与含氨冷凝液出口管道汇合后的管道与吸氨液进料管道连接于液力喷射泵21入口，吸氨液进料管道通过吸氨液循环泵22连接于吸氨液箱26。
真空暴气脱氨器可设有用于控制沸腾液面7高度的液位控制器12。
料液进口优选设有进料控制阀10，料液出口优选设有出料控制阀11。
真空吸氨器的循环空气出口23可通过管道连接于真空暴气脱氨器的空气进料管。
真空暴气脱氨器可使用多个串联的真空暴气脱氨器，从而进行多级脱氨。
实施例1
一种含氨溶液(来自纯碱制碱厂)，氨含量50～2000ppm，温度在50－105℃，pH值10－12，420～480m3/h。使用图2、图3的含氨废液真空暴气脱氨系统处理，真空暴气量3～4倍脱氨处理后，排出的脱氨完成液中氨含量20～50ppm，温度在40～75℃。吸氨液为制碱原料精制饱和卤水(各氯化钠22％～27％、硫酸钠0％～4％)，吸氨后获得的氨液送回到碱厂吸氨工序。
实施例2
一种制碱清废液，氨含量800～2500ppm，废液温度在80－95℃，pH值10～12，使用图2、图3的含氨废液真空暴气脱氨系统处理，真空暴气量4～5倍脱氨处理后，排出的脱氨完成液中氨含量20～50ppm，温度在40～60℃。吸氨液为制碱原料精制饱和卤水(氯化钠22％～27％、硫酸钠0％～4％)，吸氨液吸氨后送回到碱厂吸氨工序。
实施例3
一种制碱清废液，氨含量500～1000ppm，废液温度在60～80℃，pH值10～12，使用图2、图3的含氨废液真空暴气脱氨系统处理，真空暴气量3～4倍脱氨处理后，排出的脱氨完成液中氨含量30～60ppm，温度在40～50℃。吸氨液为硫酸(65％～90％)，吸氨液吸氨后送复合肥厂分类使用。
实施例4
一种含氨溶液(来自合成氨厂)，氨含量200～2500ppm，废液温度在40～70℃，加碱调整pH值到9～11，使用图2、图3的含氨废液真空暴气脱氨系统处理，真空暴气量4～6倍脱氨处理后，排出的脱氨完成液中氨含量50～70ppm，温度在30～45℃。吸氨液为电厂除盐水，含氨除盐水(0％～15％)送到电厂化水车间直接使用。
实施例5
一种含氨溶液(来自合成氨厂)，氨含量200－2000ppm，废液温度在35～55℃，加生石灰调整pH值到10～12，使用图2、图3的含氨废液真空暴气脱氨系统处理，真空暴气量3～5倍脱氨处理后，排出的脱氨完成液中氨含量35～55ppm，温度在25～35℃。吸氨液为浓硫酸(75％～95％)并副产氨盐复合肥。
实施例6
一种含氨溶液(来自化肥厂)，氨含量300～1500ppm，废液温度在50～70℃，加碱调整pH值到9～12，使用图2、图3的含氨废液真空暴气脱氨系统处理，真空暴气脱氨量5～7倍处理后，排出的完成液中氨含量30～45ppm，温度在35～45℃。吸氨液为浓硫酸(85％－95％)并副产硫酸氨盐复合肥。
实施例7
一种含氨溶液(来自电化厂合成氨车间)，氨含量2000－5000ppm，废液温度在35－45℃，加废碱调整pH值到10～12，使用图2、图3的含氨废液真空暴气脱氨系统处理，真空暴气量4～6倍脱氨处理后，排出的完成液中氨含量35－65ppm，温度在25－35℃。吸氨液为电厂除盐水，含氨除盐水(0％～15％)送到电厂化水车间直接使用。

Claims (14)

1.一种含氨废液真空暴气脱氨方法，该方法包括以下步骤：
(A)将含氨溶液输送到真空暴气脱氨器，在真空暴气脱氨器中，在废液液面形成真空，同时利用暴气装置在废液中暴入空气，使废液中的氨充分释放到废液上空并被带出废液，获得脱氨完成液；
(B)使步骤(A)中被带出废液的含氨湿空气进入真空吸氨器，利用吸氨液脱除废液中氨的同时回收氨。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，含氨溶液是纯碱制碱企业、合成氨厂、或化肥厂排出的含氨废水，溶液含氨30～10000ppm，pH值在9～13，还任选地含有氯化钠3wt％～10wt％，氯化钙5wt％～14wt％，硫酸钙0wt％～5wt％，氢氧化钙0wt％～1wt％；优选含氨溶液在30～100℃，更优选50～95℃的温度下进行脱氨处理。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤(B)中脱除氨的脱氨完成液去收集池，而氨液作为氨原料回收利用。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，将步骤(A)得到的脱氨完成液，直接作为原料进入下一工序；或加酸调整脱氨完成液pH值至6.5～9，余热回收后排入收集池。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤(A)中含氨溶液的pH低于9时，在含氨溶液中加入碱液调节pH值至pH值9～12，充分混合使得含氨溶液中的化合态氨分解为游离态氨，使氨从含氨溶液中逃逸出来，然后将其输送到真空暴气脱氨器。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤(A)中的真空暴气脱氨器使用多个串联的真空暴气脱氨器，从而进行多级脱氨。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的方法，其中，在脱氨器内废液表面保持0～0.1MPa的真空度。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的方法，其中，由废液底部暴气装置暴入空气体积流量相对于含氨溶液体积量一般是0.1～100倍，优选2-10倍。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的方法，其中，步骤(B)中的吸氨液是制碱生产吸氨工序中精制饱和盐水，含有氯化钠22wt％～27wt％、硫酸钠0wt％～4wt％)，或是0℃～40℃的除盐水，或是强酸，或是水。
10.一种含氨废液真空暴气脱氨系统，其包括依次连接的真空暴气脱氨器和真空吸氨器，其中真空暴气脱氨器包括一个水箱本体，水箱本体设有料液进口和料液出口，水箱本体内部设有一个或多个通过进气调节阀控制流量的曝气头，曝气头与空气进料管连接，在水箱本体内部的液面上方设有含氨冷凝液收集槽，含氨冷凝液收集槽进一步连接含氨冷凝液出口管道，在水箱本体顶部设有含氨湿空气出口管道，含氨湿空气出口管道与含氨冷凝液出口管道汇合后连接于真空吸氨器，真空吸氨器包括吸氨液箱，吸氨液箱设有脱氨气液混合物入口、循环空气出口、排空口和含氨液出口，液力喷射泵经由管道连接于脱氨气液混合物入口，含氨湿空气出口管道与含氨冷凝液出口管道汇合后的管道与吸氨液进料管道连接于液力喷射泵入口，吸氨液进料管道通过吸氨液循环泵连接于吸氨液箱。
11.根据权利要求10所述的系统，其中，真空暴气脱氨器设有用于控制沸腾面高度的液位控制器。
12.根据权利要求10或11所述的系统，其中，料液进口设有进料控制阀，料液出口设有出料控制阀。
13.根据权利要求10-12中任一项所述的系统，其中，真空吸氨器的循环空气出口通过管道连接于真空暴气脱氨器的空气进料管。
14.根据权利要求10-13中任一项所述的系统，其中，真空暴气脱氨器使用多个串联的真空暴气脱氨器，从而进行多级脱氨。
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