CN113061759A

CN113061759A - 一种高氨氮高盐废水治理及资源回收的装置及治理方法

Info

Publication number: CN113061759A
Application number: CN202110435800.6A
Authority: CN
Inventors: 黄玉春; 丁凡
Original assignee: Zehao High Purity Metal Co ltd; Beijing Yaozhi Environmental Protection Technology Co ltd
Current assignee: Zehao High Purity Metal Co ltd; Beijing Yaozhi Environmental Protection Technology Co ltd
Priority date: 2021-04-22
Filing date: 2021-04-22
Publication date: 2021-07-02

Abstract

本发明公开了一种高氨氮高盐废水治理及资源回收的装置及治理方法，装置包括离子交换系统、过滤脱水装置、旋转填充床和负压吸收塔，离子交换系统与过滤脱水装置连接，去除金属离子的废水经调高PH值后送入过滤脱水装置中；过滤脱水装置通过管道依次与第一热交换器、第二热交换器调高温度和旋转填充床连接，吹脱后的氨气经第二热交换器被吸入到负压吸收塔内变成氨水回收。方法步骤包括去除水中金属离子、过滤脱水、氨氮吹脱和回收氨水等。本发明处理后氨氮达排放标准，经反渗透系统过滤水中余下的氯离子，水质达到可回用质量。装置不但运作费用低、设备简单、占地面积小，而且能达到资源回收回用、減少污染物的目的。

Description

一种高氨氮高盐废水治理及资源回收的装置及治理方法

技术领域

本发明涉及一种废水治理装置，具体涉及一种高氨氮高盐废水治理及资源回收的装置及治理方法。

背景技术

我国稀土资源丰富，支撑着世界的主要稀土产能。我国稀土资源主要有包头混合型稀土矿、四川氟碳铈矿、南方离子型稀土矿等三大稀土资源，虽然冶炼分离生产工艺各具特色，但冶炼过程中产生的废水污染，尤其是氨氮废水污染的问题十分严重。

金属冶炼, 尤以稀土冶炼加工生产过程会产生大量废水，排放量大、组分复杂、浓度高，废水中含有高浓污染物, 其中氨氮污染物浓度高及处理困难，必须妥善处置。稀土冶炼过程中的有機萃取、皂化、沉淀及酸碱调节过程中都存在大量高浓氨氮的排放问题。目前对氨氮废水处理的方法很多，如离子交换法、电化学法、硝化反硝化法、吸附法、蒸馏法等。氨氮吹脱法虽然具流程简单、处理效果稳定、管理维护简便等优点，但是在冶炼行业中高氨氮高盐去除的难度十分高，运作费用和设备成本十分高，占地面积也十分庞大. 要使废水经过处理后，达到企业回用标准进行回用的难度更高，药剂耗用量也十分大,二次污染物也增加，对高浓度含氨氮废水脱氨处理的去除率要求较高，对于废水为有色金属冶炼行业中高浓度含氨氮高盐废水，废水中主要成份有氨、氨根离子、硫酸根离子及钠离子，常规的方法效率难以达到要求。

目前，国内外对高浓度氨氮废水的治理主要采取高塔加碱吹脱、药剂沉淀法、生化法等技术；而较先进的方法则有膜吸收法、厌氧氨氧化（Anammox ）等技术：

1.高塔加碱吹脱

高浓度含氨氮废水进入调节池，进行水质、水量均衡, 使用石灰或碱进行pH调升至11以上，然后废水进入沉淀设备，进行沉淀分离。沉淀后的废水再提升至吹脱高塔，吹脱塔中废水呈喷淋状由上向下运动，并采用压力0.3-0.6MPa的蒸汽由下向上作吹脱；通常氨吹脱需要多次的高塔吹脱如CN10166529所述，废水pH 亦要经多次的调高，才可以达到标准的。吹脱的氨气会经降温用清水淋洗回收氨水。

此方法是传统可行方法, 加碱吹脱法适用于高浓度氨氮废水的初级处理，该方法技术成熟、工艺和运行简单，但运行成本较高，设备腐蚀较严重，并且易造成空气二次污染；而且要氨氮处理到低水平需要作多次吹脱及多次调pH，药剂耗用相当大，而且在便用如石灰后会产生大量的石灰渣，做成二次污染。高塔吹脱的设备要求高，吹脱塔一般要达30米高以上，才可以确保废水与蒸汽有足够的接触时间作吹脱氨气。基础设施要求相当高，建设成本高。

2.生物脱氮法

生物脱氮法是目前实际操作中常用的处理方法。传统生物法是在各种微生物作用下，经过硝化、反硝化等一系列反应将废水中的氨氮转化为氮气，从而达到废水治理的目的。传统生物法要经过两个阶段：第一阶段为硝化过程，在有氧条件下硝化菌将氨转化为亚硝酸盐和硝酸盐；第二阶段为反硝化过程，在无氧或低氧条件下，反硝化细菌将污水中硝酸盐和亚硝酸盐转化为氮气。如CN102476863所述, 采用的厌氧-缺氧-好氧组合工艺，一般反应器为生物滤池反应器，内部填充大孔的载体，生物滤池生物膜需要驯化培养及投加高效复合微生物，处理高氨氮废水, 包括如下顺序步骤：1）厌氧和缺氧处理：预处理的高氨氮废水顺序经过厌氧滤池和缺氧滤池，废水中的大部分有机物和有毒物质进行了降解，其中将有机氮降解为氨氮，同时，通过反硝化可去除回流水中的氮氧化物；2）好氧处理：缺氧滤池出水进入曝气生物滤池反应器，进行彻底的硝化反应，去除高氨氮，出水回流到厌氧滤池和缺氧滤池中，以去除曝气生物滤池段产生的余下的氮氧化物，保证出水氨氮浓度达到排放标准。

虽然生物处理运行费用便宜和设备建设费用低等优点，但氨氮被分解成氮气排放而不能回收再利用，而且高盐环境下细菌很难生长，pH 及温度大大影响出水的稳定性；虽然新开发的厌氧氨氧化ANAMMOX 工艺，是一种新型脱氮工艺，其原理为：在厌氧条件下，以硝酸盐或亚硝酸盐为电子供体，将氨氮氧化成氮气。由于NO₂ ^–是一个关键的电子受体，所以ANAMMOX工艺也划归为亚硝酸型生物脱氮技术。由于参与厌氧氨氧化的细菌是自养菌，因此不需要添加有机物来维持反硝化。但ANAMMOX 亦受细菌的稳定性所影响, 氨氧化菌生长缓慢，污泥龄长。

3.化学沉淀法

化学沉淀法是在含有NH₄ ⁺的废水中，投加一定比例的Mg²⁺和PO₄ ^3–，使它们与NH₄ ⁺反应生成稳定的磷酸铵镁MgNH₄PO₄˙6H₂O，又称MAP化学沉淀，通过过滤沉降等手段分离出MAP沉淀。其化学反应方程式如式所示：

Mg²⁺+NH₄ ⁺+PO₄ ^3–+6H₂O→MgNH₄PO₄˙6H₂O↓

利用化学沉淀法对某养猪场废水进行氨氮去除研究时发现，当进水氨氮浓度为756mg/L、反应pH为9.5、nMg²⁺∶nNH⁴⁺∶nPO₄ ^3–为1.2∶1∶1、反应10min后，氨氮去除率达到95%以上。采用化学沉淀法从人的尿液中回收营养物质的研究发现，可回收65%～80%的氨。化学沉淀法处理氨氮废水具有工艺简单、反应速率快、操作简便的优点，且生成的沉淀物磷酸铵镁可以作为一种优质的缓释氮磷肥料，能被用作土壤添加剂和建筑阻燃剂，从而达到废物回收再利用的目的。但由于该化学反应影响因素多，如废水pH、镁盐和磷酸盐的配比、反应时间等都有可能导致氨氮不能完全沉淀；而且处理过程中需要投放加大量镁盐和磷酸盐，使得处理成本加大，同时容易造成二次污染。新形的药剂, 如专利CN102259967A 所述, 使用化学和物理相结合的方法进行分离，就是在pH9.5 以上添加脱氮剂使铵充分转化为氨，再使用物理的方法如鼓风机或压缩空气曝气脱氨。此方法回收氨氮成氨水或铵盐, 但投加的化学药剂成本较高, 而且会做成大量的污染物的二次染污。

4.膜吸收法

专利CN104591423A的膜吸收是将膜和普通吸收相结合而出现的一种新型吸收过程。该技术主要采用微孔疏水膜。在膜吸收法中，所处理的混合气体和吸收液不直接接触，二者分别在膜两侧流动，所采用的微孔膜本身没有选择性，只是起到隔离混合气体和吸收液的作用，微孔膜上的微孔足够大，理论上可以允许膜一侧被分离的气体分子不需要很高的压力就可以穿过微孔膜到膜另一侧，该过程主要依靠膜另一侧吸收液的选择性吸收达到分离混合气体中某一组分的目的。与其他传统吸收过程相比，膜吸收技术有以下特点:1）气液两相的界面是固定的，分别存在于膜孔的两侧表面处；2）气液两相互不分散于另一相；3）气液两相的流动互不干扰，流动特性各自可以进行调整；4）使用中空纤维膜具有很大的比表面积，有效提高气液接触面积。膜吸收法由于其在传质性能、操作、能耗等方面具有的优点，使得该技术具有很好的应用前景。

膜吸收法中的正渗透是一种依靠渗透压驱动的膜分离过程，即水通过选择性半透膜从较高水化学势区域低渗透压侧自发地扩散到较低水化学势区域高渗透压侧的过程。正渗透过程的驱动力是驱动液与原料液的渗透压差，不需要外加压力作为驱动力。和反渗透过程相比，正渗透具有如下优点：膜污染较轻，无需外加压力，能耗低，回收率高，浓水排放量少，污染小，环境友好。

不过膜吸收法与正渗透都面对高盐、高污染物堵塞及难耐高温的问题，而且设备成本高，膜的维护和更换费用极高，对于冶炼厂的使用变得限制极大了。

现时处理氨氮的方法也存在一些问题，氧化法需要先后两次调节废水PH，增加了处理成本；目前，工业上处理氨氮废水最常用的方法为生化法，它主要是采用硝化一反硝化原理，处理成本较低，但是氨氮不能回收回用造成资源浪费，进水氨氮浓度一般需要保持稳定，氨氮浓度过高或过低都会影响细菌生长, 将影响正常运行，而且高浓度浓分本身对微生物的活动和繁殖有抑制作用, 较新的厌氧氨氧化法亦同样有这个问题. 此外，生化反应速度较慢，通常需要较长的水力停留时间，因而需要较大的构筑物，占地面积较大。

化学沉淀法处理氨氮废水具有工艺简单、设备投入成本少等的优势, 对水量少而浓度极高的氨氮废水最佳, 生成的沉淀物磷酸铵镁可以作为一种优质的缓释氮磷肥料。但由于该化学反应影响因素多，氨氮沉淀不完整，很难做到达标排，高处理成本是最大问题。

新型的膜吸收法带有离子交换效能, 正、负离子膜可以容易把分正负分离, 对需要浓缩回收的加工业优势明显。但现阶段膜的制造成本高，不利于大量化投入使用, 而且膜的穿透性很容易被杂质和有机物堵塞，经常做成需要清洗现象；再者, 膜对水质和温度要求彼高, 寿命短造成运行成本高。

总之，较常采用的高塔加碱吹脱法的优点是运作简单, 氨氮可以回收回用，但短点是塔的建设成本很高, 若处理氨氮浓度高情况, 一般需要多级及多塔式处理, 才可以处理达标, 这样做成运成本增加, 运作流程长的问题。现时开发了一些新型的旋转填充床例如 CN2581060Y, EP2018900A2 及 US20160317967A1 用作气液分离, 该装置的转子为一篮筐型，框内装填填料，气液两相在旋转着的转子中进行两相之间的传质过程，填充的填料提供传质表面和通道, 利用转动时产生的重力用于强化传质过程。研究表明该类超重力场装置的传质系数是传统传质设备例如填料塔、板式塔的数十倍甚至2-3个数量级。还有停留时间短、生产强度大等等优点。但对于利用旋转填充床作高盐高氨氮的研究和使用少，专利 CN104436736A 提出使用多层的填充填料作增加表面面积，但会做成设备成本增加及转动时离心力太大造成运行成本增多等问题，对于如何在旋转填充床使用蒸汽作为脱氨介质和增加传质表面积和重力等亦缺乏测试数据。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种高氨氮高盐废水治理及资源回收的装置，以解决含高盐和高氨氮的废水治理的问题。

为解决存在的技术问题，本发明采用的技术方案为：一种高氨氮高盐废水治理及资源回收的装置，包括离子交换系统、过滤脱水装置、旋转填充床和负压吸收塔，所述离子交换系统与过滤脱水装置连接，离子交换系统将进入离子交换系统的废水去除金属离子，去除金属离子的废水经调高PH值后送入过滤脱水装置中；过滤脱水装置通过管道依次与第一热交换器、第二热交换器和旋转填充床连接，过滤脱水装置将调高PH值后的废水进行固液分离，分离固体沉淀物后的废水经第一热交换器和第二热交换器依次预热后进入旋转填充床；旋转填充床的排水口通过管道与第一热交换器连接，旋转填充床的排气口通过管道依次与第二热交换器和负压吸收塔连接，旋转填充床将经过预热后的废水通过充入的蒸汽把氨氮吹脱，吹脱后的氨气经第二热交换器被吸入到负压吸收塔内变成氨水回收，吹脱氨气后的废水经第一热交换器9排出。

进一步地，本发明所述装置还包括焙烧系统，焙烧系统将从过滤脱水装置中分离的固体沉淀物进行焙烧后返回用作去除金属离子的废水的pH调节。

特别地，本发明还公开了一种旋转填充床，所述旋转填充床包括电机、填料床和蒸汽进管，填料床后由填料片组成，填料片呈圆盘形，填料片圆盘中心设置有通孔，填料片圆盘表面设置有齿纹，填料床由电机驱动进行转动，预热后的废水进到转动的填料床区时被转动的重力压到填料片的表面成为一层废水薄膜，蒸汽进管将蒸汽从填料床转动的反方向送入填料床内使废水薄膜即时升温，氨气从废水薄膜中脱出。

特别地，本发明还公开了一种负压吸收塔，所述负压吸收塔包括第一增压泵、射流器和第二增压泵，负压吸收塔的塔体底部通过管道分别与第一增压泵和第二增压泵的入水口连接，第一增压泵的出水口通过管道连接到负压吸收塔的塔体顶部的喷淋装置；第二增压泵的出水口通过管道与射流器连接后，再连接到负压吸收塔的塔内，负压吸收塔的塔内注入去离子水，第二增压泵将去离子水泵到射流器内而产生压力差做成负压, 吹脱后的氨气经负压而吸入到射流器内混合到去离子水内进入到负压吸收塔内，未溶于水内的氨气在负压吸收塔内向上上升，第一增压泵为负压吸收塔的塔体顶部的喷淋装置供水，将余下的氨气溶解到水中。

一般，去除金属离子的废水可以利用碱或碱金属氧化物进行调高PH值，特虽地，为了重复利用，所述去除金属离子的废水利用氧化镁调高PH值。

一般，填料床可根据废水流量、含氨氮浓度、处理要求等选择合适的转速，特别地，本发明所述填料床的转动速度优选为500-1500rpm。

进一步地，本发明所述填料床26的转动速度优选为800-1200rpm。

特别地，本发明还公开了一种高氨氮高盐废水治理及资源回收的方法，具体步骤为：：

（1）去除水中金属离子

将含高浓度盐及氨氮的废水送入离子交换系统中除去水中金属离子；

（2）过滤脱水

将去除金属离子的废水利用氧化镁调高PH值至大于9.5后送入过滤脱水装置中进行固液分离，生成的镁盐固体沉淀物经焙烧后返回用作调节pH；

（3）氨氮吹脱

分离固体沉淀物后的废水经预热后送入旋转填充床，预热后的废水进到旋转填充床转动的填料床形成废水薄膜并通过蒸汽将氨气从废水薄膜中脱出，其中，预热后的废水进入旋转填充床的水压为0.5-5 bar，填料床的转动速度为500-1500rpm，废水薄膜即时升温控制在60–80度；

（4）回收氨水

从旋转填充床7吹脱后的氨气吸入到负压吸收塔内变成氨水回收。

进一步地，本发明所述填料床的转动速度优选为800-1200rpm。

进一步地，本发明所述预热后的废水进入旋转填充床的水压优选为2-3 bar。

本发明针对含高浓度氨氮及高盐的污水，尤其以稀土分离及提纯行业中生产时产生的污水，利用专有处理技术和工艺流程, 将污染物通过无害化处理、降解并达至可回用到供生产使用的水质。整个装置先以离子交换去除络合的重金属，如铜、镍、钴等，以提高氨氮回效能，避免了金属络合铵造成难脱氨的问题；然后以氧化镁调pH 到10-11使氨氮转化为游离氨气，经特制的旋转填料床进行高效的氨与液的分离，再经吸收塔回收成氨水回用，而使用的氧化镁则经脱水及加热还原成氧化镁,不会造成相关二次污染；调高pH 的废水同时经加入蒸汽和新型旋转填充床脱氨，新型旋转填充床有著高表面面积，高效的与蒸汽互相接触，一次性便能将氨氮废水处理低至符合国家的排放标准，然后直接排放或回用。脱氨后利用负压式回收塔回收氨水。整个过程包含酸碱调节、固液分离、旋转床填料气液分离，装置处理后氨氮达排放标准，经反渗透系统过滤水中余下的氯离子，水质达到可回用质量。整套装置不但运作费用低、设备简单、占地面积小，而且能达到资源回收回用、減少污染物的目的。

本发明对高盐高氨氮回收的装置，具有去除效果好、工艺流程简单、易于操作及运行成本低等优点，且回收的氨氮能以氨水或硫酸铵的形式进行回收，可以达到资源回收利用的目的；在过程中产生NH₃得到处理和有效回收，不会进入空气中造成对大气环境的污染。在去除氨氮的过程中，本发明灵活运用热能回收，所以不存在能耗高、成本大问题，但其去除效率要高于一般的吹脱法。而且本发明将氨氮以氨水或硫酸铵的形式进行全面回收，不会造成资源浪费；利用氧化镁作调高pH药剂，而镁盐又可以回收，因此不会造成相关二次污染。虽然专利US3792153A有提用氧化镁作回收氨氮，但控制的pH 值要比较杂准确在pH10-11，太高镁盐会返溶而太低镁盐沉淀不完整。考量废水要调节的pH值很重要，而调高pH 废水同时经加入蒸汽和新型旋转填充床脱氨，一次性便能将氨氮废水处理低至符合国家的排放标准，然后直接排放或回用。脱氨后利用负压式吸收塔回收氨水。

有益效果

本发明提供一套有效的高盐氨氮废水治理的方案，不但可以得到有效的治理, 而且氨氮资源可以得到综合回收回用。此方法具有去除效果好、工艺流程简单、建设及设备成本低及易于操作等优点。利用离子交换法将废水内重金属水除及回收, 减少水内络合铵盐存在废水内而难于将氨氮回收.。本发明将使用的pH调升的药剂氧化镁进行全面回收重复循环使用，不会造成资源浪费，大量减少氧化镁使用，因此不会造成相关二次污染。利用高效新型的旋转填充床将高浓氨氮吹脱成氨气, 通过负压吸收塔回收氨气造成氨水或硫酸氨作回收, 而过程中产生的氨气得到处理和回收，不会进入空气中造成对大气环境的污染。本发明亦使用热能或/和蒸汽交换，充份利用能源, 所以不存在能耗高、成本大的问题。

附图说明

图1高氨氮高盐废水处理及资源回收流程图，图中标识：含高浓度盐及氨氮的废水1、离子交换系统2、调节pH 3、过滤脱水装置4、焙烧5、冷滤液6、旋转填充床7 、处理后的废水8、第一热交换器9、热交换器输水管10、吹脱后的氨气11、第二热交换器12、氨气输送管13、负压吸收塔14、排放的废气15、排放的废水16、固体镁盐17、氧化镁18、旋转填充床输水管 19，其中，冷滤液6即为分离固体沉淀物后的废水；

图2高氨氮高盐废水处理及资源回收装置示意图；

图3旋转填充床的主要结构及运作原理图，图中标识：蒸汽20、旋转填充床的壳体21、电机22 、排水管23、排气24、排水25、填料床26、预热后的废水27、氨气28、填料片的表面29、排气管30、蒸汽进管31；

图4旋转填充床的填片的运作原理图；

图5 负压吸收塔14的运行原理图，图中标识：废气32、出水管33、第一增压泵34、射流器35、第二增压泵36、喷淋装置37、填料38、进水管39、去离子水40。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步详细阐述，以使本发明的优点和特征更易被本领域技术人员理解，从而对本发明要保护的范围做出更为明确的界定。

本发明针对含高浓度盐及氨氮废水，尤其以稀土分离及提纯行业中生产时产生的污水，利用专有处理技术和工艺流程, 将污染物通过无害化处理、降解并达至可回用到供生产使用的水质。

如附图1所示，经金属冶炼后产生的高浓度盐及氨氮的废水1都带有一些重金属被铵铬合在废水内。这些废水须要先经离子交换系统2进行金属去除，离子交换系统2的树脂须有抗高盐的隅合型正离子树脂，而吸附下来的重金属可以作资源回收。废水经离子交换系统2会作封闭式的调节pH 3, 利用投加的氧化镁18进行pH 升高至9.5以上, 在含氨废水中，游离氨NH₃与铵离子NH₄ ⁺ 保持着平衡的状态，其化学反应式如下：

NH₄ ⁺ +OH^- →NH₃+Η₂O

氨在水中主要受PH值和温度的影响，当PH值大于9.5和适当加温时，水中的氨氮会以NH₃的形式存在，可以通过吹脱法将NH₃吹脱出来以达到去除废水中氨的目的。

经调节pH升高后, 废水经过滤脱水装置4作固液分离，一般采用压滤机、离心机配合沉淀池，冷滤液6会先经第一热交换器9作预热, 第一次预热后的冷滤液再到第二热交换器12作进一步加热, 第二次预热后的冷滤液即预热后的废水27会排入新型的旋转填充床7进行快速脱氨, 当旋转填充床7 转动时产生重力, 把废水平均地紧贴于填料表面, 由于重力的原因，使得废水形成簿膜，充入的蒸汽容易地把氨氮吹脱, 吹脱后的氨气11会经第二热交换器12被吸入到带负压的吸收塔14内变成氨水回收下来。负压吸收塔14利用水流的压差将氨气带入水内, 这样氨气容易被水溶解下来, 大大帮助氨气的吸收效能，排放的废气15达到标准。

经旋转填充床7处理后的废水8已达到氨氮排放指标，经第一热交换器9把热回收后便可以将排放的废水16作进一步的脱盐, 达到废水回用的效益。而本发明的另一特点是少药剂使用, 所用调pH的氧化镁可以重复使用, 使用经过滤脱水装置4 分离沉淀下来的固体镁盐17，可以经焙烧5后做成氧化镁而得到循环再用的效果。

如附图2所示，是高氨氮高盐废水处理及资源回收装置示意，装置共分四部分, 第一部分是离子交换去除水法去除水中金属离子, 避免了金属络合铵造成难脱氨的问题。第二部分是利用氧化镁调高pH药剂，生成的镁盐会沉淀下来可经焙烧后返回用作调节pH，因此不会造成相关二次污染。第三部分是新型的旋转填充床加蒸汽脱氨，新型旋转填充床有着高表面面积，高效的与蒸汽互相接触，一次性便能将氨氮废水处理低至符合国家的排放标准。第四部分是脱氨后利用负压式回收塔回收氨水，加强回收效能。

本装置中的旋转填充床7为高效的脱氨装置，利用旋转时重力及特有的多面面积的填料床，达到高效的脱氨效能。图3为旋转填充床7的主要结构及运作原理图，旋转填充床7运作时由电机22带动旋转，转动速度要跟据废水入水速度及含氨氮浓度决定，一般以500-1500rpm 为合适的控制范围，最理想为800-1200rpm，转动太快重力太大或太慢重力太少都形成不了水依附在填料床26的水薄膜层，因而脱氨效能降低。旋转填充床7上的填料床26转动时, 第二次预热后的废水27经进水管进入填料中心，第二次预热后的废水27的流速按第二次预热后的废水27的氨含量决定，太快脱氨不彻底。而进水水压在0.5-5 bar，最佳在2-3bar 为佳。预热后的废水27 进到填料床26 区时会被转动的重力压到填料片的表面29产生一层水的薄膜, 见图4，而蒸汽20由蒸汽进管31 从填料床26转动的反方向进入填料床26内，废水薄膜即时升温至60–80度，氨气28 很容易从废水脱出进入填料床26中心，填料床26中心则与排气管30连通, 氨气28就从填料床26中心位置排出旋转填充床7到负压吸收塔14，因为排气24带负压, 氨气容易的往负压吸收塔14，增强脱氨效能。

图5 是负压吸收塔14的运行原理图, 塔内先注入去离子水40，两个循环增压泵34, 36, 将去离子水40在负压吸收塔14内循环，氨气经两级溶解到水中，第一级, 第二增压泵36将去离子水40泵到射流器35而产生压力差做成负压, 氨气28经负压而吸入到射流器35内混合到去离子水40内进入到负压吸收塔14内；第二级为部分氨气未溶于水内的会在负压吸收塔14内向上上升，第一增压泵34作为负压吸收塔14的塔顶部填料38的喷淋装置37供水，将余下的氨气溶解到水中。两级溶解方式水有效提升水/气混合效能, 而且可以减低负压吸收塔14的塔高和填料。

本发明的具体使用步骤如下：

例1、本测试用100升含高盐及高氨氮氯化铵含量45g/L的稀土冶炼废水, 先进入离子交换, 然废水进入调节罐，进行水质、水量均衡，废水加入氧化镁调高pH到10.5然后沉淀，废水过滤后进入旋转填充床前预热到50度，经提升泵提升压至20米以流速50L/hr进旋转填充床, 旋转填充床直径300mm, 内填充床直径250mm x 200mm 蒸汽压力0.4MPa加热至旋转填充床出水水温稳定在75-80度，排出氨气用浓硫酸水处理及收集，测试结果氨氮回收率达99%以上。下表为测试数据：

例2、本测试主要测定氧化镁回收效率, 测试用含高盐及高氨氮氯化铵含量42g/L，不带有重金属，pH 6.5的稀土冶炼废水。先用10升废水，投入氧化镁作pH调节到10.5后停止投加，过滤脱水，然后放入焙烧炉加温至600度1小时，冷却后取出再投入到10升废水内，pH 上升至10.3，继续过滤脱水，然后再放入焙烧炉加温至600度1小时，冷却后取出投入到10升废水内，pH 上升至10.0。本例测定氧化镁有效地做到回收循环使用。

例3、本测试采用5m³含高盐及高氨氮氯化铵含量85g/L, 含重金属铜、钴、铝等，pH1.3的稀土冶炼废水，废水先用碳酸氢铵调pH 到4.5，用压滤机过滤，后进入离子交换，废水内重金属去掉，然后全部废水进入密封的调节罐，进行水质、水量均衡，废水加入氧化镁调高pH到10.5然后沉淀，用压滤机过滤后，废水进密封罐备用。用增压泵加压20米，流速控制500L/hr，经换热器预热到约50度直进入旋转填充床，旋转填充床直径1000mm，内填充床直径900mm x 450mm，转速1000rpm。蒸汽压力0.1MPa加热至旋转填充床出水水温稳定在75-80度，排出氨气用负压吸收塔高2.5米, 去离子水1000L回收成氨水，排水则用密封罐存放。测试结果氨氮回收率达98%以上，排出氨气含度近乎没有，下表为测试数据:

本发明整个过程包含药剂循环使用的环保效能, 不但用于提高pH的氧化镁药剂可以得到循环使用,而且高效的负压吸收塔有效的将氨气和水充分混合,回收的氨氮可以制成氨水返回生产使用，不造成二次污染，又可以治理好废气排放，达到资源回用的效益。

本发明使用的新型的旋转填充床去除氨氮的吹脱方法，具有去除效果好、工艺流程简单、易于操作、占地面积少及基础建设容易等优点，大大减低建设及运作成本，且吹脱后的氨氮能以氨水或硫酸铵的形式进行回收，可以达到资源回收利用的目的；在吹脱过程中产生NH₃得到处理和回收。本发明主要应用于高浓度盐及氨氮废水的处理。在去除氨氮的过程中，本发明使用的吹脱汽提法灵活运用热能或/和蒸汽的回收，所以不存在能耗高、运行成本大的问题。一次性就能将高浓度废水治理，将氨氮处理低至符合国家的排放标准。

本发明所使用的负压吸收塔，有利于回收氨气及提高氨气溶解于水中产出高浓度氨水, 既方便返回生产使用, 又可以缩小吸收塔的体积, 设备及建设费用可以大大降低。从吸收塔排出废气亦能达到排放标准。

Claims

1.一种从稀土废料内回收稀土的装置，包括反应罐(10) 、固液分离装置(6)、离子交换电解膜设备(21)、离子交换除杂系统(9)、搅拌罐（13）和分子识别离子交换系统（16），其特征在于：

所述反应罐(10)内加入稀土废料(1)和溶解剂进行溶解浸出成稀土溶解混合液(3)，稀土溶解混合液(3)送入固液分离装置(6)分离出稀土溶解液(8)，稀土溶解液(8)转入离子交换电解膜设备(21)分离出回用酸(5)和脱酸后的稀土溶液(24) ，回用酸(5)返回反应罐(10)循环使用；脱酸后的稀土溶液(24)进入离子交换除杂系统(9)将杂质(22)吸附下来分离出除杂后的稀土溶液(11)；除杂后的稀土溶液(11)送入搅拌罐（13），再加入分子识别药剂（14）与除杂后的稀土溶液(11)混合形成稀土络合物溶液（15）；稀土络合物溶液（15）送入分子识别离子交换系统（16）进行离子交换后分离出稀土产品（18）。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述装置还包括废水处理系统（19），废水处理系统（19）将分子识别离子交换系统（16）分离出的废水处理成回用水（20），并将回用水（20）返回到离子交换电解膜设备(21)用作制造回用酸（5）。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述溶解剂分为碱性溶解剂和无机酸溶解剂，碱性溶解剂用作稀土废料(1)的前处理，稀土废料(1)经碱性溶解剂溶解前处理后经固液分离装置(6)分离后返回反应罐(10)再加入无机酸溶解剂进行溶解浸出。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述反应罐(10)还包括加热装置(2)，在进行溶解浸出时，反应罐(10)的加热为5-150度。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于：所述反应罐(10)的加热为70-80度。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述离子交换除杂系统(9)采用亚胺二乙酸、氨基磷酸或2-氨甲基吡啶类型的树脂。

7.根据权利要求1或6所述的装置，其特征在于：所述离子交换除杂系统(9) 树脂饱和后采用解吸药剂（29）作解吸，洗出的金属用作回收。

8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述分子识别药剂（14）为四氧杂环丁烷、三[N，N-双(三甲基硅烷)胺]或其它有机类络合剂。

9.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于：所述溶解剂为盐酸、硫酸、硝酸或其它无机酸，溶解剂的酸浓度为5-35％。

10.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于：所述溶解剂为氢氧化钠、碳酸钠、氨水、氧氧化钾或其它无机碱，溶解剂的碱浓度为5～95％。