CN113479985B - 一种氨氮废水转型脱氨的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种氨氮废水转型脱氨的方法，是用碳酸钙盐作脱氨剂，巧妙地利用CO₂气体对氨所特有的载带作用，迫使废水中的氨以碳酸铵盐的形式分解溢出，待氨氮含量降至≤50mg/L，过滤得脱氨后液及脱氨渣，所得脱氨渣返回继续用作脱氨剂，或用作建材的生产原料，挥发出来的含氨气体直接冷凝得碳酸铵盐晶体，或用水吸收得碳酸氢铵产品，具有工艺简单，操作简便，清洁环保，廉价高效等优点，适合于氨氮废水资源化治理的工业应用。

Description

一种氨氮废水转型脱氨的方法

技术领域

本发明属于环保领域，具体涉及一种氨氮废水转型脱氨的方法。

背景技术

含氨氮的废水的种类很多，除生活污水和垃圾渗滤液外，还有钢铁、炼油、化肥、鞣革、石油化工、玻璃制造、饲料生产等产生的工业废水。氨氮废水脱氨的方法主要有：化学沉淀法、折点氯化法、蒸发法、吹脱法、吸附法、膜吸收法、氧化法等。化学沉淀法是通过向氨氮废水中加入镁盐和磷酸盐，在碱性条件下生成磷酸铵镁结晶沉淀，从而去除水中的氨氮。采用化学沉淀法处理氨氮废水具有反应速度快、工艺简单、不受温度及水中毒素影响、氨氮去除率高的优点，适合高浓度氨氮废水的处理。但该方法成本高，不适合工业应用。折点氯化法是往废水中加入活性氯，将氨氮氧化成无害氮气。折点氯化法氨氮去除率高，处理效果稳定，不受水温影响，但氯耗大，成本高，且有氯胺和氯代有机物等的产生会造成二次污染。

蒸发法是先往废水中加碱调pH至11以上，使氨氮废水由铵盐溶液转化成氨的水溶液，加热至沸，迫使氨与水一起蒸发，蒸发法具有较高的氨氮脱除率，但能耗较高。吹脱法也是先往废水中加碱将pH调至11左右，采用真空抽吸或空气吹脱的方式迫使氨脱离水体。吹脱法在工程中应用较广，具有工艺简单、投资小、效果稳定等特点，但运行成本偏高。目前普遍采用的蒸发-吹脱法也是将进水pH控制在11以上，碱消耗量大，药剂成本约占总成本的三分之二，脱氨成本始终难以进一步降低。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种工艺简单，操作简便，廉价高效的氨氮废水转型脱氨的方法。

本发明一种氨氮废水转型脱氨的方法，用碳酸钙盐作脱氨剂，将碳酸钙盐加入到氨氮废水中，并用酸调节氨氮废水的pH至3～5，常压或/和真空条件下，于60～100℃的温度下搅拌或搅拌球磨转型脱氨，利用铵盐与碳酸钙盐作用产生的CO₂气体对氨的载带作用，迫使其中的氨以碳酸铵盐的形式分解溢出为含氨气体，待氨氮废水中的氨氮降至≤50mg/L，过滤得脱氨后液及脱氨渣。

本发明一种氨氮废水转型脱氨的方法，所述氨氮废水是指氨氮浓度为0.1～50g/L的工业废水。

本发明一种氨氮废水转型脱氨的方法，所述碳酸钙盐为碳酸钙或/和碳酸氢钙，其粉末粒度为50～1000目，优选为150～500目。

本发明一种氨氮废水转型脱氨的方法，所述碳酸钙盐与氨氮废水的固液比为0.01～1:1g/mL。

本发明一种氨氮废水转型脱氨的方法，所用的酸选自硫酸、盐酸、硝酸中的至少一种。

本发明一种氨氮废水转型脱氨的方法，转型脱氨的时间为0.25～2.5h。

本发明一种氨氮废水转型脱氨的方法，溢出的含氨气体直接冷凝得碳酸铵盐晶体，或用水吸收得碳酸氢铵产品，或先用酸吸收得铵盐，再用石灰乳吸收得碳酸钙，或先用石灰乳吸收得碳酸钙，再用水吸收得氨水。

本发明一种氨氮废水转型脱氨的方法，所得脱氨渣返回用作脱氨剂，或用作建材的生产原料。

本发明一种氨氮废水转型脱氨的方法，氨的脱除率≥99.6％，脱氨后液中氨氮浓度≤50mg/L。

本发明一种氨氮废水转型脱氨的方法，其基本原理为：

NH₄ ⁺+H₂O＝NH₃·H₂O+H⁺ (1)

Ca(HCO₃)₂+2H⁺＝Ca²⁺+2H₂O+2CO₂↑ (2)

CaCO₃+2H⁺＝Ca²⁺+H₂O+CO₂↑ (3)

2NH₃·H₂O+CO₂＝(NH₄)₂CO₃+H₂O (4)

(NH₄)₂CO₃＝2NH₃↑+CO₂↑+H₂O (5)

NH₃+CO₂+H₂O＝NH₄HCO₃↓ (6)

本发明与已有的技术相比具有以下优点及效果：

本发明通过在弱酸性的氨氮废水中加入碳酸钙盐粉末，巧妙地利用反应产生的CO₂对氨特有的载带作用，迫使废水中的氨以碳酸铵盐的形式分解溢出，从而使废水脱氨由传统蒸发-吹脱的氨水分解工艺转化为碳酸铵盐溶液的分解工艺，并使脱氨过程溶液的pH由≥11降至3～5，大大减少了碱的消耗，且碳酸铵盐溶液受热分解的速度较氨水蒸发脱氨的速度快得多，碳酸铵盐溶液分解产生的含氨气体经冷凝后可直接得到碳酸铵盐产品，有效避免了氨的二次污染。本发明具有工艺简单，操作简便，廉价高效等优点，适合于氨氮废水资源化治理的工业应用。

具体实施方式

下面结合实施例，对本发明作进一步描述，以下实施例旨在说明本发明而不是对本发明的进一步限定。

实施例1

取pH值为8.1的含NH₄Cl 51.7g/L的氯化钴氨分解后液3m³，先用盐酸调pH至3.5，再按液固比1:0.5mL/g搅拌加入粒度为180目的碳酸钙粉末，85℃常压脱氨～0.5h，溶液中气泡明显减少，抽真空，-0.005Mpa减压脱氨0.25h，迫使残余的碳酸铵的分解挥发，过滤得氨氮含量为14mg/L的脱氨后液及脱氨渣(未反应的碳酸钙)，脱氨率为99.92％，挥发出来的含氨气体依次经石灰乳及氨水洗涤后，送氯化钴分解系统，所得脱氨渣返回继续用作脱氨剂，脱氨后液先用硫酸酸化除钙，再蒸发回收盐酸，实现盐酸及氨在氧化钴生产工艺中的循环利用。

实施例2

取pH为2.1的酸性铵盐沉钒废水2.5m³，其中含Na⁺19.3g/L、NH₄ ⁺8.6g/L、SO₄ ^2-85.1g/L，按液固比1:0.2mL/g搅拌加入粒度为320目的碳酸钙粉末，并用硫酸维持溶液的pH～4，97℃常压脱氨，挥发出来的含氨气体先用硫酸吸收生产硫酸铵，再用石灰乳吸收得碳酸钙，所得硫酸铵返回铵盐沉钒工艺循环使用，产生的碳酸钙则用作脱氨剂，待加入的碳酸钙反应～0.5h，溶液中气泡明显减少后，再将硫酸吸收后的尾气鼓入脱氨槽的浆料中，利用CO₂对氨特有的溢出效应，迫使其中残留的氨以碳酸铵盐的形式进一步挥发，过滤得氨氮含量为27mg/L的脱氨后液及脱氨渣(未反应的碳酸钙)，氨的脱除率为99.68％，所得脱氨渣用作水泥的生产原料，脱氨后液浓缩结晶芒硝后中水回用。

实施例3

取pH为3.7的含硝酸铵废水0.5m³，其中NH₄ ⁺3.8g/L，按液固比1:0.1mL/g搅拌加入粒度为250目的碳酸钙粉末，并用硝酸维持溶液的pH～4.5，91℃常压脱氨，挥发出来的含氨气体直接冷凝得碳酸铵盐晶体，25min后溶液中气泡明显减少，此时加入适量的碳酸氢钙，碳酸氢钙的加入量约为碳酸钙加入量的1/20，利用其分解产生的CO₂将溶液中残留的氨清扫干净，过滤得氨氮含量为15mg/L的脱氨后液及脱氨渣，氨的脱除率为99.61％，所得脱氨渣(未反应的碳酸钙和碳酸氢钙)返回继续用作脱氨剂，脱氨后液经反渗透截留硝酸钙后中水回用，所得截留液蒸发浓缩得硝酸钙产品。

Claims (9)

1.一种氨氮废水转型脱氨的方法，其特征在于：用碳酸钙盐粉末作脱氨剂，将碳酸钙盐粉末加入到氨氮废水中，并用酸调节氨氮废水的 pH 至 3~5，常压或/和真空条件下，于 60～100℃的温度下搅拌或搅拌球磨转型脱氨，利用碳酸钙盐分解产生的 CO₂气体对氨的载带作用，迫使其中的氨以碳酸铵盐的形式分解溢出为含氨气体，待氨氮废水中的氨氮降至≤50mg/L，过滤得脱氨后液及脱氨渣。

2.根据权利要求 1 所述的一种氨氮废水转型脱氨的方法，其特征在于：所述氨氮废水是指氨氮浓度为 0.1～50g/L 的工业废水。

3.根据权利要求 1 所述的一种氨氮废水转型脱氨的方法，其特征在于：所述碳酸钙盐为碳酸钙或/和碳酸氢钙，其粉末粒度为 50～1000 目。

4.根据权利要求 1 所述的一种氨氮废水转型脱氨的方法，其特征在于：所述碳酸钙盐与氨氮废水的固液比为 0.01～1:1 g/mL。

5.根据权利要求 1 所述的一种氨氮废水转型脱氨的方法，其特征在于：所用的酸选自硫酸、盐酸、硝酸中的至少一种。

6.根据权利要求 1 所述的一种氨氮废水转型脱氨的方法，其特征在于：转型脱氨的时间为 0.25～2.5h。

7.根据权利要求 1 所述的一种氨氮废水转型脱氨的方法，其特征在于：溢出的含氨气体直接冷凝得碳酸铵盐晶体，或用水吸收得碳酸氢铵产品，或先用酸吸收得铵盐，再用石灰乳吸收得碳酸钙，或先用石灰乳吸收得碳酸钙，再用水吸收得氨水。

8.根据权利要求 1 所述的一种氨氮废水转型脱氨的方法，其特征在于：所得脱氨渣返回用作脱氨剂，或用作建材的生产原料。

9.根据权利要求 1-8 任意一项所述的一种氨氮废水转型脱氨的方法，其特征在于：氨的脱除率≥99.6%，脱氨后液中氨氮浓度≤50mg/L。