CN115536200A

CN115536200A - 一种沼液氨氮吹脱方法

Info

Publication number: CN115536200A
Application number: CN202211385498.9A
Authority: CN
Inventors: 左壮; 刘杰; 张海新; 王元月; 朱彩飞
Original assignee: CECEP Engineering Technology Research Institute Co Ltd
Current assignee: CECEP Engineering Technology Research Institute Co Ltd
Priority date: 2022-11-07
Filing date: 2022-11-07
Publication date: 2022-12-30

Abstract

本发明属于氨氮资源环保回收技术领域，具体涉及一种沼液氨氮吹脱方法，包括调节、过滤、加热、吹脱等工艺。通过陶瓷膜错过滤得到过滤清液；过滤清液悬浮物＜50mg/L进入加热罐为氨吹脱创造条件，吹脱过程中进水在微米孔径和高速旋转的陶瓷膜碟片的作用下雾化，雾化液滴和脱氨风机产生的空气充分剧烈地碰撞混合，水中的游离氨从液相转入气相进入空气中形成氨气可以在后续吸收罐中用清水或酸吸收。本申请方法减少了传统沼液氨氮吹脱面临低效传质问题，气水混合效果好，保障了脱氨效率，节约了资源，也避免了二次污染。

Description

一种沼液氨氮吹脱方法

技术领域

本发明属于氨氮资源环保回收技术领域，具体涉及一种沼液氨氮吹脱方法。

背景技术

随着沼气工程的大规模应用，同时产生的沼液如果不能被处理与利用，容易造成资源浪费和环境二次污染。沼液具有含固率高，氨氮浓度高特点。氨氮吹脱工艺利用铵根离子的电离平衡，通过一定的方法使废水与载气充分接触，使废水中的氨发生解吸向气相中转移，并随气流带出，是一种处理成本相对较低、效果好、操作简便的物化脱氮工艺，已经在高氨氮废水处理中得到一定应用。然而在实际使用时，高粘度的沼液吹脱过程中会出现大量泡沫，影响了气液传质，导致氨氮的吹脱效果变差，此外在常规的吹脱装置在使用过程中，水流输入到吹脱装置内部后不易进行分散成细小液滴，水流下降时在空气吹脱过程中吹脱效果差。因此，有必要对现有氨吹脱技术进行改造和提升。

发明内容

本发明的目的在于提供一种沼液氨氮吹脱方法，以克服现有技术存在的沼液高氨氮水流冲入吹脱装置内部后不易进行分散成细小水珠的问题，以及在风机的输送空气的过程中，不易吹脱氨氮气体的问题。

本发明提供了一种沼液氨氮吹脱方法，采用的装置包括依次串联连接的调节罐、过滤罐、加热罐、吹脱罐，方法包括以下几个步骤：

(1)将沼液由泵送入调节罐进行水量调节；

(2)将沼液送入过滤罐，过滤罐包括圆柱形的壳体及设置在壳体内的过滤机构，壳体上设置有连通调节罐的进液管和回流管，过滤机构包括：碟片状中空陶瓷膜以及穿过其中心轴并与其固定连接的中空旋转轴，中空旋转轴侧壁开设有通孔，通孔与碟片状中空陶瓷膜的内部流道连通，中空旋转轴上设有清液出口；过滤罐通过碟片状中空陶瓷膜进行固液分离去除悬浮物，得到过滤清液，浓缩液回流至调节罐，待浓缩液含固率达到15％后排放浓缩液进入后续处理单元，维持过滤压力0.1MPa～0.2MPa；

(3)过滤清液进入加热罐进行加热升温和pH调节，加热升温后控制出水温度在40℃～60℃之间，pH调节后控制出水pH值在9～12之间；

(4)加热罐出水进入吹脱罐，吹脱罐包括圆柱形的及设置在壳体内的雾化机构，壳体连接进气管和出气管，雾化机构包括：碟片状中空陶瓷膜以及穿过其中心轴并与其固定连接的中空旋转轴，中空旋转轴侧壁开设有通孔，通孔与碟片状中空陶瓷膜的内部流道连通；中空旋转轴上设有进料口；通过脱氨风机将空气吹入罐中，经剧烈搅拌混合形成气水混合物后进入后续吸收设备。

作为优选方案，步骤4的脱氨风机的进气进水的气水比控制在1000～2500:1，吹脱的时间为0.5h～8h。

作为优选方案，为了有效的滤除悬浮物，有机物，碟片状中空陶瓷膜的孔径为0.05μm～1μm，材质选自氧化铝、氧化锆、二氧化钛和氧化硅中的一种或两种以上。

作为优选方案，中空旋转轴的转速控制在400～900rpm/min。

作为优选方案，为了提高滤除悬浮物、有机物效率；或者为了提高细小液滴的产生效率，所述碟片状中空陶瓷膜包括有相互平行的多组。

作为优选方案，为了避免滤除物在碟片状中空陶瓷膜的外表面积累，影响过滤效果，除了提高转速增大其与沼液的摩擦外，还在碟片状中空陶瓷膜的外表面设置有棱状凸起，棱状凸起垂直于碟片状中空陶瓷膜的切线方向，在提高转速后，凸起能够更快速的切割沼液，会在其后部形成一定的真空度，从而实现将滤除物从陶瓷膜表面拔除。

与现有技术相比，本发明具有如下特点：

(1)本发明中有效解决了沼液吹脱过程中出现大量泡沫，影响气液传质的问题，有效提升了氨氮的吹脱效果，其思路是通过调节罐、过滤罐降低沼液中悬浮物、有机物、粘度指标，以使不同原料来源的沼液经预处理后提高后续吹脱效果。

(2)本发明中氨氮吹脱设备，采用微米孔径的陶瓷膜相互平行的套设在所中空旋转轴的外周，中空旋转轴通过轴承固定到脱氨罐。中空旋转轴在电机驱动力的作用旋转使得液体陶瓷膜孔溢出形成细小液滴从而雾化，液滴在风机吹脱作用下和空气充分剧烈地碰撞混合，水中的游离氨从液相转入气相进入空气进入吸收罐。本发明相比传统吹脱，废水更加容易吹散，吹动面增加，从而更加快速的吹出氨氮，大幅度提高了吹脱效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例。

图1为本发明一个实施方式中沼液氨氮吹脱方法工艺流程图。

图2为本发明一个实施方式中沼液氨氮吹脱方法设备示意图。

图3为本发明一个实施方式中用于过滤的碟片状中空陶瓷膜结构示意图。

图中包括：1-总进料管；2-调节罐；3-过滤进料泵；4-过滤进料管；5-过滤罐；6-第一中空旋转轴；7-用于过滤的碟片状中空陶瓷膜；71-棱状凸起；8-浓缩液回流阀门；9-第一电机；10-浓缩液回流管；11-清液出料管；12-加热棒；13-加热罐；14-碱液投加管；15-压力表；16-吹脱罐进料泵；17-吹脱罐进料管；18-第二电机；19-吹脱罐；20-第二中空旋转轴；21-用于雾化的碟片状中空陶瓷膜；22-空气管；23-空气泵；24-出水管；25-出气管；26-曝气盘；27-浓液排出阀门；28-浓液排出管；29-出水回流泵；30-出水回流阀；31-出水阀；32-除雾器。

具体实施方式

以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件，或者按照产品说明书进行。

在本发明的描述中，除非另有说明，术语“上”、“下”等指示的方位或状态关系为基于附图所示的方位或状态关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

以下实施例中，所用仪器设备等未注明生产厂商者，均为可通过正规渠道商购买得到的常规产品。所述方法如无特别说明均为常规方法，所述原材料如无特别说明均能从公开商业途径而得。

实施例1

如图1、2和3所示，本实施例提供一种沼液氨氮吹脱方法，特别是高含固率、高氨氮的沼液氨吹脱方法，涉及的装置主要包括依次连接的原料调节罐2、过滤罐5、加热罐13、吹脱罐19，4个装置串联，原料调节罐2由总进料管1供料。

该方法包括以下几个步骤：(1)将沼液由泵送入调节罐进行沼液量调节；(2)将沼液以一定压力送入过滤罐，过滤罐中陶瓷膜错流过滤单元进行固液分离去除悬浮物，得到过滤清液，浓缩液回流至所述调节罐，待浓缩液含固率达到15％后排放浓缩液进入其他处理单元，如板框压滤机或干燥机等；(3)过滤清液进入加热罐进行加热升温和pH调节；(4)加热罐出水进入吹脱罐，脱氨风机将空气吹入罐中。在脱氨风机中剧烈搅拌混合形成气水混合物后进入吸收设备，氨吸收液采用清水或稀硫酸。

开启过滤进料泵3将调节罐中沼液经过滤进料管4打入过滤罐5，过滤进料管4入口位于过滤管5中部，过滤罐5包括圆柱形的壳体及设置在壳体内的过滤机构，过滤机构包括用于过滤的碟片状中空陶瓷膜以及穿过其中心轴并与其固定连接的第一中空旋转轴6，通过过滤进料泵3、调节罐2通过浓缩液回流管10相连并形成循环回路，控制浓缩液回流阀门8开度使压力表15维持压力0.1MPa～0.2MPa，本实施例优选压力为0.1 5MPa。过滤罐5底部的第一电机9和第一中空旋转轴6连接，第一中空旋转轴6的下端口封闭、上端设有过滤清液出料口；为提高效率，优选采用15片用于过滤的碟片状中空陶瓷膜7相互平行并沿其轴向套设在第一中空旋转轴6的外周，并通过隔圈夹持固定，任一用于过滤的碟片状中空陶瓷膜7的上下两面为过滤层，本申请中选择材质为三氧化二铝，孔径：0.5μm，起到截留悬浮物的作用，中间为中空腔体；第一中空旋转轴6的表面开设有通孔以与用于过滤的碟片状中空陶瓷膜7的内部中空腔体相连通形成密封通道，以使经过滤层过滤后的清液流通进入第一中空旋转轴6，为了避免滤除物堆积在碟片状中空陶瓷膜表面，以保持其良好的过滤性能，中空旋转轴的转速控制在400～900rpm/min，且在用于过滤的碟片状中空陶瓷膜7的外表面设置有棱状凸起71，棱状凸起71垂直于用于过滤的碟片状中空陶瓷膜的切线方向，棱状凸起71的高度通常不超过1cm。

调节罐2中浓缩液固体含量达到15％后打开浓液排出阀门27将浓液由排出管28排到其他处理单元，如板框压滤机或干燥机等。

过滤后经过清液出料管11进入加热罐13，罐中由加热棒12、碱液投加管14在加热罐13进行加热升温至40℃～60℃和pH调节到9～12，本实施例优选温度为50℃，pH值为10，经吹脱罐进料泵16通过吹脱罐进料管17将清液打入吹脱罐19，吹脱罐19包括圆柱形的壳体及设置在所述壳体内的雾化机构，雾化机构包括：用于雾化的碟片状中空陶瓷膜21以及穿过其中心轴并与其固定连接的第二中空旋转轴20，吹脱罐19底部的第二电机18和第二中空旋转轴20连接，第二中空旋转轴20的下端口封闭、上端与吹脱罐进料管17连接。为提高效率，优选采用15片用于雾化的碟片状中空陶瓷膜21相互平行的套设在第二中空旋转轴20的外周(通过隔圈夹持固定)，任一用于雾化的碟片状中空陶瓷膜21的上下两面为分散层(材质为三氧化二铝，孔径：0.5μm)，第二中空旋转轴20通过轴承固定到吹脱罐19。为了提高细小液滴的产生效率，中空旋转轴的转速控制在400～900rpm/min以产生足够的离心力，同时结合吹脱罐进料泵16提供的压力使得液体从用于雾化的碟片状中空陶瓷膜21微孔溢出形成细小液滴从而雾化，同时第二中空旋转轴20在第二电机18驱动力的作用旋转液滴在空气泵23产生吹脱作用下和空气充分剧烈地碰撞混合，液体中的游离氨从液相转入气相沿吹脱罐19顶部的出气管25排出经除雾器32后进入后续吸收单元。吹脱后的液体部分通过出水回流泵29泵入吹脱罐19上部循环吹脱，出水回流泵29出口设置出水回流阀30，根据需要，通过调节气液比和吹脱塔塔底废水循环量控制吹脱出水氨氮的浓度。吹脱后剩余液体由出水管24排出系统，出水管24上设置出水阀31，空气泵23通过空气管22连通入吹脱罐19的内侧罐底，为更好的分散空气，空气的出口还设置了曝气盘26。

实施例2

本实施例采用的方法与实施例1基本相同，所处理的沼液为污泥热水解厌氧沼液，该料液总COD＝22310mg/L，含固率＝7.43％，NH₃-N为2488mg/L。

具体包括以下步骤：

(1)将厌氧消化液泵入调节罐2内；

(2)开启供料泵3将厌氧沼液泵入过滤罐5内(进料量为60L/(m²·h))，对沼液进行动态错流过滤，并在所述加热罐13得到透过清液，浓缩液通过浓缩液回流管10回流至所述调节罐2，通过供料泵3维持过滤压力0.1MPa；中空旋转轴转速900r/min，温度为常温15℃～20℃，本实施例温度为18℃，平均膜通量为30L/(m²·h)；

(3)调节罐2中含固率达到15％时，完成沼液的过滤分离，打开浓液排出阀门27，通过浓液排出管28将浓缩液外排。

(4)过滤后经过清液悬浮物浓度23mg/L，清液经过出料管11进入加热罐13，罐中由加热棒12、碱液投加管14在加热罐13进行加热升温至60℃和pH调节到12。经吹脱罐进料泵16通过吹脱罐进料管17将清液打入吹脱罐19。

吹脱罐19底部的第二电机18和第二中空旋转轴20连接，第二中空旋转轴20的下端口封闭、上端与吹脱罐进料管17连接。15片碟片状中空陶瓷膜21相互平行的套设在所述第二中空旋转轴20的外周(通过隔圈夹持固定)，任一碟片状中空陶瓷膜21的上下两面为分散层(材质为三氧化二铝，孔径：0.5μm)，第二中空旋转轴20通过轴承固定到吹脱罐19。吹脱罐进料泵16提供的压力使得液体从碟片状中空陶瓷膜21微孔溢出形成细小液滴从而雾化，同时第二中空旋转轴20在第二电机18驱动力的作用旋转液滴在空气泵23产生吹脱作用下和空气充分剧烈地碰撞摩擦混合，气水比控制在1000:1，吹脱的时间为5h。液体中的游离氨从液相转入气相进入空气进入吸收单元。剩余液体由出水管24排除系统。氨氮去除率达到了95％以上，出水氨氮浓度度降低至50mg/L以下，脱氨效果较理想。

应当指出的是，对于上述参数范围值的选择，本领域普通技术人员可以结合实际情况作出调整，本申请不再赘述。

通过以上实施例对本申请的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利一部分实施例，而不是全部的实施例。方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以作出若干变形和改进，比如在指定的参数范围内或者附近简单调整参数的选择，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims

1.一种沼液氨氮吹脱方法，其特征在于：包括依次串联连接的调节罐、过滤罐、加热罐、吹脱罐，其特征在于，它包括以下几个步骤：

(1)将沼液由泵送入调节罐进行水量调节；

(2)将沼液送入过滤罐，所述过滤罐通过陶瓷膜进行固液分离去除悬浮物，得到过滤清液，浓缩液回流至所述调节罐，维持过滤压力0.1MPa～0.2MPa；

(3)所述过滤清液进入加热罐进行加热升温和pH调节，加热升温后控制出水温度在40℃～60℃之间，pH调节后控制出水pH值在9～12之间；

(4)所述加热罐出水进入吹脱罐，通过脱氨风机将空气吹入罐中，经剧烈搅拌混合形成气水混合物后进入后续吸收设备。

2.根据权利要求1所述的沼液氨氮吹脱方法，其特征在于：所述过滤罐包括圆柱形的壳体及设置在所述壳体内的过滤机构，所述壳体上设置有连通调节罐的进液管和回流管，过滤机构包括：碟片状中空陶瓷膜以及穿过其中心轴并与其固定连接的中空旋转轴，所述中空旋转轴侧壁开设有通孔，所述通孔与碟片状中空陶瓷膜的内部流道连通，所述中空旋转轴上设有清液出口。

3.根据权利要求1所述的沼液氨氮吹脱方法，其特征在于：所述步骤中，待浓缩液含固率达到15％后排放浓缩液进入后续处理单元。

4.根据权利要求1所述沼液氨氮吹脱方法，其特征在于：所述吹脱罐包括圆柱形的壳体及设置在所述壳体内的雾化机构，所述壳体连接进气管和出气管，所述雾化机构包括：碟片状中空陶瓷膜以及穿过其中心轴并与其固定连接的中空旋转轴，所述中空旋转轴侧壁开设有通孔，所述通孔与碟片状中空陶瓷膜的内部流道连通；所述中空旋转轴上设有进料口。

5.根据权利要求1所述沼液氨氮吹脱方法，其特征在于：所述步骤4的脱氨风机的进气进水的气水比控制在1000～2500:1，吹脱的时间为0.5h～8h。

6.根据权利要求2或4所述沼液氨氮吹脱方法，其特征在于：所述碟片状中空陶瓷膜的孔径为0.05μm～1μm，材质选自氧化铝、氧化锆、二氧化钛和氧化硅中的一种或两种以上。

7.根据权利要求2或4所述沼液氨氮吹脱方法，其特征在于：所述中空旋转轴的转速控制在400～900rpm/min。

8.根据权利要求2或4所述沼液氨氮吹脱方法，其特征在于：所述碟片状中空陶瓷膜包括有相互平行的多组。

9.根据权利要求2所述沼液氨氮吹脱方法，其特征在于：所述碟片状中空陶瓷膜的外表面设置有棱状凸起，所述棱状凸起垂直于碟片状中空陶瓷膜的切线方向。