CN204702529U - 一种新型膜法脱除水中碳酸氢铵装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种新型膜法脱除水中碳酸氢铵装置，包括脱碳系统和脱氨系统，脱碳系统包括脱碳膜接触器、鼓风机和原水箱，脱碳膜接触器底端设有第一进口，顶端相应设有第一出口，脱碳膜接触器顶部一侧设有入气口，底部一侧相应设有排气口，入气口与鼓风机相连通，第一进口与原水箱连通；脱氨系统包括脱氨膜接触器和酸液箱，脱氨膜接触器底端设有第二进口，顶端相应设有第二出口，脱氨膜接触器顶部一侧设有酸液进口，底部一侧相应设有酸液出口，酸液出口与酸液进口之间通过酸液箱相连通，酸液箱与酸液进口之间设有酸循环泵；第一出口与第二进口连通。本实用新型采用膜脱气方式同时脱除水中游离二氧化碳和游离氨，具有清洁生产、能耗低等优点。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种脱除碳酸氢铵装置，尤其是涉及一种新型膜法脱除水中碳酸氢铵装置。
背景技术
碳酸氢铵，又称碳铵，是一种碳酸盐，含氮17.7％左右，可作为氮肥，由于其可分解为NH3、CO2和H2O三种物质而消失，故又称气肥。碳酸氢铵的化学性质不很稳定，碳酸氢铵受热易分解，生成氨气（NH3）、水（H2O），化学方程式为NH4HCO3= NH3↑+H2O+CO2↑ （可逆反应），如果脱除二氧化碳或者氨气，则平衡会被打破，反应向右移动，因此，要降低水中碳酸氢铵含量，则只需脱除水中二氧化碳和氨气，使平衡右移即可。
传统脱氨氮工艺一般采用蒸氨塔蒸氨工艺，原理为采用一般水蒸气作为加热剂，使循环水液面上氨气的平衡蒸汽压大于热载体中氨气的分压，汽液两相逆流接触，进行传质传热，从而使氨气逐渐从循环水中释放出来，在塔顶得到氨蒸汽与水蒸汽的混合物，在塔底得到较纯净的循环水，整个工艺需要消耗大量蒸汽，并基建设施庞大。
实用新型内容
为了克服现有技术存在的不足，本实用新型提供了一种结构合理、清洁生产、能耗低的新型膜法脱除水中碳酸氢铵装置。本实用新型以亨利定律为原理，采用膜脱气方式同时脱除水中游离二氧化碳和游离氨，达到能初步回用或者排放的目的，而且能耗仅来自离心泵电耗及硫酸试剂消耗。
一种新型膜法脱除水中碳酸氢铵装置，所述装置包括脱碳系统和脱氨系统，所述脱碳系统包括脱碳膜接触器、鼓风机和原水箱，所述脱碳膜接触器底端设有第一进口，顶端相应设有第一出口，所述脱碳膜接触器顶部一侧设有入气口，底部一侧相应设有排气口，所述入气口与鼓风机相连通，第一进口与原水箱相连通；所述脱氨系统包括脱氨膜接触器和酸液箱，所述脱氨膜接触器底端设有第二进口，顶端相应设有第二出口，所述脱氨膜接触器顶部一侧设有酸液进口，底部一侧相应设有酸液出口，所述酸液出口与酸液进口之间通过酸液箱相连通，所述酸液箱与酸液进口之间设有酸循环泵；所述第一出口与第二进口相连通。
本实用新型具有下述优点：（1）完全以亨利定律为基本原理，通过打破化学方程式的平衡，将水中NH4HCO3含量降低到20ppm以下；（2）采用膜脱气方式，有效提高气液接触面积，提高了脱气效率；（3）设计、安装、操作简单快捷，可应用于不同场合，比如实验室、工程项目、集装箱等；（4）模块化设计，扩容方便；（5）原水进水侧无需加碱液调节pH。
作为优选，所述酸液箱与一pH计相连。酸液箱配有pH计，便于酸液箱中酸液pH的控制，酸液箱中酸液pH需维持在1至4，随着氨气透过膜丝进入到酸液箱，酸液的pH值会升高，当pH值大于4时，则需补充新鲜酸液。
作为优选，所述原水箱与第一进口之间的连接管道上依次设有进水阀和流量调节阀。
作为优选，所述原水箱与进水阀之间设有第一保安过滤器，流量调节阀与第一进口之间设有电加热器。
作为优选，所述鼓风机与入气口之间的连接管道上依次设有进气阀、进气调节阀和针型阀。
作为优选，所述鼓风机与进气阀之间设有第二保安过滤器。
作为优选，所述第一出口与第二进口之间设有第一取样阀，所述第二出口与产水阀相连通，所述第二出口与产水阀之间设有第二取样阀。第一取样阀用于取样检测水中含碳量，第二取样阀用于取样检测水中氨氮含量。
作为优选，所述酸液箱与酸循环泵之间设有第一手阀，酸循环泵与酸液进口之间设有第三保安过滤器，第三保安过滤器与酸液进口之间设有第二手阀。
作为优选，所述酸液箱还与排放阀相连通。酸液箱满罐时可打开排放阀将混合酸液排放至其他使用处。
本实用新型具有如下有益效果：
1、采用了膜脱气方式，气液接触面积非常大，液体和空气的接触更加充分，因此氨氮的脱除率与二氧化碳脱除率大大提高，一次脱除率大于70%；处理过程仅包含物理分离，无需消耗大量蒸汽，降低了能耗，节约了经济成本；
2、采用脱气膜将脱碳系统和脱氨系统组合的方式，先脱除二氧化碳，化学平衡右移，氨气含量增大，更有助于后续脱氨；
3、不涉及高温高压，操作安全、简单。
附图说明
图1是本实用新型实施例1的流程示意图；
图2是本实用新型实施例2的流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明，但本实用新型的保护范围并不限于此。
实施例1
参照图1，一种新型膜法脱除水中碳酸氢铵装置，所述装置包括脱碳系统1和脱氨系统2，所述脱碳系统1包括脱碳膜接触器3、鼓风机4和原水箱5，所述脱碳膜接触器3底端设有第一进口6，顶端相应设有第一出口7，所述脱碳膜接触器顶部一侧设有入气口8，底部一侧相应设有排气口9，所述入气口8与鼓风机4相连通，第一进口6与原水箱5相连通；所述脱氨系统2包括脱氨膜接触器10和酸液箱11，所述脱氨膜接触器底端设有第二进口12，顶端相应设有第二出口13，所述脱氨膜接触器顶部一侧设有酸液进口14，底部一侧相应设有酸液出口15，所述酸液出口15与酸液进口14之间通过酸液箱11相连通，所述酸液箱11与酸液进口14之间设有酸循环泵16；所述第一出口7与第二进口12相连通。
所述酸液箱11与一pH计17相连，酸液箱11配有pH计，便于酸液箱中酸液pH的控制，酸液箱中酸液pH需维持在1至4，随着氨气透过膜丝进入到酸液箱，酸液的pH值会升高，当pH值大于4时，则需补充新鲜酸液。
本实用新型膜接触器为苏州艾吉克膜专利产品，膜接触器内部为有挡板结构的膜布。
采用本实用新型进行除碳和除氨的过程如下：
（1）原水经过预处理工艺，使水质中Ca2+Mg2+总含量<20mg/L、SS<10，同时保证水中尽量没有表面活性剂；
（2）原水经过电加热器加热至50℃从第一进口6进入脱碳膜接触器3，原水从膜丝外侧走；
（3）空气从入气口8进入，压力不超过0.07MPa，空气走膜丝内侧，从排气口9排出；
（4）从脱碳膜接触器3的第一出口7出水，从第二进口12进入脱氨膜接触器10，从第二出口13产水；
（5）酸液通过酸液进口14进入脱氨膜接触器10，走膜丝内侧；酸液通过酸液出口15进入酸液箱11。
能耗方面，用蒸氨塔一般处理1T废水需要消耗0.1T蒸汽，低压蒸汽的成本按照150元折算，处理1T废水需要花费15元；本实用新型的能耗主要是电能和试剂消耗，每吨水消耗试剂量为500g，耗电量为10KW，硫酸的市场价为400元/T，电费按0.46元/度计算，则能耗仅为4.8元/T。
实施例2
参照图2，一种新型膜法脱除水中碳酸氢铵装置，所述装置包括脱碳系统1和脱氨系统2，所述脱碳系统1包括脱碳膜接触器3、鼓风机4和原水箱5，所述脱碳膜接触器3底端设有第一进口6，顶端相应设有第一出口7，所述脱碳膜接触器顶部一侧设有入气口8，底部一侧相应设有排气口9，所述入气口8与鼓风机4相连通，第一进口6与原水箱5相连通。所述原水箱5与第一进口6之间的连接管道上依次设有进水阀18和流量调节阀19（沿原水箱至第一进口方向设置）；所述原水箱5与进水阀之18间设有第一保安过滤器20，流量调节阀19与第一进口6之间设有电加热器21；所述鼓风机4与入气口8之间的连接管道上依次设有进气阀22、进气调节阀23和针型阀24（沿鼓风机至入气口方向设置）；所述鼓风机4与进气阀22之间设有第二保安过滤器25。
所述脱氨系统2包括脱氨膜接触器10和酸液箱11，所述脱氨膜接触器底端设有第二进口12，顶端相应设有第二出口13，所述脱氨膜接触器顶部一侧设有酸液进口14，底部一侧相应设有酸液出口15，所述酸液出口15与酸液进口14之间通过酸液箱11相连通，所述酸液箱11与酸液进口14之间设有酸循环泵16；所述第一出口7与第二进口12相连通。所述第一出口7与第二进口12之间设有第一取样阀26，所述第二出口13与产水阀27相连通，所述第二出口13与产水阀27之间设有第二取样阀28，第一取样阀用于取样检测水中含碳量，第二取样阀用于取样检测水中氨氮含量。所述酸液箱11与酸循环泵16之间设有第一手阀29，酸循环泵16与酸液进口14之间设有第三保安过滤器30，第三保安过滤器30与酸液进口14之间设有第二手阀31。所述酸液箱11还与排放阀32相连通，酸液箱满罐时可打开排放阀将混合酸液排放至其他使用处。
所述酸液箱11与一pH计17相连，酸液箱11配有pH计，便于酸液箱中酸液pH的控制，酸液箱中酸液pH需维持在1至4，随着氨气透过膜丝进入到酸液箱，酸液的pH值会升高，当pH值大于4时，则需补充新鲜酸液。
采用本实用新型进行除碳和除氨的过程如下：
（1）原水经过预处理工艺，使水质中Ca2+Mg2+总含量<20mg/L、SS<10，同时保证水中尽量没有表面活性剂；
（2）打开第一手阀29，启动酸循环泵16，打开第二手阀31，使酸液在膜丝内侧循环流动，进膜压力控制在2公斤左右；酸液通过酸液进口14进入脱氨膜接触器10，走膜丝内侧；酸液通过酸液出口15进入酸液箱11；
（3）打开进水阀18和产水阀27，打开流量调节阀19，调节水流量到预期值，注意不要超过膜组件所允许的最大压力0.6MPa，启动电加热器加热原水至50℃，从第一进口6进入脱碳膜接触器3，原水从膜丝外侧走；
（4）打开进气阀22，调节阀23和针型阀24，压力在0.5公斤左右，流量8m3/h；空气从入气口8进入，压力不超过0.07MPa，空气走膜丝内侧，从排气口9排出；
（5）脱碳后的水从脱碳膜接触器3的第一出口7出水，从第二进口12进入脱氨膜接触器10，从第二出口13产水；其中第一取样阀26可以用于取样检测水中含碳量，第二取样阀28可以用于取样检测水中氨氮含量。
Claims (9)
1.一种新型膜法脱除水中碳酸氢铵装置，其特征在于：所述装置包括脱碳系统和脱氨系统，所述脱碳系统包括脱碳膜接触器、鼓风机和原水箱，所述脱碳膜接触器底端设有第一进口，顶端相应设有第一出口，所述脱碳膜接触器顶部一侧设有入气口，底部一侧相应设有排气口，所述入气口与鼓风机相连通，第一进口与原水箱相连通；所述脱氨系统包括脱氨膜接触器和酸液箱，所述脱氨膜接触器底端设有第二进口，顶端相应设有第二出口，所述脱氨膜接触器顶部一侧设有酸液进口，底部一侧相应设有酸液出口，所述酸液出口与酸液进口之间通过酸液箱相连通，所述酸液箱与酸液进口之间设有酸循环泵；所述第一出口与第二进口相连通。
2.根据权利要求1所述的新型膜法脱除水中碳酸氢铵装置，其特征在于：所述酸液箱与一pH计相连。
3.根据权利要求1所述的新型膜法脱除水中碳酸氢铵装置，其特征在于：所述原水箱与第一进口之间的连接管道上依次设有进水阀和流量调节阀。
4.根据权利要求3所述的新型膜法脱除水中碳酸氢铵装置，其特征在于：所述原水箱与进水阀之间设有第一保安过滤器，流量调节阀与第一进口之间设有电加热器。
5.根据权利要求1所述的新型膜法脱除水中碳酸氢铵装置，其特征在于：所述鼓风机与入气口之间的连接管道上依次设有进气阀、进气调节阀和针型阀。
6.根据权利要求5所述的新型膜法脱除水中碳酸氢铵装置，其特征在于：所述鼓风机与进气阀之间设有第二保安过滤器。
7.根据权利要求1所述的新型膜法脱除水中碳酸氢铵装置，其特征在于：所述第一出口与第二进口之间设有第一取样阀，所述第二出口与产水阀相连通，所述第二出口与产水阀之间设有第二取样阀。
8.根据权利要求1所述的新型膜法脱除水中碳酸氢铵装置，其特征在于：所述酸液箱与酸循环泵之间设有第一手阀，酸循环泵与酸液进口之间设有第三保安过滤器，第三保安过滤器与酸液进口之间设有第二手阀。
9.根据权利要求1所述的新型膜法脱除水中碳酸氢铵装置，其特征在于：所述酸液箱还与排放阀相连通。
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| CN105776396A (zh) * | 2016-04-28 | 2016-07-20 | 苏州艾吉克膜科技有限公司 | 基于脱气膜的脱氨系统及方法 |
| CN110981011A (zh) * | 2019-12-13 | 2020-04-10 | 中煤西安设计工程有限责任公司 | 一种超重力高盐水脱碳与酸回收系统及使用方法 |
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