对废水的脱氨处理方法及处理装置与流程

本发明涉及一种废水脱氨技术领域，尤其涉及一种对废水的脱氨处理方法，以及用于该处理方法的处理装置。

背景技术：

氨氮污染对于水体的影响较严重，主要表现在使水体富氧化，促进藻类繁殖，大量消耗水中的溶解氧，导致水生物死亡、水体恶臭等，因此污水排放标准中对氨氮的排放有相当严格的要求。工程上常见的脱氨氮方法有：氨吹脱法、高温脱氨法、微生物法、折点加氯法、离子交换法等，其中氨吹脱法是利用氨氮的气相浓度和液相浓度之间的气液平衡关系进行分离的一种方法，对于氨氮浓度在5000mg/L以下的氨氮废水的去除率较高，但在工业生产中生产废水的氨氮浓度往往高达10000mg/L以上，采用普通的氨吹脱法很难达到理想的处理效果，而且脱除的物质常会造成填料塔堵塞等问题，因此须采用高温脱氨+吹脱脱氨法联合处理工艺对高浓度氨氮废水进行处理，但该处理工艺复杂，而且在脱氨后对氨氮的回收处理方面存在不足。

技术实现要素：

为解决现有技术中存在的不足，本发明提供了一种对废水的脱氨处理方法，可以脱除废水中高含量的氨氮污染，使处理后废水中氨氮含量达到GB8978-1996《污水综合排放标准》中的二级排放标准要求，并能回收氨氮获得硫酸铵。

为实现上述目的，本发明提供了一种对废水的脱氨处理方法，是采用对废水进行空气吹脱脱氨与喷淋回收氨的处理方法，包括以下步骤：

a、脱氨处理步骤：向废水加入NaOH溶液，调节酸碱度后喷淋，与空气逆向接触进行空气吹脱脱氨处理，脱氨后的废水排放；所述脱氨后废水的pH值控制为10.5～11.5；

b、氨回收处理步骤：将经过所述脱氨处理步骤后逸出的气体经过两级脱氨吸收处理后排放，所述两级脱氨吸收处理包括由循环喷淋的一级脱氨吸收液对经过所述脱氨处理步骤后逸出的气体进行第一级脱氨吸收处理步骤，以及由循环喷淋的二级脱氨吸收液和补充喷淋的稀硫酸溶液对经过所述第一级脱氨吸收处理步骤后逸出的气体进行第二级脱氨吸收处理步骤；控制一级脱氨吸收液的pH值为4.5～6.5，回收一级脱氨吸收液，将回收的一级脱氨吸收液依次进行蒸发浓缩、结晶和离心脱盐处理，得到固体硫化铵产品；所述稀硫酸溶液中H₂SO₄的质量含量为30％，所述二级脱氨吸收液为由稀硫酸溶液在第二级脱氨吸收处理步骤中进行氨吸收后再循环喷淋进行氨吸收得到的混合溶液，所述一级脱氨吸收液为由二级脱氨吸收液在第一级脱氨吸收处理步骤中进行氨吸收后再循环喷淋进行氨吸收得到的混合溶液。

在处理方法中对废水先进行脱氨处理，通过向废水加入NaOH溶液调节废水的酸碱度，一方面实现由空气吹扫废水进行的脱氨处理，并利用NaOH作为调节碱以避免空气吹脱过程除氨气污染物外的杂质污染物的逸出，以保证后续步骤的氨回收效果及空气处理效果；另一方面控制脱氨后废水的pH值，以保证废水的脱氨效果，使废水中氨氮含量小于25mg/L，达到GB8978-1996《污水综合排放标准》表4中二级排放标准的要求。废水中加入的NaOH溶液量以脱氨后废水的pH值为标准进行调控，使脱氨后废水的pH值维持在10.5～11.5。脱除的氨氮污染物以氨气形式随空气进入到氨回收过程进行回收，依次经由一级脱氨吸收液对大部分氨气进行第一级循环喷淋吸收，形成以硫酸铵为主的循环吸收液，再经由二级脱氨吸收液和补充的稀硫酸溶液对剩余少量氨气进行第二级循环喷淋吸收，形成以硫酸氢铵为主的循环吸收液；并通过控制一级脱氨吸收液的pH值维持在4.5～6.5范围，调控稀硫酸溶液的补充喷淋量，从而实现对脱除空气中氨气的彻底吸收，使经吸收处理后气体达到《恶臭污染物排放标准》(GB14554-93)标准；另外，通过限定补充喷淋的稀硫酸溶液的质量含量(30％)，以及回收的一级脱氨吸收液的pH值范围(4.5～6.5)，使回收的一级脱氨吸收液达到硫酸铵浓度40％即近饱和溶液，满足直接制备固体硫酸铵的标准，同时不会出现在吸收塔内析出晶体的问题。

本发明的处理方法，以pH值作为关键的调控因素，实现各处理环节的有机结合，进而在不引入任何物质的前提下完成对高含量氨氮废水的高效脱氨氮处理，并将脱除的氨氮转化为可再利用的化工产品，在经济价值和环保方面均具有显著的效益。

作为对上述方式的进一步限定，于所述步骤b后设有将回收的一级脱氨吸收液依次进行蒸发浓缩、降温结晶和离心脱水的步骤，得到固体硫化铵产品。

将回收的一级脱氨吸收液再经蒸发浓缩、降温结晶后，离心脱水，直接得到满足销售产品标准的固体硫酸铵产品，而且回收的一级脱氨吸收液达到近饱和硫酸铵溶液，在蒸发浓缩过程可以极大的节约能源，具有较高的经济价值。

作为对上述方式的进一步限定，步骤a中，所述NaOH溶液中NaOH的质量含量为20～30％。

作为对上述方式的进一步限定，步骤a中，所述空气吹脱脱氨处理为两级空气吹脱脱氨处理，每级空气吹脱脱氨处理过程中空气与废水的气液比均为(3000-5000):1，空气的空塔流速均为1.0-2.0m/s。

作为对上述方式的进一步限定，步骤b中，所述第一级脱氨吸收处理过程，气体与一级脱氨吸收液的气液比为(30-100):1；所述第二级脱氨吸收处理过程，气体与二级脱氨吸收液的气液比为(30-100):1。

进一步限定处理方法中空气吹脱脱氨处理过程的气液比、空塔流速，脱氨吸收处理过程的气液比等操作参数，使脱氨氮处理达到最佳运行过程，进而在处理效果及处理成本等方面达到俱佳。

同时，本发明还提供了对废水的脱氨处理装置，包括依次串接的第一管道混合器、第一脱氨吹脱塔、第一管道混合器及第二脱氨吹脱塔，在第一管道混合器和第一管道混合器上分别经由第一加碱计量泵和第二加碱计量泵连接有碱液罐；在第一脱氨吹脱塔和第二脱氨吹脱塔的出液口分别设有第一PH检测仪和第二PH检测仪，所述第一PH检测仪与第一加碱计量泵控制联接，所述第二PH检测仪与第二加碱泵控制联接；在第一脱氨吹脱塔及第二脱氨吹脱塔的出气口并联相接有氨回收单元，且所述氨回收单元包括相串接的均具有储液槽及经由循环泵与储液槽相连的喷淋头的第一氨尾气吸收塔和第二氨尾气吸收塔，第一氨尾气吸收塔及第二氨尾气吸收塔的储液槽相连通，在第二氨尾气吸收塔上设有经由加酸泵与酸液罐相连的酸液补充喷淋头，在第一氨尾气吸收塔的储液槽处连接有溢流口，所述溢流口连接有第一PH检测仪，所述加酸泵控制联接于第一PH检测仪。

作为对上述方式的进一步限定，在所述第一氨尾气吸收塔溢流口的下游连接有集液槽，以及经由输送泵依次串接于集液槽上的蒸发浓缩器、结晶器和离心机。

作为对上述方式的进一步限定，在第一管道混合器的上游串接有均质罐。

作为对上述方式的进一步限定，在第二氨尾气吸收塔中所述酸液补充喷淋头置于喷淋头之上。

本发明提供的处理装置更利于上述处理方法的操作及运行控制，能够方便、高效地实现对废水的脱氨氮处理，使处理后的废水满足GB8978-1996《污水综合排放标准》表4中的二级排放标准要求，更利于将脱除的氨氮转化为可再利用的化工产品，实现回收。

综上所述，采用本发明的技术方案，获得的对废水的脱氨处理方法，采用对废水进行空气吹脱脱氨与喷淋回收氨相结合的方式，以pH值作为关键的调控因素，实现各处理环节的有机结合，在不引入任何物质的前提下高效脱除废水中的高含量氨氮污染，使处理后废水中氨氮含量达到<25mg/L，即GB8978-1996《污水综合排放标准》表4中的二级排放标准要求，并将脱除的氨氮转化为可再利用的化工产品，在经济价值和环保方面均具有显著的效益，实现绿色化工。此外，本发明提供的处理装置，更利于上述处理方法的操作及运行控制，方便、高效地实现对废水的脱氨氮处理及氨氮回收。

附图说明

下面结合附图及具体实施方式对本发明作更进一步详细说明：

图1为本发明实施例的对废水的脱氨处理装置的结构简图；

图2为本发明实施例的氨回收单元的结构简图；

图3为本发明实施例所述的脱氨吸收液浓缩结晶及离心处理部分的结构简图；

图4为本发明实施例的第一脱氨吹脱塔的结构简图；

图5为本发明实施例的第二氨尾气吸收塔的机构简图；

图中：1、第一管道混合器；2、第一脱氨吹脱塔；3、第二管道混合器；4、第二脱氨吹脱塔；5、碱液罐；6、第一加碱计量泵；7、第二加碱计量泵；8、第一PH检测仪；9、第二PH检测仪；10、第一氨尾气吸收塔；11、第二氨尾气吸收塔；12、加酸泵；13、酸液罐；14、第三PH检测仪；15、溢流口；16、溢流口；17、烟囱；18、集液槽；19、换热器；20、输送泵；21、蒸发浓缩器；22、结晶器；23、离心机；24、塔体；25、进液口；26、吹脱塔喷淋头；27、填料；28、出液口；29、出气口；30、鼓风机；31、塔体；32、储液槽；33、进气口；34、填料；35、循环喷淋头；36、碱液补充喷淋头；37、出气口。

具体实施方式

实施例

本实施例涉及对高含量氨氮废水的脱氨处理。

本实施例的脱氨处理装置，由图1至图3所示，包括依次串接的第一管道混合器1、带有鼓风机的第一脱氨吹脱塔2，以及第二管道混合器3和带有鼓风机的第二脱氨吹脱塔4，第二管道混合器3与第一脱氨吹脱塔2之间也串接有提升泵。在第一管道混合器1和第二管道混合器3上分别经由第一加碱计量泵6和第二加碱计量泵7连接碱液罐5，碱液罐5内存贮的碱液分别通过第一加碱计量泵6和第二加碱计量泵7向第一管道混合器1及第二管道混合器3内定量加入碱液以调控第一管道混合器1和第二管道混合器3内废水的pH值。废水依次经过第一脱氨吹脱塔2和第二脱氨吹脱塔4后完成处理后，从连接于第二脱氨吹脱塔4底部的溢流口15排出，以送入污水处理站或市政污水管网。

在第一脱氨吹脱塔2的出液口增设第一PH检测仪8，第一PH检测仪8联接控制第一加碱计量泵6，以便于根据第一脱氨吹脱塔2出液口处废水的pH值调控第一加碱计量泵6，进而调控向第一管道混合器1内的加碱量。在第二脱氨吹脱塔4的出液口增设第二PH检测仪9，第二PH检测仪9联接控制第二加碱计量泵7，以便于根据第二脱氨吹脱塔4出液口处废水的pH值调控第二加碱计量泵7，进而调控向第二管道混合器3内的加碱量。

第一脱氨吹脱塔2及第二脱氨吹脱塔4的出气口并联相接至氨回收单元，该氨回收单元包括串接的第一氨尾气吸收塔10和第二氨尾气吸收塔11，第二氨尾气吸收塔11的出气口连接有烟囱17。在第一氨尾气吸收塔10和第二氨尾气吸收塔11内均具有储液槽，以及经由塔外设置的循环泵与储液槽相连的循环喷淋头，第一氨尾气吸收塔10和第二氨尾气吸收塔11内的储液槽也相连通。在第二氨尾气吸收塔11内还设置有酸液补充喷淋头，酸液补充喷淋头经由塔外设置的加酸泵12连接到酸液罐13，以用于向第二氨尾气吸收塔11内补充喷淋酸液罐13内贮存的稀硫酸溶液。

为充分发挥稀硫酸溶液的补充吸收效果，酸液补充喷淋头置于第二氨尾气吸收塔11内的循环喷淋头上方。在第一氨尾气吸收塔11的储液槽处连接有溢流口16，以用于第一氨尾气吸收塔11内吸收溶液的排出。在溢流口16处也增设第三PH检测仪14，第三PH检测仪14联接控制加酸泵12，以便于根据第一氨尾气吸收塔11的储液槽内的一级脱氨吸收液的pH值调控加酸泵12，进而调控向第二氨尾气吸收塔11内补充喷淋的加酸量。

在第一氨尾气吸收塔11的溢流口16的下游连接有集液槽18，在集液槽18的出口连接有输送泵20，集液槽18采用内部为空腔的容器以收集第一氨尾气吸收塔11排出的吸收溶液，输送泵20采用离心泵即可。在离心泵20的出口依次串接有换热器19、蒸发浓缩器21以及结晶器22和离心机23，如图3中所示，采用换热器19可对自蒸发浓缩器21排出的蒸汽进行再次利用，以充分利用而避免蒸汽放空浪费，当然本实施例中去除换热器19也可。蒸发浓缩器21采用现有的双效蒸发浓缩器或三效蒸发浓缩器，结晶器22采用现有的进行降温结晶的降温结晶器，离心机23采用现有工业用离心机即可。其中，离心机23排出的离心液可输送至集液槽18中以用于再次处理。

本实施例中，图4示出了第一脱氨吹脱塔2的结构，第二脱氨吹脱塔4的结构与第一脱氨吹脱塔2的结构基本相同，本文不再赘述。由图4中所示，第一脱氨吹脱塔2包括塔体24，在塔体24底部连接有鼓风机30，并设置出液口28，塔体24顶部设置出气口29，塔体24内则设置有填料27，在填料27的上方则设置有吹脱塔喷淋头26，吹脱塔喷淋头26与设置在塔体24顶部的进液口25连接，进液口25与上游的输送管路连接即可。

本实施例中图5则示出了第二氨尾气吸收塔11的结构，其包括塔体31，塔体31内底部为储液槽32，储液槽32上方设有进气口33，进气口33上方设置有填料34，填料34的上方则设置循环喷淋头35和碱液补充喷淋头36，碱液补充喷淋头36高于循环喷淋头35布置，循环喷淋头35通过循环泵连接至储液槽32，碱液补充喷淋头36连接至酸液罐13，在塔体31的顶部还设置有出气口37。本实施例中，第二氨尾气吸收塔11除没有设置酸液补充喷淋头外，其它结构也与第一氨尾气吸收塔10基本相同，本文不再赘述。

实施例1

在上述处理装置中进行对废水的脱氨处理，将废水(氨氮含量大于5000mg/L)输入至均质罐，然后进行以下处理：

a、脱氨处理步骤：针对废水中氨氮含量的特性，从均质罐输出的废水可进行两级空气吹脱脱氨处理，以完全脱除氨氮污染，废水先在第一管道混合器中通过加入NaOH溶液(质量含量为20％～30％)调整pH值，混合均匀后输入至第一脱氨吹脱塔进行喷淋，喷淋的废水在塔内与从鼓风机吹出的空气逆向接触进行第一级空气吹脱脱氨处理，然后从第一脱氨吹脱塔的出液口输送至第一管道混合器中通过加入NaOH溶液调整pH值，混合均匀后输入至第二脱氨吹脱塔进行喷淋，喷淋的废水在塔内与从鼓风机吹出的空气逆向接触进行第二级空气吹脱脱氨处理，经过两级空气吹脱脱氨处理，废水达到GB8978-1996《污水综合排放标准》表4二级排放标准，完成处理，可排放至市政污水管网；处理过程根据第一PH检测仪检测的数值控制第一加碱计量泵，以控制第一管道混合器中NaOH溶液的加入量，根据第二PH检测仪检测的数值控制第二加碱计量泵，以控制第一管道混合器中NaOH溶液的加入量，进而控制脱氨后废水pH值(即第一PH检测仪、第二PH检测仪检测的数值)维持在10.5～11.5；

b、氨回收处理步骤：从第一脱氨吹脱塔出气口和第二脱氨吹脱塔出气口逸出的气体共同输入至氨回收单元进行两级脱氨吸收处理，气体先进入第一氨尾气吸收塔内由循环喷淋的一级脱氨吸收液进行第一级脱氨吸收处理，然后进入第二氨尾气吸收塔由循环喷淋的二级脱氨吸收液和补充喷淋的稀硫酸溶液(质量含量为30％)进行第二级脱氨吸收处理，从第二氨尾气吸收塔出气口逸出的气体达到《恶臭污染物排放标准》(GB14554-93)，可直接排放如大气；处理过程根据第三PH检测仪检测的一级脱氨吸收液的pH值控制第二氨尾气吸收塔内酸液补充喷淋头喷淋稀硫酸溶液的喷淋量，控制一级脱氨吸收液的pH达到4.5～6.5，通过第一氨尾气吸收塔的溢流口回收一级脱氨吸收液，回收的一级脱氨吸收液为硫酸铵的近饱和溶液，硫酸铵质量含量达到40％，且不产生在吸收塔内析出晶体的问题，对回收的一级脱氨吸收液进一步处理，将收集在集液槽中的一级脱氨吸收液先经过浓缩蒸发结晶器进行蒸发浓缩，然后在降温结晶器中降温结晶，最后输送至离心机进行离心脱水，得到的固体硫酸铵，可满足硫酸铵销售产品的标准，用于销售使用，从离心机离心得到的溶液回输至集液槽，再次进行浓缩、结晶，循环回收氨；所述二级脱氨吸收液为由稀硫酸溶液在第二氨尾气吸收塔内进行氨吸收后再循环喷淋进行氨吸收得到的以硫酸和硫酸氢铵为主的混合溶液，所述一级脱氨吸收液为由二级脱氨吸收液在第一氨尾气吸收塔内进行氨吸收后再循环喷淋进行氨吸收得到的以硫酸铵为主的混合溶液。

上述处理方法，步骤a中，第一脱氨吹脱塔与第二脱氨吹脱塔内的空气与废水的气液比均为(3000-5000):1(m³/m³)，空气的空塔流速均为1.0-2.0m/s；步骤b中，第一氨尾气吸收塔的气液比(即经脱氨处理步骤后逸出的气体与一级脱氨吸收液的比例)为(30-100):1(m³/m³)；第二氨尾气吸收塔气液比(即经第一级脱氨吸收处理步骤后逸出的气体与二级脱氨吸收液的比例)为(30-100):1(m³/m³)。

经检测，处理后废水NH₃-N<25mg/L，符合GB8978-1996《污水综合排放标准》表4二级排放标准

气体中污染物含量氨<100mg/m³，符合《恶臭污染物排放标准》(GB14554-93)。

实施例2

本实施例涉及对实施例1处理方法中不同控制条件对废水、气体处理结果的影响。

实施例2.1

采用与实施例1相同的处理装置，与相同的处理方法对高含量氨氮废水(原始废水中氨氮含量为15329mg/L)进行处理，在其它操作条件相同下检测pH控制条件对废水、气体处理结果的影响，实验及结果如下表所示：

由上表可见，本发明的对废水的脱氨处理方法中，三个环节的pH值控制对于脱氨的处理至关重要，第一和第二脱氨吹脱塔后的废水pH控制在10.5以上，第一氨尾气吸收塔溢流口液体pH控制在6.5以下，可使废水中的高含量氨氮污染得到彻底处理，达到GB8978-1996《污水综合排放标准》表4中的二级排放标准，并将脱除的氨转化为可再利用的化工产品，实现高效回收。

实施例2.2

采用与实施例1相同的处理装置，与相同的处理方法对高含量氨氮废水(原始废水中氨氮含量为15329mg/L)进行处理，在其它操作条件相同下检测空气流速及气液比等控制条件对废水、气体处理结果的影响，实验及结果如下表所示：

由上表可见，本发明的对废水的脱氨处理方法中，各空气流速及气液比等条件会影响对废水的脱氨氮处理结果。

对比例

本对比例涉及现有技术中对高含量氨氮废水(原始废水的氨氮含量为15329mg/L)的处理方法与本发明对废水的脱氨处理方法的对比。

现有技术采用控制吹脱塔前的pH值，处理结果如下表所示：

现有吹脱脱氨法中在脱氨吹脱塔前调控pH值，因氨为碱性物质，一部分氨以气体的形式吹脱出后，塔内液体的pH值就会降低，特别是对于氨氮含量在5000mg/L以上的废水，使排水的氨氮含量不易控制。另外，现有技术中氨吸收塔内的硫酸铵浓度容易过高，达到43％以上，从而出现在塔内的结晶，使塔内填料结垢造成塔体堵塞，使吸收塔失去效果。

将对比例与实施例1的处理结果对比可见，本发明的对废水的脱氨氮处理方法能够高效、稳定地脱除废水中的高含量氨氮污染，并将脱除的氨氮转化为可再利用的化工产品，在经济价值和环保方面均具有显著的效益，实现绿色化工。