专利名称：脱除废水中氨氮的方法
技术领域：
本发明涉及一种脱除废水中氨氮的方法，特别是通过真空法脱除催化剂厂废水中氨氮的方法。
背景技术：
含铵的废水直接排放到自然水体中，易造成水体富营养化，导致藻类过度生长，使水中生命因缺氧而死亡，另外铵离子对水中的金属和水泥有腐蚀作用，所以含铵的废水在排放前，必需作脱氨处理。目前的一些工厂，特别是炼油催化剂生产企业，由于工艺的特点，每天排放大量高浓度含铵废水，其浓度可达5000-10000mg/L，虽然生化处理可以高效率低成本地处理含氨氮废水，但进水的氨氮浓度一般不能超过500mg/L，否则将影响正常的运行。因此对于高氨氮废水在进污水处理厂前，还需要作前期的脱铵处理，使氨氮含量至少达到生化处理的进水要求。
目前脱氨的方法除生物法外，主要采用物理和化学的方法，如选择性离子交换，折点加氯，化学沉淀法，空气吹脱和蒸汽汽提。离子交换受交换容量的限制，而且存在再生液处理问题，一般适用于铵离子浓度低的水质(如饮用水)；折点加氯和化学沉淀法都是用化学反应的方法除氨，其加入的化学剂的量与铵离子是按照化学计量计算的，当铵离子浓度高，水量大时，处理成本相当高；空气吹脱和蒸汽汽提是比较可行的方法，也是目前处理浓度＞1000mg/L高氨氮废水常用的方法(中国专利02112729，01274455)。但空气吹脱由于引入大量的空气，空气中的CO2一方面会降低水的pH值，另一方面会造成脱氨塔结垢，如果吹脱后的空气直接排放到大气中，还会造成二次污染。蒸汽汽提由于消耗大量的蒸汽，其处理成本较高。
US 3985859提出了一种真空脱氨的方法，但通过重复实验发现，边抽真空边通气，氨脱除率不高，而且脱除率受环境温度影响很大。
发明内容
本发明提供一种改进的真空脱氨方法，采用相对较高的真空度，并采用带夹套的脱氨柱，使柱体保持恒定的温度，可以获得较高的氨脱除率，并且不受环境温度的影响。
本发明提供的脱除废水中氨氮的方法，包括
调节含铵水的pH值至碱性，使水中的NH4+以NH3的形式存在，使含铵水通过装有填料的脱氨柱，并在柱内抽真空，将氨脱除，脱氨柱带有夹套，夹套内通入热介质以使夹套温度保持在30℃以上，脱氨柱与真空装置相连，维持系统压力为10-80mmHg，优选20-60mmHg。
含铵水需预先调节pH值，pH值控制在10-12，最好11-12。可以用碱金属或碱土金属的氧化物和氢氧化物来调pH值，如氢氧化钠，氢氧化钙。
含铵水的温度在30℃以上，最好是30-90℃，水的温度越高，氨脱除率越高。
含铵水以2-100ml/min、优选5-50ml/min的流速通过脱氨柱，使流速控制在适当的范围，流速过小，影响处理量，流速过大，液膜增厚，脱氨率下降。
脱氨柱夹套通过管路与恒温水浴相连，恒温热水从夹套下端流入，上端流出。夹套温度应控制在30℃以上，优选50℃以上。随着温度升高，氨脱除率上升。
脱氨柱内装填料，填料可以是市售的陶瓷或不锈钢填料，填料的直径应保持在适当范围，以防止沟流。
真空装置包括一个喷射泵、储液罐和循环泵。真空装置内的工作液由弱酸性液体组成，既用来产生真空，又用来吸收脱除的氨。工作液可以是稀盐酸，稀硝酸，稀硫酸。工作液的pH值控制在6左右。随着氨的不断吸收，工作液的pH值会不断升高，需要定期补加较浓的盐酸，硝酸或硫酸，以维持工作液的pH值在6左右。
为了使含铵废水能连续通过，脱氨柱下端与一个缓冲罐相连，缓冲罐连接另一套真空装置，这一套真空装置与前面所说相同，当缓冲罐内压力与脱氨柱平衡时，可将柱内脱氨的液体放出。
按照本发明提供的方法，含铵水中的NH4+浓度可以在1000-10000mg/L的范围。
本发明提供的脱氨方法对脱氨柱采用夹套供热，确保脱氨柱维持在30℃以上的温度，取得了的良好脱氨效果。氨脱除率除与水温、水的pH值以及真空度有关外，还与环境温度有很大关系，当环境温度低时，水的热量散失快，脱氨效果大幅度降低，在抽真空的情况下，由于水的蒸发加剧，水温下降更加明显，脱氨效果难以保证。采用夹套供热的方法，一方面可以避免环境温度对脱氨装置的影响，使脱氨操作能够在不同季节运行，另一方面还可以适当抵消水蒸发导致的温度降低，从而达到良好的脱氨效果。
附图是本发明脱除废水中氨氮的方法的流程示意图。
含铵废水从脱氨柱1上端流入，用阀9控制流速。脱除氨的水存于脱氨柱下端。将缓冲罐2抽真空，使其与脱氨柱内压力平衡。当脱氨柱下端液体满时，打开阀10，将液体放入缓冲罐2，关闭阀10，打开阀11放空，打开阀12将液体放出。随后关闭阀10、阀11、阀12，重复上面操作，使液体连续通过脱氨柱1。缓冲罐连接真空装置。
脱氨柱1与真空系统相连，真空系统包括工作液储罐3，工作液加料罐4，循环泵5，喷射泵6。工作液通过循环泵5打入喷射泵6，在喷射泵6内由于管径突然变小而产生真空，真空度由真空计7读出。当储罐3中工作液的盐含量达到一定浓度时，需要通过阀8排放掉一部分液体，并补加相应的水。
具体实施例方式
实施例1脱氨柱由带夹套的玻璃柱(φ33×500mm)组成，柱的中部装填料，(填料的有效体积430ml)，上部通过管路与真空装置相连，下部有一定空间用于存放脱氨后的液体。
采用30℃，含NH4+5000mg/L的配制水为试验对象。每次取100ml，用20％NaOH调pH值，按照表1所示的条件通过脱氨柱，收集脱氨后的液体，用铵离子电极测铵含量，计算氨脱除率。
脱除率＝(5000-剩余铵浓度)/5000表1间歇脱氨效果
从上面的分析可以看出，夹套温度和pH值是影响脱除率的主要因素而真空度的影响次之和流速的影响又次之。九次试验的氨脱除率最高为95.8％，最低为38.2％。基本反映了真空脱氨可达到的程度。
实施例2试验方法同实施例1，除试验20pH值调节到11，其余均将水的pH值调节到12，每个试验，安排三次平行试验，最后计算平均氨脱除率。
表2间歇脱氧效果
从上面的试验可以看出，当取试验10、13、14、17、18、19的条件时，脱除率都在80％以上。虽然每次试验的真空度和流速都会有一些差别，导致试验数据的平行性较差，但仍然可以看出一些规律，即在相同的温度和真空度条件下，随着流速的增加脱除率下降，下降的程度随着温度的升高而减少；随着真空度的降低，要取得相同的脱除率，须相应提高温度。
实施例3试验分别选取初始浓度为3000mg/L和1000mg/L与5000mg/L作比较，水温30℃，夹套50℃，真空度60mmHg，流速20ml/min，pH值调节到12。
表3不同初始浓度处理效果
从上面的试验结果看出，随着初始浓度的降低，脱除率下降，这与初始推动力的降低有关。
实施例4连续运行试验，取水温30℃，含NH4+5000mg/L的配制水为试验对象。试验中不间断进水800ml，并固定流速20ml/min，真空度60mmHg，夹套50℃，pH值调节到12。每收集100ml取液一次，测铵离子浓度，计算脱氨率。
表4连续试验结果
试验用时42min，平均流速19ml/min。进水温度30℃，出水温度34℃，液体损失33ml，损失率4.1％。
实施例5连续运行试验，试验条件同前，只是真空度从60mmHg提高到40mmHg。
表5连续试验结果
试验用时41min，平均流速19.5ml/min。进水800ml，出水773ml，损失3.4％。进水温度30℃，出水温度33℃。铵脱除率93.3％。
从上面数据看出，与单次试验不同，连续试验每次取样测得的剩余铵浓度平行性较好，主要是进料速度比较恒定。铵脱除率与前面的单次试验基本吻合。
权利要求
1.一种脱除废水中氨氮的方法，包括调节含铵水的pH值至碱性，使含铵水通过脱氨柱，并在柱内抽真空，将氨脱除，其特征在于，脱氨柱带有夹套，夹套内通入热介质使夹套温度保持在30℃以上，脱氨柱与真空装置相连，使系统压力维持在10-80mmHg。
2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，调节含铵水pH值为10-12。
3.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，调节含铵水pH值为11-12。
4.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，含铵水的温度为30-90℃。
5.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，含铵水以2-100ml/min的流速通过脱氨柱。
6.按照权利要求5所述的方法，其特征在于，含铵水以5-50ml/min的流速通过脱氨柱。
7.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，夹套温度保持在50℃以上。
8.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，系统压力为20-60mmHg。
9.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，夹套内的热介质是热水。
10.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，含铵水中的NH4+浓度在1000-10000mg/L的范围。
全文摘要
一种脱除废水中氨氮的方法，包括调节含铵水的pH值至碱性，使水中的NH
文档编号C02F1/00GK1796293SQ20041010282
公开日2006年7月5日 申请日期2004年12月28日 优先权日2004年12月28日
发明者王振宇, 李本高, 张莉 申请人:中国石油化工股份有限公司, 中国石油化工股份有限公司石油化工科学研究院