一种吸收剂可再生且副产浓氨水的气态膜法处理含氨料液或废水的方法技术

本发明专利技术涉及一种吸收剂可再生且副产浓氨水的气态膜法处理含氨废水或料液的方法，包括气态膜法脱氨步骤、吸收完成液精馏再生步骤和再生吸收液浓缩步骤。本发明专利技术将废水中的氨氮浓度降低到50mg/L或15mg/L甚至5mg/L以下，同时回收废水中的氨氮得到高纯浓氨水作为副产品，吸收剂可再生循环使用，无二次污染，能耗低，耗电量小于1度/吨废水，蒸汽耗量小于0.04吨/吨废水甚至低至0.02吨蒸汽/吨废水。而作为对比，单纯用精馏过程处理同样的废水的热能耗通常为0.12～0.18吨蒸汽/吨废水。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及一种吸收剂可再生且副产浓氨水的气态膜法处理含氨废水或料液的方法，包括气态膜法脱氨步骤、吸收完成液精馏再生步骤和再生吸收液浓缩步骤。本专利技术将废水中的氨氮浓度降低到50mg/L或15mg/L甚至5mg/L以下，同时回收废水中的氨氮得到高纯浓氨水作为副产品，吸收剂可再生循环使用，无二次污染，能耗低，耗电量小于1度/吨废水，蒸汽耗量小于0.04吨/吨废水甚至低至0.02吨蒸汽/吨废水。而作为对比，单纯用精馏过程处理同样的废水的热能耗通常为0.12?0.18吨蒸汽/吨废水。【专利说明】一种吸收剂可再生且副产浓氨水的气态膜法处理含氨料液 或废水的方法
本专利技术涉及一种废水处理方法，具体地说，涉及一种吸收剂可再生且副产浓氨水 的气态膜法处理氨氮废水或料液方法。
技术介绍
许多行业包括石化、精细化工、化肥、煤化工、制药、农药、有色和稀有金属冶炼、电 子和城市垃圾处理等产生含氨料液或排放含氨废水，估计全国日排放量在几百万吨，其氨 浓度在几十到几万毫克/升（mg/L)。废水中的氨氮是水体富营养化和环境污染的重要物 质，易引起水体中藻类和一些微生物在短时间内大量繁殖，同时消耗水中的溶解氧，严重影 响水质，并导致鱼类等水生生物缺氧死亡；氨在硝化细菌的作用下可氧化为具有毒性的亚 硝酸盐及硝酸盐，直接威胁着人类的健康。随着国家对环保的日益重视，脱除废水中的氨氮 越来越不可或缺。 目前，最常见的氨氮脱除技术有生物法、吹脱及汽提法等。生物法处理效果稳定， 不产生二次污染，而且比较经济，但有占地面积大、低温时效率低、易受有毒物质影响且运 行管理比较麻烦等缺点。 在传统的氨氮脱除技术中，最适合把废水中氨氮浓度由1000?10000mg/L降低 90%甚至99%以上以达标排放或进一步进行生化处理的技术有吹脱(或称之为气提或解吸） 和蒸馏(或称之为精馏或汽提)。这两个过程首先要求把废水的PH值从中性甚至酸性提高 至碱性(一般要求pH值大于12)，需要消耗一定量的烧碱或熟石灰。汽提过程一般需要向 精馏塔釜中的废水直接通入蒸汽把废水从室温左右加热到操作压力下水的沸点，废水经过 精馏在塔顶得到的产品是浓缩了几十倍甚至上百倍的氨水。但是，即使采用了换热网络等 节能措施，用汽提法处理废水一般仍需要耗用〇. 12?0. 18吨蒸汽/吨废水。气提过程需 要用空气与含氨废水逆流接触，从而把挥发性氨从水相转移到气相达到废水脱氨目的。为 了避免空气的二次污染，载有氨的空气必须通过氨吸收塔，用酸溶液吸收氨并且得到铵盐 作为副产品。根据废水的温度、氨含量和氨脱除率要求的不同，气提法处理一吨含氨废水需 要2000?6000m 3空气的进料量或循环量，这一般需要耗用20?40度电/吨废水。由此 可见，用汽提或气提法脱除/回收废水中的氨氮，仅仅蒸汽或电消耗的费用就高达15?40 元/吨废水。此外，气提或汽提法脱氨过程皆需要在高pH值下运行，废水中的钙离子在气 提过程中容易与空气中的微量二氧化碳反应产生碳酸钙沉淀，而在汽提过程中氢氧化钙的 溶解度随温度上升而下降也导致产生氢氧化钙沉淀，以上两种沉淀皆使得设备容易结垢堵 塞，需要经常停工、拆卸和清洗。 气态膜(或称之为支撑气膜，液-液膜吸收）法脱除废水中氨氮过程利用疏水微孔 膜分隔含氨水溶液(料液或废水）和酸性吸收液，料液或废水中的挥发性氨分子从水相主体 扩散至料液-膜界面，气化扩散通过微孔至膜-酸液界面溶解进入吸收液，并与氢离子发生 快速不可逆反应，生成不挥发性铵根离子而得以脱除。该过程在常温常压下操作，无需热消 耗，无需驱动空气的电力，只需消耗少量电力使料液或废水流过膜组件，因而大大减少过程 操作费用。由于该气态膜过程直接用自发的中和反应的化学位做推动力，而且由于吸收液 一侧的游离氨的浓度为零，这为脱氨过程提供了最大推动力；这也使得该过程可以更容易 把废水中的氨氮浓度降至国家二级排放标准甚至一级排放标准以下，同时可得到一定浓度 的铵盐副产品。 目前，采用气态膜法处理氨氮废水，一般采用硫酸溶液做吸收液，而脱氨过程中往 往伴生有水的渗透蒸馏，脱氨过程中只能得到浓度比较低的硫酸铵溶液(硫酸铵浓度通常 小于20%)，若想得到高浓铵盐溶液或者固体铵盐，还需要进行蒸发浓缩甚至蒸发结晶。而蒸 发结晶通常采用多效蒸发过程，设备投资高，能耗大。由于硫酸铵的市场价格不高，如果企 业不能全部回用，得到的硫酸铵盐的销路也是一个很大的问题。另一方面，有些企业自身可 以完全回用从废水中以浓氨水形式回收的氨氮，或者，企业可以就近外销浓氨水甚至液氨。 因此，企业希望处理氨氮废水后的副产品是一定浓度和纯度的氨水。 因此，如何解决这些问题，是气态膜法脱氨工业化实施的关键。同时，企业迫切需 要投资少，节能效果明显，运行费用低的新一代脱氨技术。
技术实现思路
为了克服现有废水脱氨技术的不足之处，本专利技术提供一种吸收剂可再生能够循环 使用，废水中氨氮能够回收得到浓氨水的气态膜法处理含氨废水或料液的方法。 本专利技术的研究人员从研究气态膜处理氨氮废水的原理入手，经过多年研究开发一 套可综合利用、无二次污染的处理含氨废水或料液的方法。 基本原理 氨是一种挥发性弱碱，在低浓度时（<6wt%)其气液平衡符合亨利定律，而且室温下 氨/水的相对挥发度约为21 ;氨在室温下的解离常数pKa=9. 25,其水溶液呈碱性，例如含有 10,100, 1000, 10000mg/L 氨的纯水溶液的 pH 计算值分别是 9. 97,10. 50,11. 01，11. 51。 磷酸是一种非挥发性三元中强酸，在室温下磷酸的解离常数为pKai=2. 16， pKa2=7. 21，pKa3=12. 32。所以取决于溶液的pH值，磷酸可以与氨形成磷酸二氢铵、磷酸氢二 铵和磷酸三铵三种盐。例如，如果氨和磷酸的混合水溶液的pH值为9. 25,则一半的氨分子 将以铵根离子的形式存在，而99%以上的磷酸分子以磷酸氢根离子的形式存在，而剩余的 磷酸主要以磷酸二氢根离子的形式存在。根据电中性原理，高浓的磷酸溶液在此pH值附近 有很强的以铵根离子形式保存氨的能力。但是在高温条件下，磷酸氢二铵分解成为磷酸二 氢铵和氨分子，氨分子易于汽化进入气相，这是磷酸二氢铵溶液用于吸收氨并且再通过精 馏使得氨得到浓缩的理论基础。 气态膜分离：气态膜分离过程是挥发性组分透过微孔疏水膜在与其紧密接触的两 个液相之间传递的过程。气态膜分离技术在期刊或专利文献中也被称之为支撑气膜分离技 术、透膜解吸-吸收技术、液液膜吸收技术、有时也被简称为气膜分离或不恰当地被简称之 为膜吸收或膜解吸。为了区别于严格意义上的膜吸收（即从料气中透过微孔疏水膜用液体 吸收可溶解组分）和严格意义上的膜解吸（即从料液中透过微孔疏水膜用气体吹扫或抽真 空方式把挥发性组分转移到气相中），本专利技术把挥发性组分透过微孔疏水膜在与其紧密接 触的两个液相之间传递的过程统一称之为气态膜分离过程。气态膜分离过程使用微孔疏水 膜制作的膜组件(通常称之为膜接触器)，膜的一侧流过含氨水溶液(料液)，而另一侧流过 酸性水溶液(吸收液)。当水溶液的pH > 10甚至&g本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种吸收剂可再生且副产浓氨水的气态膜法处理含氨废水或料液的方法，其特征在于，其依次采用气态膜法脱氨步骤、吸收液精馏再生步骤和再生吸收液浓缩步骤。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：秦英杰，刘立强，崔东胜，蔡腾豪，郝兴阁，李海庆，
申请(专利权)人：洁海瑞泉膜技术北京有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11