一种分离回收超高浓度氨氮废水中氨的方法

摘要

一种分离回收超高浓度氨氮废水中氨的方法，包括分离和回收，其特征在于：所述的分离首先将超高浓度氨氮废水泵入脱氮塔的曝气槽中，加入脱氮剂，并于pH≥9.5、温度45-55℃用鼓风机或压缩空气曝气处理，直至废水中氨氮含量降至10mg/L以下，分离出的氨气自塔顶引入多级吸收塔；所述的脱氮剂由60-70wt％羧甲基纤维素钠、10-20wt％丁二醇转氨酶、5-10wt％高铁酸钾和5-10wt％过硫酸钠混合构成，脱氮剂浓度10-30ppm。本方法一次处理可将超高浓度氨氮废水中氨氮含量降至5mg/L，分离出的氨被回收，同时也利用了余热。

说明书

一、技术领域

本发明涉及一种废水综合利用的处理方法，确切地说是一种自超高浓度氨氮废水中分离 回收氨的方法。

二、背景技术

水中氨氮主要来源于生活污水中含氮有机物受微生物作用的分解产物、某些工业废水以 及农业源。根据2007年环境统计年鉴，全国废水中氨氮排放量132.4万吨(不含农业源)。其 中，工业氨氮排放量34.1万吨，约占氨氮排放总量的26％；城镇生活氨氮排放量98.3万吨， 占氨氮排放总量的74％以上。第一次全国污染源普查结果显示，农业源氨氮排放量约31.4万 吨，其中种植业和规模化畜禽养殖业占93％。

据环保部资料，从水环境质量角度来看，氨氮污染负荷已经远超水体环境容量，成为全 国性的污染问题。2007年，氨氮是长江、黄河、海河和辽河的首要污染物，同时也是珠江和 淮河的主要污染物。2008年全国地表水河流国控断面中氨氮劣V类断面占19.2％，全部断面 氨氮平均浓度为1.9毫克/升，仅达V类标准水平。氨氮已超过化学需氧量成为影响地表水水 环境质量的首要指标。初步测算，2007年氨氮排放总量约相当于环境容量的4倍左右。国家 十二五规划已将氨氮和COD一样，正式纳入污染减排的约束性指标。

超高浓度氨氮废水主要来自工业废水，包括稀土分离，稀贵舍属冶炼，农药，化肥，石 油，化工，医药，炼焦等行业。

超高浓度氨氮废水是指氨态氮含量高达10000mg/L以上的废水。自超高浓度氨氮废水中 分离和回收氨的传统方法有汽提(蒸氨)法和吹脱法，但是去除效率却较低，一般只有80％ 左右，用上超声波、超重力等新技术和多级吹脱，去除率也不过90％左右，总还有10％左右 的氨氮去不掉。

三、发明内容

本发明针对现有方法分离回收超高浓度氨氮废水中氨的缺陷，旨在提供一种新的分离回 收方法，所要解决的技术问题是有效地分离出废水中的氨态氮并予以回收。

废水中的氨态氮是指铵(NH₄⁺)和氨(NH₃)，铵溶于水难以分离，氨挥发性强，两者在 废水中处于化学平衡状态，虽然随着废水pH值的升高，平衡向着氨的方向移动，但实验表 明即使pH值高达14，铵也不会全部转化为氨而挥发，这是现有技术难以将氨态氮分离完全 的原因所在。

本发明的思路是使用化学和物理相结合的方法进行分离，所谓化学的方法就是添加脱氮 剂使铵充分转化为氨，所谓物理的方法就是用鼓风机或压缩空气曝气脱氨。

本发明的技术方案包括分离和回收，与现有技术的区别是分离过程，所述的分离首先将 超高浓度氨氮废水泵入脱氮塔的曝气槽中，加入脱氮剂，并于pH≥9.5，温度45-55℃条件用 鼓风机或压缩空气曝气驱赶氨态氮，直至废水中氨氮含量降至10mg/L以下，分离出的氨自 塔顶引入多级吸收塔中被回收，或生成氨水或生成铵盐。

所述的脱氮剂由60-70wt％(质量百分比，下同)羧甲基纤维素钠(CMC-Na)、10-20wt％ 丁二醇转氨酶、5-10wt％高铁酸钾和5-10wt％过硫酸钠混合构成的复合脱氮剂，脱氮剂的加入 量为废水重量的十万分之一到三。即脱氮剂浓度为10-30ppm。

分离过程是在脱氮装置中进行的。脱氮装置可设计成立式的脱氮塔，塔的底部是曝气槽， 自曝气槽中分离逸出的氨气自塔顶部引入多级吸收塔以回收氨。

曝气槽内有换热盘管用于升温。曝气槽的底部均布若干个由止逆阀(即单向阀)控制的 空气进口用于曝气兼搅拌，同时设置排水口用于排放处理后的废水。

脱氮装置亦可设计成卧式的脱氮槽，脱氮槽内也设置换热盘管用于升温，其底部亦均布 若干个由止逆阀控制的空气进口用于曝气兼搅拌，同时设置排水口用于排放处理后的废水。 分离逸出的氨气自上部的出口引入多级吸收塔。

止逆阀的作用是防止槽内的废水流入空气管道。

本脱氮剂在pH≥9.5和温度45-55℃条件下，使废水中铵与氨的化学平衡最大限度的向着 氨的方向移动，使铵尽可能多的转化为氨从而实现分离完全。实践表明，本脱氮剂可将废水 中的氨氮浓度自5-10万mg/L以上降至5mg/L以下。此外由于脱氮剂中含有酶，可以有效地 将废水中所含的有机氮(如喹啉、吖啶、咔唑、吲哚、吡啶等)转化为氨态氮而被分离回收。

本方法所需的45-55℃的反应温度可利用企业排放的余热。既回收了氨，又利用了余热， 处理后的废水经絮凝沉降后或达标排放(国家一级排放标准15mg/L)或回收再利用。

本方法所用的设备大多是定型的通用设备，如喷淋式或填料式吸收塔，计量泵、空压机 或离心式鼓风机等，对脱氮塔或脱氮槽由于结构简单，对材质无特别要求，可根据环境、场 地、废水量多少等具体情况，自行设计、制造、安装。脱氮剂所需原料均购自市场。

四、具体实施方式

1、脱氮剂的制备

以质量计，取羧甲基纤维素钠65份，丁二醇转氨酶15份，高铁酸钾8份，过硫酸钠8 份，或者依次取60份、10份、5份、5份，或者依次取70份、20份、10份、10份，或者依 次取70份、10份、10份、5份，或者依次取60份、20份、5份、10份，混合搅拌均匀即得 脱氮剂。

2、超高浓度氨氮废水的处理

现以脱氮塔为例，非限定实施例叙述如下：

自废水池中将氨氮浓度10000mg/L以上的废水用计量泵泵入脱氮塔的曝气槽中，加碱调 pH9.5-10，按吨水10-30克的剂量加入脱氮剂，为方便操作可将脱氮剂配制成一定浓度的溶液 用计量泵加入。将曝气槽中废水升温至50℃左右，同时启动鼓风机和引风机，鼓风机用于曝 气，引风机将塔顶排放的氨气引入多级吸收塔回收，曝气2-3小时后，测定废水中的氨态氮， 当达到5mg/L时，即可自排水口将废水排到沉降池，加入铝盐或铁盐絮凝剂，经沉降分离后 的上清液可回收再用或排放。

本方法在北京凯立特磁业有限公司应用，进水氨氮5万mg/L以上，一次处理出水氨氮 3.1mg/L，同时回收得到10％以上浓度的氨水。

本方法还在大连银河金属材料有限公司应用，进水氨氮3万mg/L左右，一次处理出水 氨氮5mg/L，同时回收得到浓度30％以上的硫酸铵。