[發明專利]一種從氨氮廢水中分離回收氨的方法

有效

• 申請號: 201810851451.4
• 申請日: 2018-07-30
• 公開（公告）號: CN108947012B
• 公開（公告）日: 2021-10-22
• 發明（設計）人: 王學文;王懿;葛奇;杜艷蘋;王明玉
• 申請（專利權）人: 中南大學;王懿
• 主分類號: C02F9/04
• 分類號: C02F9/04;C02F11/10;C01C1/02;C02F101/16
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所(普通合伙) 43114
• 代理人: 顏勇

本發明涉及一種從氨氮廢水中分離回收氨的方法，是往氨氮廢水中加入過量的含釩試劑，巧妙地利用含釩試劑產生的同離子效應，迫使其中的氨氮以銨鹽的形式沉淀析出，其中的氨氮濃度可降至≤50mg/L，過濾得銨富集渣和脫氨后液，然后往脫氨后液中加入含鈣試劑或含鐵試劑分離回收其中殘留的含釩試劑，使溶液中的V≤1mg/L，所得銨富集渣進一步分解得含釩試劑和氨(銨)的產品，從而實現含釩試劑在氨氮廢水治理過程中的循環利用，及氨氮廢水的資源化治理避免二次污染。本發明具有工藝簡單，操作簡便，清潔環保，經濟高效等優點，適合于氨氮廢水資源化治理的工業應用。

技術領域

本發明屬于化工及環保領域，具體涉及一種從氨氮廢水中分離回收氨的方法。

背景技術

氨氮是以游離氨(NH₃)和銨離子(NH₄⁺)形式存在于水中的氮。水中的氨氮來源有很多，除生活污水和垃圾滲濾液外，還來源于鋼鐵、煉油、化肥、鞣革、石油化工、玻璃制造、飼料生產等工業廢水的排放。水體中含有過量的氨氮會導致水草、藍藻等生物大量繁殖，破壞生態平衡，引發系列環境問題，嚴重危害生態安全。在好氧條件下，亞硝化菌、硝化菌會將水體中的氨氮氧化成硝酸鹽和亞硝酸鹽，對飲用水和水產生物產生很大危害。因此，氨氮廢水必須經過治理才能排放。氨氮廢水治理方法很多，主要分為生物法和物理化學法兩大類。

生物法是利用微生物的生命活動，通過氨化、硝化、反硝化等一系列反應使廢水中的氨氮最終轉變為無害的氮氣排放。主要包括傳統生物硝化反硝化技術、同步硝化反硝化技術、短程硝化反硝化技術、厭氧氨氧化技術等。

物理化學法是利用物理和化學的綜合作用使氨氮廢水得以凈化。主要包括吹脫法、折點氯化法、離子交換法、磷酸銨鎂沉淀法等處理技術。

吹脫法是通過加入堿調節pH值至10以上，使離子氨(NH₄⁺)轉為游離氨，再通入蒸汽或空氣進行解吸，將氨從水相轉入氣相，從而達到去除氨氮的目的。吹脫法處理氨氮廢水的優點在于氨氮去除效果穩定，操作過程簡單，但氨氮吹脫效率有限，受環境因素影響大，動力消耗大，運行成本高，塔板易堵塞以及調整pH時藥劑消耗量大等缺點。另外，吹脫過程氨氮向空中排放易造成二次污染。

折點氯化法是向廢水中通入足量氯氣或投加次氯酸鈉，將氨氮氧化成無害氮氣。在氨氮廢水中通入氯氣，當氯氣通入量達到某一點時，水中游離氯含量最低，氨的濃度降為零。若繼續通入氯氣，水中的游離氯就會增多。因此，將該點稱之為折點，該狀態下的氯化稱為折點氯化。折點氯化法氨氮去除率高，處理效果穩定，不受水溫影響，但氯耗量大，處理費用高，產生的副產物氯胺和氯代有機物會造成二次污染。折點氯化法一般適用于給水或飲用水深度脫氮處理，不適合處理大量高濃度氨氮廢水。

離子交換法是利用離子交換劑(不溶性離子化合物)內的可交換離子與溶液中的同性陽離子(NH₄⁺)進行交換反應，把NH₄⁺吸附到不溶性離子化合物表面，從而實現氨氮的去除。常用的離子交換劑有沸石、膨潤土和活性炭等。離子交換法只適用于濃度較低的氨氮廢水，同時需消耗大量的交換劑，交換劑再生利用還會產生其它廢水，且處理費用較高。

磷酸銨鎂沉淀法(MAP法)是通過向氨氮廢水中加入鎂鹽和磷酸鹽，在堿性條件下生成磷酸銨鎂結晶沉淀，從而去除水中的氨氮。磷酸銨鎂沉淀法處理氨氮廢水具有：反應迅速、工藝簡單、不受溫度和水中毒素影響、去除率高的優點，適合高濃度氨氮廢水的處理。但該方法需要加入大量的磷酸鹽和鎂鹽藥劑，還需要添加堿調pH，成本較高，生成的MAP再生手段較為苛刻，不適合工業應用。

此外，眾所周知，在含釩溶液中加入氨(銨)可形成釩酸銨鹽沉淀(釩酸銨、偏釩酸銨及多釩酸銨)，但長期以來人們都是加氨(銨)沉釩，而沒有誰會去加釩沉氨(銨)，這是因為室溫下釩酸銨鹽在水中都有一定的溶解度，溶液中殘留的釩和氨氮無法直接達到廢水排放的標準，且釩的化工產品都比較貴，簡單的加釩沉氨(銨)治理氨氮廢水工藝上不可行，經濟上不合算。