一种离子交换纤维氨气净化再生液处理工艺及装置

1.本发明属于气体污染防治技术和水污染防治技术领域，尤其涉及一种离子交换纤维氨气净化再生液处理工艺及装置。


背景技术：

2.氨气（nh3）是一种无色、有强烈刺激性气味的气体，也是典型恶臭气体之一，不但能灼伤皮肤、眼睛及气管粘膜，对工作人员的人身安全造成严重威胁，而且氨气也是雾霾形成的原因之一。
3.气体中氨气的常见处理方法包括：吸附法、液体吸收法、生物法和联合工艺净化法等，其中液体吸收法是目前氨气治理主要方法，而液体吸收法主要是喷淋塔酸液喷淋，其存在净化精度低，废液产生量大等不足。
4.离子交换纤维处理极性气体是一种新兴工艺技术路线，具有灵敏度高、吸附容量大、再生性能好、能耗低等优点，特别适合对常温酸碱极性气体进行深度处理。氨气作为典型的碱性极性气体，离子交换纤维对其具有很好的吸附净化性能。离子交换纤维吸附氨气后使用再生液再生纤维，再生液重复使用，直至再生效果不佳。此时再生液中氨氮含量较高。
5.对于处理离子交换纤维吸附法吸附氨气后的大量高浓度含氨废水，目前常见的处理方法有：吹脱、汽提法、折点氯化法、生物脱氮法、化学沉淀法等。其中吹脱、汽提法处理效率低且易伴有氨逃逸；折点氯化法运行成本高，且有二次污染；离子交换法造价较高，且再生液仍为高浓度含氨废水，需要进一步处理；生物脱氮存在运行稳定性差、停产恢复周期长、占地面积大等不足；化学沉淀法除氨目前常采用鸟粪石法，存在着成本高和出水含磷较高的问题。目前急需研究开发新的处理离子交换纤维氨气净化再生液工艺及装置，满足工业化生产需求。


技术实现要素：

6.针对现有技术不足，本发明采用化学沉淀法处理离子交换纤维氨气净化再生液，目的在于提供一种离子交换纤维氨气净化再生液处理新工艺及装置，避免难处理磷元素的引入，避免二次污染，使其更适用于工业化长期生产。
7.为实现本发明目的，本发明所述离子交换纤维氨气净化再生液处理工艺包括以下步骤：将吸收氨气废气后的离子交换纤维氨气净化再生液投入净化反应装置中，所述净化反应装置包括加药系统、搅拌系统、结晶过滤系统和换热系统；通过加药系统投加药剂；启动搅拌系统，进行搅拌反应，反应结束后，经换热冷却析出草酸铵晶体，过滤后，剩余液体直接回用或加酸后再次回用；析出的草酸铵晶体由卸料口排出。
8.所述投加药剂为草酸、草酸钠、草酸钾中的一种或几种和氢氧化钠、氢氧化钾中的一种或几种；所述药剂可以固体投加，也可以以溶液形式投加；
所述离子交换纤维氨气净化再生液为离子交换纤维吸附氨气饱和后用稀酸对其进行再生过程中产生的再生液，所述稀酸可为硫酸溶液、盐酸溶液、磷酸溶液等的一种或几种；所述离子交换纤维氨气净化再生液中氨氮浓度大于10g/l；优选的，所述离子交换纤维氨气净化再生液使用药剂调节ph为3~10，更优为5~8；优选的，所述ph调节药剂为硫酸或氢氧化钾；优选的，所述除氨氮药剂为草酸钾或草酸；优选的，所述药剂投加量与废水中氨氮含量成正比，可为氨氮摩尔数的0.4~0.6倍；优选的，结晶温度低于30摄氏度；优选的，结晶时长大于2小时；本发明提供一种离子交换纤维氨气净化再生液处理净化反应装置，包括釜体、加药系统、搅拌系统、结晶过滤系统和换热系统；釜体上部设有进液口，釜体下部一侧设置有排液口，卸料口位于釜体底部；釜体盖上设有加药口和取样口，加药口与加药系统相连接；釜体外壁设有换热系统，其由含有介质进口和出口的夹层组成；釜体内部设有搅拌系统；所述进液口与待处理的离子交换纤维氨气净化再生液管道相连，所述排液口通过泵与过滤系统相连接；排液口液体经泵送至过滤器，滤液回用或外排；析出的草酸铵晶体排出后再利用。
9.所述过滤系统可以采用滤袋、陶瓷膜、有机膜中的一种或几种过滤；所述换热系统的换热介质可为水、含盐水、乙醇、乙二醇、丙二醇等中的一种或几种。
10.本发明优点在于：该处理工艺采用化学沉淀法，不引入难处理的磷元素，避免二次污染，而且充分考虑了工业化因素，处理后的滤液可加酸回用多次，使其更适用于工业化长期生产，析出的草酸铵晶体可以再利用，同样具有经济价值。所述离子交换纤维氨气净化再生液处理装置，设备组成简单，能耗低，对设备的要求和投资低，运行稳定性好、占地面积小，且日常操作和后期维护均非常简单。
附图说明
11.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面结合附图进行说明，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
12.图1为本发明离子交换纤维氨气净化再生液处理装置，其中，a为釜体，b为搅拌系统，c为换热系统，d为过滤系统；1-加药口，2-进液口，3-介质进口，4-卸料口，5-排液口，6-介质出口，7-取样口。
具体实施方式
13.为了进一步说明本发明，以下结合实施例对本发明提供的离子交换纤维氨气净化再生液处理工艺及装置进行详细描述，但不能将其理解为对本发明保护范围的限定。
14.本发明提供了一种离子交换纤维氨气净化再生液处理工艺，包括以下步骤：
将离子交换纤维氨气净化再生液投入净化反应装置中，所述净化反应装置包括加药系统、搅拌系统、结晶过滤系统和换热系统；通过加药系统投加药剂；启动搅拌系统，进行搅拌反应，反应结束后，经换热冷却析出草酸铵晶体，过滤后，滤液直接回用或加酸后再次回用于离子交换纤维再生或外排；析出的草酸铵晶体由卸料口排出。
15.所述投加药剂为草酸、草酸钠、草酸钾中的一种或几种和氢氧化钠、氢氧化钾中的一种或几种；所述离子交换纤维氨气净化再生液为离子交换纤维吸附氨气饱和后用稀酸对其进行再生过程中产生的再生液，所述稀酸可为硫酸溶液、盐酸溶液、磷酸溶液等的一种或几种；所述离子交换纤维氨气净化再生液中氨氮浓度大于10g/l；所述结晶温度小于60℃。
16.所述结晶时长大于2小时。
17.本发明采取间歇处理法，即废水加药-搅拌换热-草酸铵沉淀-上清液加酸继续使用，如此往复循环。
18.循环至液体中离子浓度过高时外排。
19.在本发明中，所述离子交换纤维氨气净化再生液中氨氮的含量优选大于10g/l，具体的，在本发明的实施例中，可以是50g/l，100g/l或150g/l；所述离子交换纤维氨气净化再生液使用药剂调节ph为3~10，更优为5~8，具体的，在本发明的实施例中，可以是ph为6或ph为8；所述药剂投加量与废水中氨氮含量成正比，可为氨氮摩尔数的0.4~0.6倍，具体的，在本发明的实施例中，可以是氨氮摩尔数的0.55倍；所述结晶温度小于60摄氏度，具体的，在本发明实施例中采用自来水作为传热介质，温度约为20摄氏度；所述结晶时长大于2小时，具体的，在本发明实施例中采用静置结晶沉淀2小时。
20.在实际生产中，可根据实际需要加设安装氨氮浓度监测系统，用于动态监测离子交换纤维氨气净化再生液的氨氮浓度，按照进口浓度调节药剂投加量，按照出口浓度确定沉淀时间，达到精确处理和进一步节约成本的目的。
21.实施例1离子交换纤维氨气净化再生液中氨氮浓度为100g/l，采用koh调整ph为8，草酸钾投加量为氨氮摩尔数的0.55倍，边搅拌边投加药剂，直至药剂完全溶解后停止搅拌，静置沉淀2小时。上清液继续加酸用于氨气吸附饱和离子交换纤维再生。净化后滤液氨氮浓度小于10g/l，去除效率大于90%。
22.实施例2离子交换纤维氨气净化再生液中氨氮浓度为50g/l，采用koh或硫酸调整ph为5，草酸钾投加量为氨氮摩尔数的0.55倍，边搅拌边投加药剂，直至药剂完全溶解后停止搅拌，静置沉淀2小时。上清液可以继续加酸用于氨气吸附饱和离子交换纤维再生。净化后滤液氨氮浓度小于10g/l，去除效率大于80%。
23.实施例3离子交换纤维氨气净化再生液中氨氮浓度为150g/l，采用koh调整ph为8，草酸钾投加量为氨氮摩尔数的0.4倍，边搅拌边投加药剂，直至药剂完全溶解后停止搅拌，静置沉淀2小时。上清液可以继续加酸用于氨气吸附饱和离子交换纤维再生。净化后废水氨氮浓度
小于10g/l，去除效率大于93%。
24.实施例4离子交换纤维氨气净化再生液中氨氮浓度为100g/l，采用koh或硫酸调整ph为5，草酸钾投加量为氨氮摩尔数的0.6倍，边搅拌边投加药剂，直至药剂完全溶解后停止搅拌，静置沉淀2小时。上清液可以继续加酸用于氨气吸附饱和离子交换纤维再生。净化后废水氨氮浓度小于10g/l，去除效率大于90%。
25.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。