气提脱氨处理工艺在高氨氮污水处理中的应用

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(中国石油抚顺石化分公司催化剂厂，辽宁 抚顺 113001)

随着化工技术的发展，污水排放标准越来越严格，高度重视环境保护，在治理污水的同时，不产生二次污染是污水处理考虑的重要因素。在二甲苯异构化催化剂、高硅ZSM-5、低硅丝光、CDM-5沸石等的生产时，需要使用氨水、氯化铵、硝酸铵、硫酸铵等化工原料，造成废水中氨氮(NH3-N)浓度较高。气体脱氨技术不仅能降低废水中的含氨量，保护环境，而且能将提浓后的氨水变成铵盐回收再利用，提高经济效益。

1 工艺原理

当废水中pH值在11.5～12.0时，溶液中铵离子将转变成游离氨，其反应原理如下：

NH4++OH-NH3+H2O

此时废水中的游离氨通过蒸汽汽提的方法易于从液相进入气相，进入气相的氨与稀硫酸反应生成硫酸铵，其反应方程如下：

2NH3+H2SO4(NH4)2SO4

生成的硫酸铵可作为催化剂制备过程中的原料回用，净化后的蒸汽和放热反应产生的蒸汽通过循环热泵循环使用，达到节能的目的。

2 工艺流程

富含氨氮的污水(10℃～30℃，pH=3～8)由生产车间通过管道自流排入污水收集池，然后经泵进入系统，与处理合格的污水通过板式换热器换热，同时向管道入口中加入氢氧化钠，使得pH上升到12，污水从汽提塔顶部喷淋而下，蒸汽从汽提塔底部进入，加热污水，温度上升到所需温度，游离氨从污水中析出，氨与蒸汽混合气体从脱氨塔塔顶排出，通过蒸汽循环热泵进入吸收塔底部，吸收塔中吸收液为硫酸，并在塔内循环，通过检测硫酸pH值往塔内按比例补充硫酸和水，当塔底液位高于设定值时，塔底硫酸铵冷却后排出，如图1所示。

图1 含氨污水处理工艺流程

3 运行参数

进水水质：NH3-N浓度不大于4 000 mg/l, pH值11.0 ～ 12.0。

出水水质：NH3-N浓度不大于8 mg/L, pH值10.0 ～ 11.0(需要后续调节pH值，合格后外排)。

处理污水量：设计值5 000 kg/h，运行过程中逐渐增加到7 t/h，并且处理后氨氮污水氨氮含量合格。

运行关键参数：脱氨塔运行温度100℃，吸收液pH值不大于3.5。

图2 污水处理量调整及处理后污水氨氮含量趋势图

4 运行效果

4.1 装置处理结果

4.1.1 污水处理量及处理后污水分析结果

由图2可知：总计装置开工运行时间为49 h，随着装置开工运行时间，污水处理量由3 t/h调整到7 t/h，氨氮污水处理装置处理能力正常值5 t/h，设计值6.25 t/h，开工初期，处理量控制在3 t/h,后逐步增加到5 t/h、5.5 t/h、6 t/h，经过24个小时连续6 t/h进料，且处理后污水合格，装置处理量达到设计值。

处理后污水基本小于6 g/ml，在分析数据中，有四组数据超设计值，主要原因是取样时温度未达控制指标。除此控制波动外，其余数据基本在3～4 g/ml之间，达到设计值8 g/ml以下。

4.1.2 处理前污水分析结果

装置开工前分析污水氨氮含量在2 000 mg/L左右。

4.2 主要工艺指标

4.2.1 吸收液pH值

由图3可知：硫酸吸收液pH值是关键控制点，一般控制在2～3，此次控制较为平稳。在装置开工运行的前几个小时，需要升温脱氨，吸收液的pH逐渐升高。pH计玻璃电极极易损坏，每次开工结束需用3 mol/L氯化钾溶液进行保护，冬季需拆卸放置在室温保存。

图3 吸收液pH值趋势图

4.2.2 脱氨塔温度

由图4可知：脱氨塔塔顶、塔釜温度要求控制在97℃～102℃，装置运行期间97℃～99℃之间，满足控制要求。在装置运行29 h装置处理量调整到7 t/h，而此时加热蒸汽量调整幅度小，脱氨塔温度降至96℃，此时取样分析处理后污水氨氮值为20.73 mg/L，提高塔釜温度达到控制参数后，重新取样分析数据合格。由此可见，脱氨塔温度是关键控制点，如达不到反应温度，氨不能充分解析，导致处理后污水氨氮不达标。

图4 脱氨塔温度趋势图

4.2.3 脱氨塔压力

由图5可见，脱氨塔在运行期间气相压力未超过7 kPa，由于此装置尾气直通大气，整个装置基本在常压下控制，塔顶、塔釜压力主要与反应的剧烈程度和通入蒸汽量大小有关，缓慢升温可以使氨解析量稳定，通过硫酸吸收反应不剧烈，保证塔内压力控制稳定。

图5 脱氨塔压力趋势图

4.2.4 脱氨塔液位

由图6可见，脱氨塔的液位控制稳定，能够实现液位平衡。

图6 脱氨塔液位趋势图

5 结语

此次开工氨氮污水装置开工达到正常处理量5 t/h，而且处理效果显著，原水从2 000 mg/L处理到3 mg/L，去除率达到99.85%，超过设计值99.0%，脱氨塔、吸收塔、蒸汽循环热泵、换热器等主要设备运行良好，但由于氨氮浓度未达到设计值(4 000 mg/L)，物耗、能耗方面与设计值有一定差异，初步结论装置处理量达到设计值，处理效果显著。