一种降低氨碱工艺中排出的蒸馏清废液氨氮含量的方法

摘要

本发明公开了一种降低氨碱工艺中排出的蒸馏清废液氨氮含量的方法。氨碱工艺中排出的蒸馏废液经CO2中和、澄清桶沉降分离出固体悬浮物，制得清废液；清废液在曲径混合槽中加入活性有效氯，经充分混合反应后，氨氮可降为10mg/l以下，达到可直接排放标准。氨碱蒸馏清废液，不仅含较高浓度氨氮，还具高温、高盐及碱性较强特性，本发明采用活性有效氯脱除其中氨氮，是行业首次应用。清废液高温、高盐特性对脱氮反应负影响不明显，而其中碱性物质可与脱氮反应生成的HCl中和，推动反应正向进行，提高反应速率。本发明设计了可提高混合、反应速率的曲径混合槽，加速混合、脱氮效果。本发明工艺简单，脱氮效率高，操作易控制，具良好推广价值。

权利要求

1.一种降低氨碱工艺中排出的蒸馏清废液氨氮含量的方法，包括以下步骤：

1）氨碱法制纯碱过程排出的含较高浓度氨氮的蒸馏废液进入中和塔，经CO2 中和，在中和的同时，从中和塔的塔底分离出蒸馏废液中的砂；中和后的蒸馏废液在废液折流槽混入絮凝剂后，自流入澄清桶，经沉降分离除去其中的固体悬浮物，得到清废液；所得到的清废液温度70～75℃，pH 为8.5～11.5，其中NaCl浓度50～60g/l、CaCl2 浓度100～

120g/l，氨氮浓度范围在10～300mg/L，浊度在100ppm以下；

2）步骤（1）所得的清废液经过输液管送入曲径混合槽，通过加药装置在曲径混合槽中加入活性有效氯，清废液与有效氯在曲径混合槽中混合，充分反应至氨氮含量达到10mg/L以下，达到可直接排放标准;所述活性有效氯以次氯酸钠溶液或液氯的形式添加，添加的有效氯与废水中的NH3-N的质量浓度之比为7.0～10.0：1；所述曲径混合槽包括反应箱，所述反应箱被若干平行的挡板分割成相应的反应室；第一个反应室的顶部连接输液管与加药装置；其中偶数位挡板的底部设有第一连通口，奇数位挡板的顶部设有第二连通口，第一连通口和第二连通口分别将一个反应室与其两侧的反应室连通，最后一个反应室上设有排出口；在第一个反应室中安装有搅拌装置；所述第一连通口位于偶数位挡板的一侧的底部，所述第二连通口位于奇数位挡板顶部远离第一连通口所在一侧的另一侧。

说明书

一种降低氨碱工艺中排出的蒸馏清废液氨氮含量的方法

技术领域

[0001] 本发明涉及氨碱法制碱工艺的后处理技术领域，具体涉及一种降低氨碱工艺中排出的蒸馏清废液氨氮含量的方法。

背景技术

[0002] 氨碱法以食盐、石灰石为主要原料，以氨作为中间辅助材料制取纯碱。每生产1吨3
纯碱，要排出蒸馏废液约10m，其中还含固体废渣。碱性较强的蒸馏废液经CO2酸性气体中和后，通过澄清沉降和底流压滤实现固液分离，得到清废液，清废液中除了含有Ca(HCO3)2、Na2CO3、NaHCO3、Ca(OH)2等碱性物质之外，还含有大量的NaCl（50～60g/L）、CaCl2（100～
120g/L）等中性物质。

[0003] 在氨碱法纯碱生产过程中，氨只生成中间产品，而并不最终进入产品，氨的消耗主要损失于蒸馏清废液的排放带走。氨在清废液中以NH4Cl、(NH4)2CO3、NH4OH等形式存在，NH3-N总浓度一般在50～150mg/l范围内，偶尔可达300mg/l。该部分氨氮，通过现有蒸馏法，能耗太高，技术上也难以实现更低浓度的氨氮排放；通过生物法，因为其温度高，不能实3
现；通过物理吹脱法，因排放流量大（60万吨纯碱企业清废液排放流量达到600m/h），不能适用。目前，国内外纯碱行业领域还没有工业化大规模采用有效方法去除清废液中氨氮含量达到10mg/l以下（国家及地方环保控制标准）的先例。

发明内容

[0004] 为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种降低氨碱工艺中排出的蒸馏清废液中氨氮含量的方法，该工艺不受温度、盐含量等因素的干扰，操作容易控制，氨氮脱除效率高。

[0005] 为解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：

[0006] 一种降低氨碱工艺中排出的蒸馏清废液氨氮含量的方法，包括以下步骤：

[0007] 1）氨碱法制纯碱过程排出的含较高浓度氨氮的蒸馏废液进入中和塔，经CO2中和，在中和的同时，从中和塔的塔底分离出蒸馏废液中的砂；中和后的蒸馏废液在废液折流槽混入絮凝剂后，自流入澄清桶，经沉降分离除去其中的固体悬浮物，得到清废液；

[0008] 2）步骤（1）所得的清废液经过输液管送入曲径混合槽，通过加药装置在曲径混合槽中加入活性有效氯，清废液与有效氯在曲径混合槽中混合，充分反应至氨氮含量达到10mg/L以下，达到可直接排放标准。

[0009] 为了充分利用氨碱工艺特点，实现可持续化的工艺，作为本发明的一种优选的方式，步骤1）所述的CO2来源于纯碱厂石灰石煅烧的窑气。

[0010] 上述方案中，通过步骤1）之后所得到的清废液温度70～75℃，pH为8.5～11.5，其中NaCl浓度50～60g/l、CaCl2浓度100～120g/l，氨氮浓度范围在10～300mg/L，浊度在100ppm以下。在本发明中，清废液的pH值较高时也能快速在曲径混合槽中发生脱氮反应，即使是pH在10.5以上也能快速反应。

[0011] 在本发明中，所述有效氯以氯酸钠溶液或液氯的形式添加，添加的有效氯与废水中的NH3-N的质量浓度之比为（7.0～10.0）:1。

[0012] 作为本发明的一种实施方式，上述方案中，所述曲径混合槽包括反应箱，所述反应箱被若干平行的挡板分割成相应的反应室；第一个反应室的顶部连接输液管与加药装置；其中偶数位挡板的底部设有第一连通口，奇数位挡板的顶部设有第二连通口，第一连通口和第二连通口分别将一个反应室与其两侧的反应室连通，最后一个反应室上设有排出口。
这种结构的曲径混合槽可以仅仅在第一个反应室中安装搅拌装置；也可以不用搅拌装置，而通过在反应室中流体的下入上出的方式形成一个充分混合的区间，充分利用流体本身的流动达到充分混合反应的目的，缩短反应时间，并达到节约能源和简化设备的目的。

[0013] 在上述方案的基础上的一种优选的方式，所述第一连通口位于偶数位挡板的一侧的底部，所述第二连通口位于奇数位挡板顶部远离第一连通口所在一侧的另一侧。这种结构的设置能够充分利用流体的流动能，而且第一连通口与第二连通口的开口越小，混合的越充分；优选的，所述第一连通口与第二连通口的面积等于输液管的管口的面积。

[0014] 本发明涉及到的主要反应过程如下：

[0015] 1）有效氯以液氯的形式添加：

[0016] Cl2+H2O=HClO+HCl；2NH4++3HClO=N2+3H2O+5H++3Cl-；

[0017] 2）有效氯以次氯酸钠溶液的形式添加：

[0018] 3NaClO+2NH4+=N2+3H2O+3NaCl+2H+。

[0019] 相比现有技术，本发明的有益效果在于：

[0020] （1）氨碱蒸馏清废液，不仅含有较高浓度的氨氮，还具高温、高盐含量及碱性较强的特性，本发明采用活性有效氯高效脱除其中的氨氮，是行业首次应用，具创新性；

[0021] （2）本发明的清废液中碱性的物质可与脱氮反应生成的HCl中和，推动反应不断向正向进行，大大提高了反应速率；本发明在pH值较大（大于10.5）时，反应仍然非常迅速；脱氮反应可在5分钟以内全部完成，考虑N2逸出所需时间，在曲径混合槽中的最佳时间反应可控制为5～10分钟；

[0022] （3）清废液高温、且其中的含盐量高，本发明不受高温及高盐含量干扰，氨氮脱除效率高，去除率达96%以上；

[0023] （4）由于脱氮反应的pH值可控制在较高值，可大大减少步骤1）中蒸馏废液中和所需CO2消耗量，降低清废液前处理成本；

[0024] （5）本发明通过设计曲径混合槽，利用流体自身的流动能快速实现充分混合及反应，在节省能量消耗的同时简化了反应设备；

[0025] （6）本发明主要是对氨碱法制纯碱原有工艺指标的调控，实施工艺简单，需要的新增设备投资少，操作容易控制，成本可控，具良好的推广价值。

[0026] 下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

附图说明

[0027] 图1是本发明的工艺流程图；

[0028] 图2是本发明的曲径混合槽的结构示意图；其中的虚线表示不可视部分。

具体实施方式

[0029] 参照图1，本发明的一种降低氨碱工艺中排出的蒸馏清废液氨氮含量的方法的流程图。

[0030] 参见图2，所述曲径混合槽包括反应箱10，所述反应箱10被若干平行的挡板1分割成相应的反应室2；第一个反应室2的顶部连接输液管6与加药装置7；其中偶数位挡板的底部设有第一连通口4，奇数位挡板的顶部设有第二连通口5，第一连通口4和第二连通口5分别将一个反应室与其两侧的反应室连通，最后一个反应室上设有排出口8。这种结构的曲径混合槽可以仅仅在第一个反应室中安装搅拌装置3；也可以不用搅拌装置，而通过在反应室2中流体的下入上出的方式形成一个充分混合的区间，充分利用流体本身的流动达到充分混合反应的目的，不仅缩短反应时间，还达到节约能源和简化设备的目的。

[0031] 在上述方案的基础上的一种优选的方式，所述第一连通口4位于偶数位挡板的一侧的底部，所述第二连通口5位于奇数位挡板顶部远离第一连通口4所在一侧的另一侧。这种结构的设置能够充分利用流体的流动能。

[0032] 以下是本发明列举出的几个具体的实施例，需要说明的是这几个实施例只是本发明众多实施例中的几个，这些实施例中所提及的曲径混合槽的结构为上述方案中所描述的结构。

[0033] 实施例1：

[0034] 一种降低氨碱工艺中排出的蒸馏清废液氨氮含量的方法，其步骤如下：

[0035] （1）蒸馏废液前处理：氨碱法制纯碱过程排出的蒸馏废液进入中和塔，经来源于氨碱厂石灰石煅烧的窑气中的CO2中和，在中和的同时，从中和塔的塔底分离出蒸馏废液中的砂；中和后的蒸馏废液在废液折流槽混入絮凝剂后，自流入澄清桶，经沉降分离其中的固体悬浮物，制得清废液；所得清废液温度73℃，pH为8.91，其中NaCl浓度58g/l、CaCl2浓度106g/l，氨氮浓度为296.7mg/L，浊度85ppm；

[0036] （2）曲径槽反应：将步骤（1）所得的清废液加入曲径槽，通过加药装置在曲径槽中加入有效氯含量为10%的次氯酸钠溶液，次氯酸钠溶液的加入量为120L/h，混合液进行搅拌反应，控制混合液在曲径槽中的反应时间为10min，经过处理后的清废液中的氨氮降为4.2mg/L，pH降为6.55，氨氮含量达到可直接排放标准。

[0037] 实施例2：

[0038] 一种降低氨碱工艺中排出的蒸馏清废液氨氮含量的方法，其步骤如下：

[0039] （1）蒸馏废液前处理：氨碱法制纯碱过程排出的蒸馏废液进入中和塔，经来源于氨碱厂石灰石煅烧的窑气中的CO2中和，在中和的同时，从中和塔的塔底分离出蒸馏废液中的砂；中和后的蒸馏废液在废液折流槽混入絮凝剂后，自流入澄清桶，经沉降分离其中的固体悬浮物，制得清废液，所得清废液温度75℃，pH为9.01，其中NaCl浓度55g/l、CaCl2浓度118g/l，氨氮浓度为95mg/L，浊度79ppm；

[0040] （2）曲径槽反应：将步骤（1）所得的清废液加入曲径槽，通过加药装置在曲径槽中加入有效氯含量为10%的次氯酸钠溶液，次氯酸钠溶液的加入量为133L/h，混合液进行搅拌反应，控制混合液在曲径槽中的反应时间为5min，经过处理后的清废液中的氨氮降为0.56mg/L，pH降为7.43，氨氮含量达到可直接排放标准。

[0041] 实施例3：

[0042] 一种降低氨碱工艺中排出的蒸馏清废液氨氮含量的方法，其步骤如下：

[0043] （1）蒸馏废液前处理：氨碱法制纯碱过程排出的蒸馏废液进入中和塔，经来源于氨碱厂石灰石煅烧的窑气中的CO2中和，在中和的同时，从中和塔的塔底分离出蒸馏废液中的砂；中和后的蒸馏废液在废液折流槽混入絮凝剂后，自流入澄清桶，经沉降分离其中的固体悬浮物，制得清废液；所得清废液温度72℃，pH为11.08，其中NaCl浓度51g/l、CaCl2浓度110g/l，氨氮浓度为56.0mg/L，浊度92ppm；

[0044] （2）曲径槽反应：将步骤（1）所得的清废液加入曲径槽，通过加药装置在曲径槽中加入有效氯含量为10%的次氯酸钠溶液，次氯酸钠溶液的加入量为74L/h，混合液进行搅拌反应，控制混合液在曲径槽中的反应时间为10min，经过处理后的清废液中的氨氮降为2.5mg/L，pH为降为11.03，氨氮含量达到可直接排放标准。

[0045] 实施例4：

[0046] 一种降低氨碱工艺中排出的蒸馏清废液氨氮含量的方法其步骤如下：

[0047] （1）蒸馏废液前处理：氨碱法制纯碱过程排出的蒸馏废液进入中和塔，经来源于氨碱厂石灰石煅烧的窑气中的CO2中和，在中和的同时，从中和塔的塔底分离出蒸馏废液中的砂；中和后的蒸馏废液在废液折流槽混入絮凝剂后，自流入澄清桶，经沉降分离其中的固体悬浮物，制得清废液；所得清废液温度73℃，pH为7.76，其中NaCl浓度56g/l、CaCl2浓度112g/l，氨氮浓度为12.2mg/L，浊度75ppm；

[0048] （2）曲径槽反应：将步骤（1）所得的清废液加入曲径槽，通过加药装置在曲径槽中加入有效氯含量为10%的次氯酸钠溶液，次氯酸钠溶液的加入量为43L/h，混合液进行搅拌反应，控制混合液在曲径槽中的反应时间为5min，经过处理后的清废液中的氨氮降为0.28mg/L，pH降为6.42，氨氮含量达到可直接排放标准。

[0049] 实施例5

[0050] 一种降低氨碱工艺中排出的蒸馏清废液氨氮含量的方法，其步骤如下：

[0051] （1）蒸馏废液前处理：将氨碱法制纯碱过程排出的蒸馏废液进入中和塔，经来源于氨碱厂石灰石煅烧的窑气中的CO2中和，在中和的同时，从中和塔的塔底分离出蒸馏废液中的砂；中和后的蒸馏废液在废液折流槽混入絮凝剂后，自流入澄清桶，经沉降分离其中的固体悬浮物，制得清废液；所得清废液温度71℃，pH为9.25，其中NaCl浓度55g/l、CaCl2浓度114g/l，氨氮浓度为48.5mg/L，浊度80ppm；

[0052] （2）曲径槽反应：将步骤（1）所得的清废液加入曲径槽，通过加药装置在曲径槽中加入7.7kg/h液氯,混合液进行搅拌反应，控制混合液在曲径槽中的反应时间为5min，经过处理后的清废液中的氨氮降为1.6mg/L，pH降为7.68，氨氮含量达到可直接排放标准。

[0053] 上述实施例1-5的实验数据及结果如下表1、表2所示。

[0054] 表1：实施例1-4的实验数据及结果

[0055]

[0056] 表2：实施例5的实验数据及结果

[0057]

[0058] 上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。