一种氨气废气处理工艺及处理装置

技术领域

本发明属于大气污染防治技术领域，尤其涉及一种氨气废气处理工艺及处理装置。

背景技术

随着人们对生活环境要求的不断提高，由各种气味引起的恶臭问题已受到人们的广泛关注和重视。恶臭污染是一种感知污染，它不仅给人的感觉器官以刺激，使人产生厌恶感，而且臭气中所含有的某些有害物质如氨气(NH

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，其中液体吸收法和生物法已成为目前氨气治理主要方法，但生物法存在运行稳定性差、停产恢复周期长、占地面积大等不足；而液体吸收法主要是喷淋塔酸液喷淋，其存在净化精度不足，大量含氮废水不易处理等缺陷。目前急需研究开发有利于氨气深度净化处理且适合工业化应用的新工艺。

发明内容

本发明的目的在于提供一种氨气废气处理工艺及处理装置，使得该处理工艺不仅保证氨气深度净化，而且考虑废水中硫酸铵的出处，避免二次污染，而且充分考虑了工业化因素，更适用于工业化长期生产。

本发明提供的氨气废气处理工艺包括以下步骤：

A)将含氨气废气经过净化设备吸附后排放，吸附饱和的净化滤层采用草酸喷淋进行再生后进行下一轮吸附；所述净化设备包括多层净化滤层，每层净化滤层为表面含有酸性功能基团的纤维或无纺布，所述酸性功能基团为磺酸基、磷酸基、羧酸基和酚基中的一种或几种；

所述氨气废气中氨气的浓度≤1000ppm；

B)喷淋后的溶液作为再生液继续循环使用，当再生液中草酸铵浓度将要达到饱和或过饱和，析出晶体，沉淀和/或过滤草酸铵晶体，所得的澄清再生液继续循环使用，当草酸含量较低后，在再生液中加草酸再次回用；

所述多层净化滤层优选弓字形”排列，每层净化滤层的厚度为3～10mm。

所述多层净化滤层优选“一字形”排列，每层净化滤层的厚度为0.1～10mm。

优选的，所述氨气废气经过所述“弓字形”净化滤层的速度为0.1～5m/min。

优选的，所述氨气废气经过所述“一字形”净化滤层的速度为1～50m/min。

优选的，所述回用的再生液草酸溶液的质量分数为0.5～10％。

优选的，每次再生液喷淋的时间为0.5～5min。

优选的，所述草酸铵过滤系统为沉淀池与0.5～50μm滤袋的结合。

优选的，通过泵回流搅拌的方式对草酸再生液进行搅拌。

本发明还提供氨气废气净化装置，包括净化设备、再生液储槽、再生液喷淋系统、草酸投加系统和草酸铵过滤系统；在净化设备下方设置有再生液储槽，上方设置有再生液喷淋系统，所述再生液储槽和再生液喷淋系统之间连接草酸铵过滤系统，由管道相连通。

所述净化设备包括多层净化滤层，每层净化滤层为由表面含有酸性功能基团的纤维或无纺布组成，所述酸性功能基团为磺酸基、磷酸基、羧酸基和酚基中的一种或几种；

当草酸含量降低时，通过草酸投加系统向再生液中补加草酸。

所述的草酸铵过滤系统用于过滤草酸铵结晶体。

优选的，所述再生液储槽底部设置有再生液出口，所述再生液出口连接有再生液循环搅拌泵，所述再生液循环搅拌泵与草酸铵过滤系统相连，用于向草酸铵过滤系统输送再生液，草酸铵过滤系统与再生液喷淋系统相连，再生液经草酸铵过滤系统过滤后，将再生液输送至再生液喷淋系统；草酸铵过滤系统出口还分别连接再生液回流管道和草酸铵沉淀系统，再生液回流管道通入再生液储槽，用于对草酸再生液进行回流；草酸铵过滤系统中的草酸被输送至草酸铵沉淀系统中进行充分沉淀，草酸铵滤液进入草酸投加系统。

优选的，所述草酸铵沉淀系统储罐底部设置有再生液出口，所述再生液出口用泵与草酸投加系统相联通；

步骤B)所述沉淀饱和或过饱和的草酸铵晶体可以在再生液储槽中进行，或在专用的结晶罐中进行。

优选的，所述草酸投加系统储罐中设有搅拌器，所述搅拌器用于溶解草酸及混匀草酸溶液；所述草酸投加系统储罐底部设置有再生液出口，所述再生液出口处设置有草酸投加泵。

所述草酸投加泵设置有一个出口，用于将添加过草酸的再生液输送至再生液储槽。

优选的，所述多层净化滤层“弓字形”排列，每层之间平行设置，相邻滤层之间具有空隙，形成多个平行的气体通道，所述氨气废气平行于气体通道通入；任意两个相邻的气体通道中，其中一个气体通道的排气口密封，另一个气体通道的进气口密封，形成类似于“弓字形”结构；

或者任意两个相邻的气体通道中，气体通道的进出口不密封，形成类似于“一字形”结构。

本发明提供的氨气废气处理工艺具有如下优点和创新：A)以酸性离子交换纤维无纺布为净化滤层，含氨气废气穿透净化滤层经吸附净化后达到零排放，吸附饱和的净化滤层采用再生液喷淋进行再生后进行下一轮吸附。再生液循环一定次数后，析出草酸铵晶体并沉淀和/或过滤，滤液继续循环使用，直至再生液中草酸浓度降低到一定程度后补加草酸进行下一轮使用，投加草酸固体，产出草酸铵固体，从源头上大大降低含高浓度氨氮废水的产生量，减轻后续废水处理工艺负担。析出的草酸铵晶体可以回收再利用。B)多层净化滤层增大了单位体积内的有效过滤面积，提高吸收效率，当氨气浓度≤1000ppm的氨气废气通过本发明装置过滤后，能达到零排放。C)本发明处理设备组成简单，仅有风机、再生喷淋泵草酸投加泵和搅拌器四个能耗设备，且本发明中的滤层薄、床层阻力小，废气与滤层的接触时间更短，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都非常简单，便于工业化推广和应用。

附图说明

图1为本发明氨气废气的处理装置结构示意图，

其中，A为净化设备，B为再生液储槽，C为草酸投加系统，D为再生液喷淋系统，E为草酸铵过滤系统，F为草酸铵沉淀系统。P1为再生液循环搅拌泵，P2为再生液回用泵，P3为搅拌装置，P4为再生液转运泵；

图2为本发明“弓字形”多层净化滤层的结构示意图。

图3为本发明“一字形”多层净化滤层的结构示意图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明，下面结合附图，举实施例如下，所述含有酸性功能基团的纤维或无纺布均为市售品。

实施例1

本发明所述氨气废气处理工艺包括以下步骤：

A)将含氨气废气经过净化设备吸附后排放，吸附饱和的净化设备采用再生液喷淋进行再生后进行下一轮吸附；

所述净化设备包括多层滤层，所述滤层为表面含有酸性功能基团的纤维或无纺布，所述酸性功能基团为磺酸基、磷酸基、羧酸基和酚基中的一种或几种；

所述氨气废气中氨气的浓度≤1000ppm；

B)所述喷淋的再生液为草酸，再生液中草酸的质量分数为0.5～10％。

C)当再生液使用一定次数后析出草酸铵晶体并沉淀和/或过滤，滤液继续循环使用，直至再生液中草酸浓度降低到一定程度后补加草酸进行下一轮使用。

本发明采取间歇再生法，即吸附-喷淋再生-草酸铵沉淀-上清液加酸，如此往复循环。即先使氨气废气穿透净化滤层，进行氨气的吸附，排出净化气体；然后使用沉淀过滤后的再生液对吸附饱和的净化滤层进行喷淋再生，再生后的净化滤层进行下一轮的吸附；

喷淋一定次数后的再生液抽至草酸铵沉淀系统，充分沉淀后的再生液抽至草酸投加系统，加入草酸作为再生液回用。

在本发明中，所述净化设备包括多层净化滤层，所述净化滤层为表面含有酸性功能基团的纤维或无纺布制成，所述酸性功能基团优选为磺酸基、磷酸基基、羧酸基和酚基中的一种或几种；所述纤维或无纺布的基体材质优选为聚丙烯腈；所述无纺布的克重优选为300～500g/m

在本发明中，所述含氨气废气中氨气的含量优选小于1000ppm，具体的，在本发明的实施例中，可以是1000ppm、500ppm或100ppm；所述氨气废气的穿过所述“弓字形”结构净化滤层的速率优选为0.1～5m/min，更优选为0.5～3m/min，最优选为1.5m/min。所述氨气废气的风量优选为100～1500m

所述含氨气废气穿过所述“一字形”结构净化滤层的速率优选为1～50m/min，更优选为4～25m/min，最优选为12m/min。所述氨气废气的风量优选为800～10000m

经过一段时间的吸附，所述净化滤层达到吸附饱和，本发明使用草酸再生液对所述吸附饱和的净化滤层进行喷淋，所述净化滤层经过喷淋再生后进行下一轮的吸附。

另外，本发明中的净化滤层虽然采取的是间歇再生的方式，但是其实际可采用停机再生和不停机再生两种模式；不停机再生即是再生过程中风机不停，废气依然通过净化单元，同时再生液喷淋滤层，由于滤层中再生液的喷入，净化单元的过滤阻力增大，风量会降低20～50％，只会导致暂时的处理气量减小，但出口气体浓度仍然保持0。这是由于本发明中的纤维具有较好的导流性能，再生液进入纤维中会很快地扩散开来，对纤维进行再生，同时反应后的再生液也会很快地流入再生液储槽，使净化单元过滤阻力减小，从而恢复正常处理气量。

在实际生产中，可根据实际需要加设安装氨气浓度监测系统、pH值监测系统和自动加药系统用于动态监测吸附后排放气中的氨气浓度，按照出口浓度采取可变再生间隔，以及通过积分氨气处理量和监测pH值变化调节再生液喷淋时间、草酸投加量和酸液补加量，达到精确处理和进一步节约成本的目的；或者，污染源即氨气废气中氨气的处理量和浓度都较为稳定时，也可设置固定的再生间隔，经过固定的时间间隔进行再生喷淋。

在本发明中，所述再生液为草酸溶液，所述再生液的质量浓度优选为0.5～10％，更优选为1～8％，最优选为3～5％，具体的，在本发明的实施例中，可以是1％、3％或5％。所述再生液喷淋为间歇式喷淋，喷淋的时间点为每次吸附结束之后，每次喷淋的时间优选为0.5～5min，更优选为1～4min，最优选为2～3min。

喷淋后的再生液中含有草酸铵盐，在喷淋一定次数后再生液中的草酸铵析出，经沉淀和/或过滤后，滤液继续使用，直至再生液中草酸浓度降低到一定程度后补加草酸进行下一轮使用。整个系统闭环运行，投加草酸固体，产出草酸铵固体，极大减少废水处理量。

在本发明中，所述草酸铵沉淀系统使用沉淀池和/或结晶罐；所述草酸铵过滤系统使用滤袋和/或滤膜过滤草酸铵，滤膜和滤袋的孔径为0.1～100μm，更优选为0.5～10μm。

实施例2

本发明所述氨气气体的处理装置包括净化设备、再生液储槽、再生液喷淋系统、草酸投加系统、草酸铵沉淀系统和草酸铵过滤系统；所述净化设备下方设置有再生液储槽，上方设置有再生液喷淋系统，所述再生液储槽和再生液喷淋系统之间连接草酸铵过滤系统，由管道相连通。

所述净化设备包括多层净化滤层，所述净化滤层为表面含有酸性功能基团的纤维或无纺布，所述酸性功能基团为磺酸基、磷酸基、羧酸基和酚基中的一种或几种。

“弓字形”结构多层净化滤层的结构如图2所示，所述多层净化滤层平行设置，任意相邻的两个滤层之间具有空隙，形成多个平行的气体通道，所述氨气废气则以平行于净化滤层的方向通入，因此，所述相互平行的多个气体通道的一端为进气口，另一端为排气口；任意两个相邻的气体通道中，其中一个气体通道的排气口密封，另一个气体通道的进气口密封，这样的设计使得多层净化滤层首尾连接且平行折回，形成类似于“弓字形”结构，氨气废气以平行于净化滤层的方向通入，由于所有开通有进气口的气体通道的另一端的排气口都是密封的，因此，气体进入气体通道后，从滤层穿过，净化后的气体从相邻的气体通道的排气口排出；

“一字形”结构多层净化滤层的结构如图3所示，所述多层净化滤层平行设置，任意相邻的两个滤层之间具有空隙，形成多个平行的气体通道，所述氨气废气则以平行于净化滤层的方向通入，气体通道的进出口不密封，形成类似于“一字形”结构。

本发明多层净化滤层增大了单位体积内的有效过滤面积，提高吸收效率，减少设备占地面积；同时，滤层更集中也有助于喷淋再生的进行。

在本发明中，所述“弓字形”结构每层滤层的厚度优选为1～10mm，更优选为2～8mm，最优选为3～5mm；所述相邻滤层之间间隙的宽度优选为20～100mm，更优选为30～80mm，最优选为50～60mm；

所述“一字形”结构每层滤层的厚度优选为0.1～10mm，更优选为0.2～5mm，最优选为0.5～5mm。所述相邻滤层之间间隙的宽度优选为2～80mm，更优选为3～40mm，最优选为5～10mm；

本发明对所述滤层的层数没有特殊的限制，根据实际生产时含氨气废气的浓度和气量来确定净化滤层的数量和滤层面积即可，在本发明中，所述多层滤层的层数优选为10～20层，更优选为12～18层，最优选为14～16层。每层滤层的厚度可以是相同的，也可以是不同的，相邻滤层之间的间隙的宽度可以相同也可以不同。本发明优选所述滤层的厚度为均一厚度，以及相邻滤层之间的间隙宽度为均一宽度。

在本发明中，所述多层滤层为本发明中净化装置的核心部件，本发明对所述净化装置中的其他部件如固定设备，配套的检测设备等不做特殊的要求，采用本领域技术人员所熟知的配件即可。

在本发明中，所述净化装置的下方设置有再生液储槽，上方设置有再生液喷淋系统。所述再生液储槽用于盛放和储存再生液，所述再生液储槽为敞口式容器，以便于收集喷淋后的再生液。所述再生液储槽的底部设置有再生液出口，所述再生液出口处连接有再生液循环搅拌泵，所述再生液循环搅拌泵通过管道与所述草酸铵过滤系统相连，草酸铵过滤系统通过管道与再生液喷淋系统相连。所述再生液循环搅拌泵与所述再生液喷淋系统线连接的管线上还设置有两条支线，一条支线的出口通入所述再生液储槽，另一条支线的出口通入所述草酸铵沉淀系统储罐。由此三条与所述再生液循环搅拌泵相连通的管线使得所述再生液循环搅拌泵能够实现再生液中草酸铵的过滤、向再生液喷淋系统中输送再生液、向草酸铵沉淀系统输送再生液以及对再生液进行循环回流搅拌的目的；所述草酸铵沉淀系统储罐底部设置有再生液出口，所述再生液出口用泵与草酸投加系统相联通。在本发明中，所述草酸投加系统包括搅拌系统、再生液储罐和再生液投加泵；所述搅拌系统设在再生储罐内，用于在再生液补加草酸时搅拌，促进草酸溶解及混匀。所述再生液储罐的底部设置有再生液出口，所述再生液出口处连接再生液投加泵，再生液投加泵与再生液储槽连接。用于将所述再生液储罐中的再生液送至所述净化装置下方再生液储槽中。

应用例1

采用本发明实施例1、2所述处理方法和装置对废气进行处理，含氨气废气中氨气初始浓度为500ppm，采用表面功能基团为羧酸基的离子交换纤维净化滤层，净化滤层设置为14层。风量控制在500m

经对比，在相同条件下使用喷淋塔进行酸液喷淋，其净化气浓度经检测为180ppm。

应用例2

采用本发明实施例1、2所述处理方法和装置对废气进行处理，含氨气废气中氨气初始浓度为1000ppm，采用表面功能基团为双羧酸基的离子交换纤维净化滤层，净化滤层设置为10层。风量控制在500m

经对比，在相同条件下使用喷淋塔进行酸液喷淋，其净化气浓度经检测为400ppm。

应用例3

采用本发明实施例1、2所述处理方法和装置对废气进行处理，含氨气废气中氨气初始浓度为500ppm，采用表面功能基团为双羧酸基的离子交换纤维净化滤层，净化滤层设置为14层。风量控制在1000m

经对比，在相同条件下使用喷淋塔进行酸液喷淋，其净化气浓度经检测为280ppm。

应用例4

采用本发明实施例1、2所述处理方法和装置对废气进行处理，含氨气废气中氨气初始浓度为500ppm，采用表面功能基团为磺酸基的离子交换纤维净化滤层，净化滤层设置为10层。风量控制在500m

经对比，在相同条件下使用喷淋塔进行酸液喷淋，其净化气浓度经检测为140ppm。

应用例5

采用本发明实施例1、2所述处理方法和装置对废气进行处理，含氨气废气中氨气初始浓度为500ppm，采用表面功能基团为酚基的离子交换纤维净化滤层，净化滤层设置为15层。风量控制在500m

经对比，在相同条件下使用喷淋塔进行酸液喷淋，其净化气浓度经检测为202ppm。

应用例6

采用本发明实施例1、2所述处理方法和装置对废气进行处理，氨气废气中氨气初始浓度为100ppm，采用表面功能基团为羧酸基的离子交换纤维净化滤层，净化滤层设置为30层。风量控制在2000m

经对比，在相同条件下使用喷淋塔进行酸液喷淋，其净化气浓度经检测为67ppm。

应用例7

采用本发明实施例1、2所述处理方法和装置对废气进行处理，含氨气废气中氨气初始浓度为100ppm，采用表面功能基团为双羧酸基的离子交换纤维净化滤层，净化滤层设置为30层。风量控制在4000m

经对比，在相同条件下使用喷淋塔进行酸液喷淋，其净化气浓度经检测为85ppm。

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。