含氨冷凝水脱氨工艺的研究

邓 强，熊泽华，邱常义，刘贤琪，李春林

(江西晶昊盐化有限公司，江西 宜春 331200)

江西晶昊盐化有限公司自36万t/a纯碱的全卤制碱装置于2018年7月建成投产后形成了盐碱钙循环经济模式；全卤制碱装置每吨纯碱耗卤水5 m3、同时产生淡钙液10 m3；制碱的淡钙液和制盐乏水全部注井采卤，采出的低硝卤水为纯碱装置制碱原料、高硝卤为盐硝联产装置制盐原料、钙卤为盐钙联产装置制盐原料，实现盐碱钙联合法生产模式。盐碱钙联合生产法打破了公司多年制盐生产的水平衡；盐碱钙联合生产法的制盐冷凝水含有少量的氨，冷凝水含氨大大限制其作为工业水使用的适用范围，制约着冷凝水的循环利用，另国家对废水中残留氨氮的要求越来越高，该制盐冷凝水含氨量也达不到外排水指标。水平衡成为困绕公司生产稳态运行的瓶颈。将盐碱钙联合生产法制盐冷凝水脱氨到4 ppm以下达到工业用水的标准，扩大制盐冷凝水使用的适用范围，代替工业水循环利用，减少工业水总输入量，实现生产系统水平衡。

1 含氨冷凝水脱氨工艺

1.1 含氨冷凝水成分

盐碱钙联合法生产制盐二次冷凝水除保持制盐冷凝水的特点外，还含有少量的氨(氨氮含量30～120 mg/L)，有机物含量低，属于高氨氮低COD水，该冷凝水除了氨氮含量较高外，其它物质含量较低且达到了工业用水的标准，主要成分如表1。

表1 含氨冷凝水成分

1.2 工艺的关键技术

在含有氨氮的溶液中加入次氯酸钠(NaClO)后，次氯酸钠、次氯酸根离子能够与水中的氨反应产生一氯胺、二氯胺和三氯胺。由于三氯胺在pH<5.5 条件才能稳定存在，并且在水中溶解度很低(10～7 mol/L)，所以在天然水溶液中，三氯胺几乎不存在[6]。相关机理反应式如下。

(1)

(2)

(3)

(4)

(5)

总反应式为：

(6)

2 试验过程

2.1 次氯酸钠用量的确定

分别取5个20 L塑料桶，每桶放置10 L含氨冷凝水，在相同反应时间内通过不断调节次氯酸钠用量，含氨冷凝水脱氨率如图1。

次氯酸钠用量,mL图1 次氯酸钠用量图

通过优化计算，每立方冷凝水中的最佳加入NaClO公式如下：

式中：VNaClO——除氨反应中需加次氯酸钠的体积，L；

V卤水——含氨冷凝水体积，m3；

TNH3——测得富余冷凝水的总氨含量，mg/L;

ωCl——次氯酸钠的有效氯含量，mg/L。

按总反应式进行计算，将氨氮氧化成氮气，理论上n(Cl2/NH3-N)应为1.5(质量比为7.6∶1)，但实际应用中常因为有机物的存在会消耗部分有效氯，实际消耗的有效氯将高于理论值。通过系列实验室研究和工业试产得到一个较为准确的数值12.5～13∶1。

2.2 反应时间的确定

分别取3个20 L塑料桶平行实验，每桶放置10 L含氨冷凝水，分别加入13：1的脱氨剂(次氯酸钠)，加入次氯酸钠开始计时开启搅拌，按照搅拌时间取样测试，含氨冷凝水脱氨率如图2。

时间,h图2 含氨冷凝水脱氨率

通过实验室试验优选发现脱氨剂加入后前期反应速率较快，反应时间1 h后，反应速率变慢，到反应至2 h后，脱氨效果不明显。考虑到成本和时间问题，脱氨最佳的反应时间为2 h。

2.3 工艺流程

将实验室方法放大至工业上，研发了高效去除氨氮的工艺方法——次氯酸钠氧化除氨氮工艺；该工艺技术具有运行技术参数稳定、产品质量高、反应时间短、操作简便、现有设备设施利用率高、建设投资省、建设用地少等特点，经过一系列工厂设备试运行达到了较理想效果。

1)次氯酸钠溶液至次氯酸钠桶A/B暂存，制盐冷凝水用泵经管道输送至冷凝水桶C暂存；

2)在次氯酸钠桶取次氯酸钠样检测次氯酸钠有效浓度，在冷凝水桶C取冷凝水样检测氨含量，通过冷凝水桶C的液位计得到冷凝水液位高度；

3)用监测的冷凝水桶液位高度与直径、冷凝水氨含量、次氯酸钠浓度，及冷凝水除氨目标值计算次氯酸钠加入量；

4)用次氯酸钠泵将次氯酸钠溶液经流量计计量后加入到冷凝水桶C内，开启冷凝水桶C搅拌装置搅拌，使次氯酸钠与氨反应；

5)反应2 h冷凝水桶C的冷凝水样检测氨含量，氨含量检测达标合格后用冷凝水转料泵转料至冷凝水桶B，再用冷凝水泵输送至用户代替工业水使用。

2.4 含氨冷凝水的利用

处理后的冷凝水可以有很多方向的应用：如盐、硝干燥床湿式除尘器完全可以用处理后冷凝水代替清水除尘；还有厕所及地面冲洗也可改用冷凝水，节约清水用量；锅炉蒸汽用水也可用回收冷凝水代替自来水；各泵、风机、冷渣机等设备冷却用二次冷凝水，回收至冷却水池经过风冷凉水塔冷却后循环利用，实现了设备冷却水的闭路循环，通过工业清水的循环利用可以减少取水及排放费用。

3 结 语

将盐碱钙联合生产法制盐冷凝水脱氨到4 ppm以下达到工业用水的标准， 扩大制盐冷凝水使用的适用范围，代替工业水循环利用，减少工业水总输入量，实现生产系统水平衡。目前每天超2 000 m3富余冷凝水经次钠脱氨达标后实现富余冷凝水脱氨达标重复再利用，较好地解决水平衡矛盾，为公司持续稳态生产提供保障，提高水资源的循环使用率、减少取水量及减少污水、悬浮物排放量，是实现全面贯彻落实科学发展观，加快建设资源节约型、环境友好型企业的具体体现，实现企业的可持续发展。