[科普中国]-剩余氨水处理

剩余氨水处理(ueatment of ammonia liquor effluent)是焦炉煤气净化的工序之一。在焦炉煤气初冷过程中形成剩余氨水，其中大都分用作循环氨水、多余部分外排、外排部分称剩余氨水。剩余氨水中含有煤蒸油、酚、氨、氰化氢和硫化氢等有害杂质以及少量含锗化合物，它是焦化工业污水的主要来源。

简介剩余氨水处理(ueatment of ammonia liquor effluent)是从炉煤气净化的工序之一。在焦炉煤气初冷过程中形成剩余氨水，其中大都分用作循环氨水、多余部分外排、外排部分称剩余氨水。剩余氨水中含有煤蒸油、酚、氨、氰化氢和硫化氢等有害杂质以及少量含锗化合物，它是焦化工业污水的主要来源。剩余氨水量的计算值为，焦炉装炉煤水分与炼焦过程生成的化合水之和减去焦炉煤气初冷后煤气带有的水分引当采用蒸汽喷射无烟装煤时，再加上喷射的蒸汽量。剩余氨水量一般为装炉煤量的15%左右。剩余氨水的组成和性质与焦炉操作制度煤气初冷方式、初冷后煤气温度和初冷冷凝液的分离方法有关1。

背景技术焦化厂炼焦过程产生的氨水中含有氨、酚、硫化物、氰化物、吡啶和焦油等有毒有害物质，一部分氨水循环回至焦炉上升管喷洒焦炉煤气，该部分称之为循环氨水，除循环氨水外，剩余氨水只能处理后送至后续生化处理系统。剩余氨水的处理一般都采用蒸汽蒸氨法，蒸汽法蒸氨是以蒸汽作为载体，利用蒸馏的方法将水中溶解的氨氮转移至蒸汽中，从而达到脱除氨氮的目的。

剩余氨水中氨氮主要以游离氨(主要是(NH4)2CO3，NH4·OH等)和固定铵盐(主要是NH4Cl、(NH4)2SO4、NH4SCN等)两种形式存在，除氨氮外，剩余氨水中还含有一定浓度HCN、H2S、挥发酚等呈酸性的物质，其中游离氨浓度一般为2～4g/L，固定氨的浓度一般1～2g/L，游离氨在蒸汽气提过程中易从水中蒸出，而固定铵盐是强酸弱碱盐，在水中难以分解，蒸氨过程中不易脱除，因此，要经过加碱过程将固定铵盐转化为游离氨，可以有效地提高蒸氨效率。

现有技术中，碱液直接投加到焦化产生的剩余氨水中，然后通过蒸氨塔蒸氨，碱液的投加量过大，给焦化厂带来较大的经济压力，且由于剩余氨水中氨氮和氰化物的去除作用之间是相互制约的，在碱液投加量较多时，蒸氨后废水中氰化物、酚类等物质浓度则会较高，含有高浓度的氰化物、酚类等污染物的蒸氨废水送至生化系统后依然对微生物造成较大的影响。可见，现有技术中剩余氨水处理时存在碱液用量过大的技术问题1。

净化处理的方法剩余氨水蒸氨之前，需要对其进行净化处理，通常用的方法有：气浮除油、沙石过滤除油、最新的陶瓷管过滤器除油等等，目的是将氨水中夹带的浮油尽可能去除，减少蒸氨塔操作负荷（含油多影响使用寿命和操作性能），同时避开这些浮油在蒸氨塔被蒸吹过程中，轻组分和没有被蒸馏的气相焦油雾进入煤气系统，造成对硫铵系统的污染（主要是使母液和硫铵结晶着色）1。

重力沉降重力沉降是现有氨水脱焦油中最主要的分离方法，采用重力沉降原理，利用氨水和焦油的密度差，当氨水在分离设备中有足够的停留时间时，氨水与焦油可较好分离，但需增加分离设备体积，增大设备投资，此外，重力沉降对于液滴粒径小于10um的液滴处理效果极差，增大停留时间也无法有效去除小粒径焦油液滴2。

射流气浮除油技术射流气浮除油技术是剩余氨水利用自流的方式进入设备，再用泵将氨水加压，利用文氏管将空气吸入氨水中，使空气与氨水混合后，进入溶气室。在溶气室内，空气与氨水进一步混合，达到液体溶气的目的。然后进入气浮除油室，经过射流喷头射流释压，微气泡上浮后再经过分布器，使气泡在气浮除油室内均匀分布。在微气泡上升的过程中吸除剩余氨水中的焦油及其他杂质，上升至液面，漫过气浮除油室堰板，满流溢出，实现除油，射流气浮除油往往与机械化澄清槽联合使用，往往机械化澄清槽除油效率较低，造成射流气浮除油负荷较高，除油效果也不理想，同时增加能耗1。

陶瓷膜过滤器除油陶瓷膜过滤器除油是陶瓷膜过滤管存在着不规则的、大小不同的、纵横交叉的空隙，它所形成的空隙率已达到39%，具有较大的渗透通过量，剩余氨水在上述空隙中做不规则的流动(或折流)，存在于氨水中的焦油被得以截留，且使被拦截物从大到小依次拦截，同时陶瓷膜过滤管具有吸附作用，在管壁上吸附含油污水的胶脂物，在管壁上使被拦截物从大到小被依次拦截，使沉积物下降于滤管以下部位，漂浮物存在于滤管以上部位(包括浮油)，然后分别采用内灌(管内壁)外排(管外壁)水的新的过滤工作原理，新设相应的压板(阻油)、安装支架、固定卡环等，然后采用汽水反冲洗工艺，有利于连续循环使用及提高使用效率和延长使用期限。

另外，由于蒸氨废水进入酚氰废水处理系统，出于去除固定铵盐的考虑，一般通过管道混合器加入碱液（氢氧化钠液体），用来分解固定铵盐，以进一步降低废水含氨3。

蒸氨塔蒸氨塔：从属于解吸塔，是使溶解于循环水中的氨气通过热载体的传热而挥发释放出来的操作设备，采用一般的载热体水蒸汽作为加热剂，使循环水液面上氨气的平衡蒸汽压大于热载体中氨气的分压，汽液两相逆流接触进行传质传热，从而使氨气逐渐从循环水中释放出来，在塔顶得到氨蒸汽与水蒸汽的混合物，在塔底得到较纯净的循环水。蒸氨塔作为传统和成熟的蒸氨设备，被广泛应用于剩余氨水处理工艺中，但蒸氨塔有蒸氨效率容易受很多因素影响，操作复杂，水蒸汽用量大，设备投资大等缺点2。

本词条内容贡献者为:

杜强 - 高级工程师 - 中国科学院工程热物理研究所