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山東百科環境工程有限公司
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| 處理水量 | 10000m3/h | 空氣量 | 1-1000m3/min |
|---|
氨氮廢水對環境的影響已引起環保領域的重視，近20年來，國內外對氨氮廢水處理方面開展了較多的研究。其研究范圍涉及生物法、物化法的各種處理工藝，如生物方法有硝化及藻類養殖；物理方法有反滲透、蒸餾、土壤灌溉；化學法有離子交換法、氨吹脫、化學沉淀法、折點氯化、電化學處理、催化裂解等。新的技術不斷出現，氨氮吹脫塔在處理氨氮廢水的應用方面展現出誘人的前景。
氨氮吹脫塔技術說明：
吹脫法的基本原理是將空氣通入廢水中，使廢水中溶解性氣體和易揮發性溶質由液相轉入氣相，使廢水得到處理的過程稱為吹脫。被吹脫物質在液相和氣相中的濃度差是其由液相轉入氣相的推動力。吹脫法的基本原理是氣液相平衡和傳質速度理論。
吹脫法用于脫除水中氨氮，即將氣體通入水中，使氣液相互充分接觸，使水中溶解的游離氨穿過氣液界面，向氣相轉移，從而達到脫除氨氮的目的。常用空氣作載體（若用水蒸氣作載體則稱汽提）。
水中的氨氮，大多以氨離子（NH4+）和游離氨（NH3）保持平衡的狀態而存在。其平衡關系式如下：
NH4++OH-NH3+H2O（1）
氨與氨離子之間的百分分配率可用下式進行計算：
Ka=Kw /Kb=（CNH3·CH+）/CNH4+（2）
式中：Ka——氨離子的電離常數；
Kw——水的電離常數；
Kb——氨水的電離常數；
C——物質濃度。
式（1）受pH值的影響，當pH值高時，平衡向右移動，游離氨的比例較大，當pH值為11左右時，游離氨大致占90％。
由式（2）可以看出，pH值是影響游離氨在水中百分率的主要因素之一。另外，溫度也會影響反應式（1）的平衡，溫度升高，平衡向右移動。表1列出了不同條件下氨氮的離解率的計算值。表中數據表明，當pH值大于10時，離解率在80%以上，當pH值達11時，離解率高達98%且受溫度的影響甚微。
不同pH、溫度下氨氮的離解率%，詳見下表：
pH | 20℃ | 30℃ | 35℃ |
9.0 | 25 | 50 | 58 |
9.5 | 60 | 80 | 83 |
10.0 | 80 | 90 | 93 |
11.0 | 98 | 98 | 98 |
影響吹脫率的因素很多。除了氣液接觸的面積和方式、氣液交換設備外，還有廢水性質、水溫、pH值、氣液比等。
氨吹脫一般采用吹脫池和吹脫塔2類設備，但吹脫池占地面積大，而且易造成二次污染，所以氨氣的吹脫常采用塔式設備。（如圖）
氨氮吹脫塔常采用逆流操作，塔內裝有某一高度的填料，以增加氣—液傳質面積從而有利于氨氣從廢水中解吸。廢水自上而下流過篩孔，自下而上鼓吹空氣，速度為2米／秒左右.空氣能把流經篩孔的部分廢水吹成泡沫狀，從而大大增加氣液二相接觸表面積，提高氣液交換效率。常用填料有拉西環、聚丙烯鮑爾環、聚丙烯多面空心球等。廢水被提升到填料塔的塔頂，并分布到填料的整個表面，通過填料往下流，與氣體逆向流動，空氣中氨的分壓隨氨的去除程度增加而增加，隨氣液比增加而減少。廢水經噴嘴或淋噴頭噴灑成微小水滴自上而下降落，在降落過程中與空氣充分接觸。水為分散相，空氣為連續相。此種曝氣方式常用于去除易氧化的可溶性污染物和廢水中的有害氣體。
經氣液交換后的氣體從吹脫塔頂部到氣液分離器分離后，根據具體情況進行有用物質的回收或處理。集于塔底的廢水回用或排放。
*設備外形根據廢水處理量、水質、地域設計制作。
三、影響因素及液氣比的確定
影響游離氨在水中分布的pH值、溫度等因素都會影響吹脫效率。另外氣液比、噴淋密度等操作條件也是影響吹脫效率的主要因素。下面以逆流塔為例分析液氣比的確定及其影響。
氨吹脫是一個相轉移過程，推動力來自空氣中氨的分壓與廢水中氨濃度相當的平衡分壓之間的差，由物料守衡可得吹脫塔操作線方程。
在逆流吹脫塔中，對確定的廢水量而言，增大氣體量，傳質推動力相應增大，有利于氨氮吹脫去除。但氣量太大，氣速過高，將影響廢水沿填料正常下流甚至不能流下，即引起液泛現象。因此，對某一廢水量，zui小液氣比受液泛氣速控制。液泛氣速與塔式結構、填料種類和液體物性等因素都有關。
四、吹脫工藝的應用
吹脫法已廣泛用于化肥廠廢水、垃圾滲濾液、石化、煉油廠、工業污水處理等含氨氮廢水。低濃度廢水通常在常溫下用空氣吹脫，而高濃度廢水則常用蒸汽進行吹脫。有些高濃度廢水經吹脫處理后，仍含有較高的氨，因而常與其它工藝相結合。
4.1吹脫法+生物法
采用吹脫一缺氧一兩級好氧工藝處理垃圾滲濾液，其中氨氮含量達1 400 mg/L，COD濃度為4 000~5 000 mg/L。選定pH值為9.5，吹脫時間12 h，經吹脫后氨氮去除率為60%，經生化處理后氨氮去除率達95%，同時取得90%以上的COD去除效果。采用吹脫法與生物法相結合處理垃圾滲濾液取得了成功的效果，其工藝流程如圖3。
垃圾滲濾液處理工藝流程
某油墨廠采用吹脫法與生物法相結合的工藝處理酞菁藍生產廢水，其工藝流程如圖4所示。吹脫pH值為11，經空氣吹脫后，廢水中氨氮濃度從1 034 mg/L降到140 mg/L。再經兩級生化處理后，出水中污染物濃度可以達到排放標準。
酞菁藍生產廢水處理工藝
折點氯化法是投加過量的氯或次氯酸鈉，使廢水中氨氧化為N2或硝酸鹽的方法，可用以下反應式表示：
NH4++HOCl→NH2Cl+H2O+H+（8）
NH2Cl+HOCl→NHCl2+H2O（9）
NHCl2+HOCl→NCl3+H2O（10）
一氯胺進一步氧化為氮：
2NH2Cl+HOCl→N2+H2O+3H++3Cl-（11）
二氯胺經下列反應生成硝酸鹽：
NHCl2+H2O→NH（OH）Cl+H++Cl-（12）
NH（OH）Cl+2HOCl→NO3-+4H++3Cl-（13）
氯化法處理率達90%~99.99%，效果穩定，不受水溫影響、操作方便、投資省，但對于高濃度氨氮廢水的處理運行成本很高。若在此之前用吹脫法降低廢水中氨氮含量，可以減少加氯量，大大地降低處理成本。也可循環吹脫。
工藝流程圖
氨氮廢水
↓
集水池（兼循環水池）←
↓ ↑循環水泵
廢氣排放或回收 ←吹脫塔 →
↓
進入后續處理系統
說明：
1.集水池的有效容積可根據廢水處理量而定，鋼砼結構，內壁采用磺化煤瀝青三度防腐。
主要設備包括液下提升泵、液位傳感器。
2.吹脫塔 為地上構筑物，采用A3鋼制作玻璃鋼防腐。主要設備包括組合填料、布氣系統、布水系統。
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