氨氮吹脫塔凈化空氣無污染

一．高濃度氨氮塔  概述

高濃度氨氮廢水來源甚廣且排放量大。如化肥、焦化、石化、制藥、食品、垃圾填埋場等均產(chǎn)生大量高濃度氨氮廢水。大量氨氮廢水排入水體不僅引起水體富營養(yǎng)化、造成水體黑臭，而且將增加給水處理的難度和成本，甚至對人群及生物產(chǎn)生毒害作用。

氨氮廢水對環(huán)境的影響已引起環(huán)保領(lǐng)域和范圍的重視，近20年來，國內(nèi)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(yǎng)殖；物理方法有反滲透、蒸餾、土壤灌溉；化學(xué)法有離子交換法、氨吹脫、化學(xué)沉淀法、折點氯化、電化學(xué)處理、催化裂解等。新的技術(shù)不斷出現(xiàn)，在處理氨氮廢水的應(yīng)用方面展現(xiàn)出誘人的前景。

本說明 介紹我單位廣泛使用的吹脫法。

二．技術(shù)說明

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(zhuǎn)移，從而達(dá)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(tài)而存在。其平衡關(guān)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(shù)；

   Kw

水的電離常數(shù)；

   Kb

氨水的電離常數(shù)；

   C

物質(zhì)濃度。

  式（1）受pH值的影響，當(dāng)pH值高時，平衡向右移動，游離氨的比例較大，當(dāng)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(yīng)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(shù)據(jù)表明，當(dāng)pH值大于10時，離解率在80以上，當(dāng)pH值達(dá)11時，離解率高達(dá)98。

不同pH、溫度下氨氮的離解率，詳見下表：

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(shè)備外，還有廢水性質(zhì)、 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(shè)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(shè)備。

吹脫塔常采用逆流操作，塔內(nèi)裝有一定高度的填料，以增加氣液傳質(zhì)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(jīng)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(huán)、聚丙烯鮑爾環(huán)、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(jīng)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(xù)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(jīng)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(jù)具體情況進行有用物質(zhì)的回收或處理。集于塔底的廢水回用或排放。

*設(shè)備外形根據(jù)廢水處理量、水質(zhì)、地域設(shè)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(zhuǎn)移過程，推動力來自空氣中氨的分壓與廢水中氨濃度相當(dāng)?shù)钠胶夥謮褐g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(zhì)推動力相應(yīng)增大，有利于氨氮吹脫去除。但氣量酞大，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(xiàn)象。因此，對一定廢水量，小液氣比受液泛氣速控制。液泛氣速與塔式結(jié)構(gòu)、填料種類和液體物性等因素都有關(guān)。  

四、 吹脫工藝的應(yīng)用

吹脫法已廣泛用于化肥廠廢水、垃圾滲濾液、石化、煉油廠等含氨氮廢水。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(jīng)吹脫處理后，仍含有較高的氨，因而常與其它工藝相結(jié)合。               

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(dá)1400 mg/L，COD濃度為4 0005 000 mg/L。選定pH值為9.5，吹脫時間12 h，經(jīng)吹脫后氨氮去除率為60，經(jīng)生化處理后氨氮去除率達(dá)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(jié)合處理垃圾滲濾液取得了成功的效果。

                      垃圾滲濾液處理工藝流程

  說明：

1.集水池的有效容積可根據(jù)廢水處理量而定，鋼砼結(jié)構(gòu)，內(nèi)壁采用磺化煤瀝青三度防腐。
主要設(shè)備包括液下提升泵、液位傳感器。

    2.吹脫塔為地上構(gòu)筑物，采用A3鋼制作玻璃鋼防腐。主要設(shè)備包括組合填料、布?xì)庀到y(tǒng)、布水系統(tǒng)。                      

五、項目綜述

  吹脫法用于處理高濃度氨氮廢水具有流程簡單、處理效果穩(wěn)定、基建費和運行費較低等優(yōu)點，實用性較強。采用與生物法、氯化法等方法相結(jié)合的工藝能很好解決吹脫處理后廢水中氨氮的含量仍然高而無法滿足排放要求這一問題。

氨氮吹脫塔凈化空氣無污染