吹脫法處理高濃度氨氮廢水.doc

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1、吹脫法處理高濃度氨氮廢水摘要：文章闡述了高濃度氨氮廢水的來源及危害，論述了吹脫法處理高濃度氨氮廢水的技術原理、影響因素，重點分析了液氣比的影響和確定，提出了采用催化氧化法解決吹脫氨氣的二次污染問題。關鍵詞：高濃度氨氮廢水；吹脫法；液氣比；催化氧化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生毒害作用。氨氮廢水對環(huán)境的影響已引起環(huán)保領域和全球范圍的重視，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

2、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(xiàn)，在處理氨氮廢水的應用方面展現(xiàn)出誘人的前景。本文側重介紹吹脫法處理高濃度氨氮廢水的技術特點及研究應用。1吹脫技術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(tài)而存在。其平衡關系式如下：氨與氨離子之間的百分分配率可用下式

3、進行計算：式中：Ka——氨離子的電離常數；Kw——水的電離常數；Kh——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l1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l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。表1不同pH、溫度下氨氮的離解率％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

4、造成二次污染，所以氨氣的吹脫常采用塔式設備。吹脫塔常采用逆流操作，塔內裝有一定高度的填料，以增加氣-液傳質面積從而有利于氨氣從廢水中解吸。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。2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

5、間的差，由物料守衡(見圖1)可得吹脫塔操作線方程為：圖1逆流吹脫塔物料衡算即以(L/V)為斜率的直線，如圖2的直線MN。在此，L值已經確定，若減少吹脫氣體的用量，操作線斜率將會增大，點N便沿垂直線X=X2向上移動，傳質推動力(X2~X2*)或(Y2~Y2*)隨之減小，當點N落在線Y*上時，Y2=T2*，塔頂吹脫氣體濃度達到平衡，即最高濃度。此時氣體用量最小，這是理論上液氣比能達到的最大值，但推動力變?yōu)?。(L/V)max=(Y2~Y2*)/(X2~X1)(4)通常要求達到的氨去除程度(X1)、進口濃度(X2)為已知，空氣進口濃度(Y1)為零，Y2*為與X2對應的氣體平衡濃度，可由亨利定

6、律求得，如下式：Y=mX(5)因此最大液氣比可表示為：(L/V)max=mX2/(X2~X1)式中m為平衡常數，是溫度的函數。所以溫度對氣體平衡濃度進而對(L/V)max有較大的影響。有文獻報道，當溫度從l0℃變?yōu)?0℃時，(L/V)max從0.58增大到2.4。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(xiàn)象。因此，對一定廢水量，最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。顯然，實際的液氣比應滿足下式要求：圖2逆流吹脫塔操作線3吹脫工藝的

7、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。3.1吹脫法+生物法盧平等采用吹脫-缺氧-兩級好氧工藝處理垃圾滲濾液，其中氨氮含量達1400mg/L，COD濃度為4000～5000mg/L。選定pH值為9.5，吹脫時間12h，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