吹脱法处理高浓度氨氮废水.doc

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1、吹脱法处理高浓度氨氮废水摘要：文章阐述了高浓度氨氮废水的来源及危害，论述了吹脱法处理高浓度氨氮废水的技术原理、影响因素，重点分析了液气比的影响和确定，提出了采用催化氧化法解决吹脱氨气的二次污染问题。关键词：高浓度氨氮废水；吹脱法；液气比；催化氧化高浓度氨氮废水来源甚广且排放量大。如化肥、焦化、石化、制药、食品、垃圾填埋场等均产生大量高浓度氨氮废水。大量氨氮废水排入水体不仅引起水体富营养化、造成水体黑臭，而且将增加给水处理的难度和成本，甚至对人群及生物产生毒害作用。氨氮废水对环境的影响已引起环保领域和全球范围的重视，近20年来，国内外对氨氮废水处理方面开展了较多的研究。其研究范围涉及生物

2、法、物化法的各种处理工艺，如生物方法有硝化及藻类养殖；物理方法有反渗透、蒸馏、土壤灌溉；化学法有离子交换法、氨吹脱、化学沉淀法、折点氯化、电化学处理、催化裂解等。新的技术不断出现，在处理氨氮废水的应用方面展现出诱人的前景。本文侧重介绍吹脱法处理高浓度氨氮废水的技术特点及研究应用。1吹脱技术吹脱法用于脱除水中氨氮，即将气体通入水中，使气液相互充分接触，使水中溶解的游离氨穿过气液界面，向气相转移，从而达到脱除氨氮的目的。常用空气作载体(若用水蒸气作载体则称汽提)。水中的氨氮，大多以氨离子(NH4+)和游离氨(NH3)保持平衡的状态而存在。其平衡关系式如下：氨与氨离子之间的百分分配率可用下式

3、进行计算：式中：Ka——氨离子的电离常数；Kw——水的电离常数；Kh——氨水的电离常数；C——物质浓度。式(1)受pH值的影响，当pH值高时，平衡向右移动，游离氨的比例较大，当pH值为l1左右时，游离氨大致占90％。由式(2)可以看出，pH值是影响游离氨在水中百分率的主要因素之一。另外，温度也会影响反应式(1)的平衡，温度升高，平衡向右移动。表l列出了不同条件下氨氮的离解率的计算值。表中数据表明，当pH值大于10时，离解率在80％以上，当pH值达11时，离解率高达98％且受温度的影响甚微。表1不同pH、温度下氨氮的离解率％氨吹脱一般采用吹脱池和吹脱塔2类设备，但吹脱池占地面积大，而且易

4、造成二次污染，所以氨气的吹脱常采用塔式设备。吹脱塔常采用逆流操作，塔内装有一定高度的填料，以增加气-液传质面积从而有利于氨气从废水中解吸。常用填料有拉西环、聚丙烯鲍尔环、聚丙烯多面空心球等。废水被提升到填料塔的塔顶，并分布到填料的整个表面，通过填料往下流，与气体逆向流动，空气中氨的分压随氨的去除程度增加而增加，随气液比增加而减少。2影响因素及液气比的确定影响游离氨在水中分布的pH值、温度等因素都会影响吹脱效率。另外气液比、喷淋密度等操作条件也是影响吹脱效率的主要因素。下面以逆流塔为例分析液气比的确定及其影响。氨吹脱是一个相转移过程，推动力来自空气中氨的分压与废水中氨浓度相当的平衡分压之

5、间的差，由物料守衡(见图1)可得吹脱塔操作线方程为：图1逆流吹脱塔物料衡算即以(L/V)为斜率的直线，如图2的直线MN。在此，L值已经确定，若减少吹脱气体的用量，操作线斜率将会增大，点N便沿垂直线X=X2向上移动，传质推动力(X2~X2*)或(Y2~Y2*)随之减小，当点N落在线Y*上时，Y2=T2*，塔顶吹脱气体浓度达到平衡，即最高浓度。此时气体用量最小，这是理论上液气比能达到的最大值，但推动力变为0。(L/V)max=(Y2~Y2*)/(X2~X1)(4)通常要求达到的氨去除程度(X1)、进口浓度(X2)为已知，空气进口浓度(Y1)为零，Y2*为与X2对应的气体平衡浓度，可由亨利定

6、律求得，如下式：Y=mX(5)因此最大液气比可表示为：(L/V)max=mX2/(X2~X1)式中m为平衡常数，是温度的函数。所以温度对气体平衡浓度进而对(L/V)max有较大的影响。有文献报道，当温度从l0℃变为40℃时，(L/V)max从0.58增大到2.4。在逆流吹脱塔中，对确定的废水量而言，增大气体量，传质推动力相应增大，有利于氨氮吹脱去除。但气量太大，气速过高，将影响废水沿填料正常下流甚至不能流下，即引起液泛现象。因此，对一定废水量，最小液气比受液泛气速控制。液泛气速与塔式结构、填料种类和液体物性等因素都有关。显然，实际的液气比应满足下式要求：图2逆流吹脱塔操作线3吹脱工艺的

7、应用吹脱法已广泛用于化肥厂废水、垃圾渗滤液、石化、炼油厂等含氨氮废水。低浓度废水通常在常温下用空气吹脱，而高浓度废水则常用蒸汽进行吹脱。有些高浓度废水经吹脱处理后，仍含有较高的氨。因而常与其它工艺相结合。3.1吹脱法+生物法卢平等采用吹脱-缺氧-两级好氧工艺处理垃圾渗滤液，其中氨氮含量达1400mg/L，COD浓度为4000～5000mg/L。选定pH值为9.5，吹脱时间12h，经吹脱后氨氮去除率为60％，经生化处理后氨氮去除率达95％，同时取