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氨氮吹脫塔

日期:2014-2-17 12:44:20 浏览次数: 次
氨氮吹脫塔

 

  氨氮吹脫塔的詳細資料:

 

 一.  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、垃圾填埋場等均産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,甚至對人群及生物産生毒害作用。

 

氨氮廢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,国内外对氨氮廢水处理方面开展了较多的研究。其研究范围涉及生物法、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,在处理氨氮廢水的应用方面展现出诱人的前景。

 

本說明重點介紹我單位廣泛使用的吹脫法。

 

二.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爲吹脫。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,使水中溶解的遊離氨穿過氣液界面,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+)和遊離氨(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——水的电离常数;

 

   Kb——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11 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1 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。

 

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

 

  

 

 

 

影响吹脱率的因素很多。除了气液接触的面积和方式、气液交换设备外,还有废水性质、 水温、pH值、气液比等。

 

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,而且易造成二次污染,所以氨气的吹脱常采用塔式设备。(如图)

 

          

 

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。廢水自上而下流過篩孔,自下而上鼓吹空氣,速度爲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,並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。水爲分散相,空氣爲連續相。此種曝氣方式常用于去除易氧化的可溶性汙染物和廢水中的有毒氣體。

 

經氣液交換後的氣體從吹脫塔頂部到氣液分離器分離後,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。  

 

四、 吹脱工艺的应用

 

 

 

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後,仍含有較高的氨,因而常與其它工藝相結合。              

 

 

 

 4.1 吹脱法+ 生物法

 

  采用吹脱一缺氧一两级好氧工艺处理垃圾渗滤液,其中氨氮含量达1 400 mg/L,COD浓度为4 000~5 000 mg/L。选定pH 值为9.5,吹脱时间12 h,经吹脱后氨氮去除率为60%,经生化处理后氨氮去除率达95%,同时取得90%以上的COD 去除效果。采用吹脱法与生物法相结合处理垃圾渗滤液取得了成功的效果,其工艺流程如图3。

 

 

                    垃圾滲濾液處理工藝流程

 

  某油墨厂采用吹脱法与生物法相结合的工艺处理酞菁蓝生产废水,其工艺流程如图4 所示。吹脱pH值为11,经空气吹脱后,废水中氨氮浓度从1 034 mg/L降到140 mg/L。再经两级生化处理后,出水中污染物浓度可以达到排放标准。

 

 

                 酞菁藍生産廢水處理工藝

 

  折點氯化法是投加過量的氯或次氯酸鈉,使廢水中氨完全氧化爲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)

 

  一氯胺進一步氧化爲氮:

 

  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%~100%,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,極大地降低處理成本。

 

也可循環吹脫。

 

工 艺 流 程 图

 

 

 

                      氨氮廢水

 

                          

 

                集水池(兼循環水池)←

 

                          ↓           ↑循环水泵

 

  废气排放或回收   ← 吹脱塔      →

 

                          

 

進入後續處理系統

 

  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.吹脱塔   为地上构筑物,采用A3钢制作玻璃钢防腐。主要设备包括组合填料、布气系统、布水系统。

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