氨氮吹脫法技術(shù)說(shuō)明
1、氨氮吹脫法的原理
吹脫法的基本原理是利用氨氮具揮發(fā)性的特點(diǎn),采用溶液中氨氮的實(shí)際濃度與確定條件下平衡濃度間存在差異的辦法,在堿性條件下使用空氣進(jìn)行吹脫。由于廢水外氣相環(huán)境的氨濃度總是小于吹脫出水氣相中的平衡濃度,離子態(tài)銨轉(zhuǎn)化為分子態(tài)氨,調(diào)節(jié)廢水pH至堿性,通入空氣后,廢水中溶解的氣體和揮發(fā)性溶質(zhì)不斷地穿過(guò)氣液界面進(jìn)入氣相,使廢水中的氨得以脫除。氨吹脫是一個(gè)解吸的過(guò)程,氨在氣相中的平衡分壓與氨在液相中的平衡濃度符合亨利定律。NH+4+OH-=NH3+H2O.影響氨氮吹脫效率的因素主要是溫度、氣液比等。吹脫塔和吹脫池是氨氮吹脫的主要裝備。劉文龍等采用吹脫法對(duì)某高濃度氨氮廢水進(jìn)行脫氮處理,試驗(yàn)結(jié)果表明:當(dāng)pH=11.5,溫度為80,吹脫處理120min的氨氮去除率達(dá)99.2%。彭人勇等對(duì)某含氨氮印染廢水采用超聲吹脫技術(shù)進(jìn)行深度處理,結(jié)果表明:在不調(diào)節(jié)廢水pH值,溫度為30,超聲波功率為100W,反應(yīng)時(shí)間為150min情況下,廢水中氨氮的脫除效率達(dá)90.78%,比傳統(tǒng)吹脫技術(shù)提高效率30~40個(gè)百分點(diǎn)。
2、氨氮吹脫法的優(yōu)缺點(diǎn)
優(yōu)點(diǎn)吹脫法用于處理高濃度氨氮廢水具有流程簡(jiǎn)單、處理效果穩(wěn)定、基建費(fèi)和運(yùn)行費(fèi)較低等優(yōu)點(diǎn)，實(shí)用性較強(qiáng)。
缺點(diǎn)進(jìn)出水需要調(diào)整PH、如果沒(méi)有酸性吸收吹脫出來(lái)的氨氣隨空氣進(jìn)入大氣引起二次污染、硬度高的廢水結(jié)垢嚴(yán)重。
二、氨吹脫的裝置類
垃圾滲濾液脫氮常用的吹脫設(shè)備有曝氣吹脫池、空氣吹脫塔以及蒸汽蒸餾塔，采用裝置的不同也將影響氨吹脫的效果，這幾種吹脫裝置的特性比較見(jiàn)下表。
三、影響因素
吹脫法一般采用吹脫池（也稱“曝氣池”）和吹脫塔兩類設(shè)備。但吹脫池占地面積大，而且易污染周圍環(huán)境，所以有毒氣體的吹脫都采用塔式設(shè)備。塔式設(shè)備中填料吹脫塔主要特征是在塔內(nèi)裝置一定高度的填料層，使具有大表面積的填充塔來(lái)達(dá)到氣—液間充分接觸。常用填料有紙質(zhì)蜂窩、拉西環(huán)、聚丙烯鮑爾環(huán)、聚丙烯多面空心球等。廢水被提升到填充塔的塔頂，并分布到填料的整個(gè)表面，水通過(guò)填料往下流，與氣流逆向流動(dòng)，廢水在離開(kāi)塔前，氨組份被部分汽提，但需保持進(jìn)水的pH值不變?？諝庵邪钡姆謮弘S氨的去除程度增加而增加，隨氣水比增加而減少。影響吹脫法處理氨氮廢水去除率主要是pH值、溫度、氣液比/吹脫水位深度、吹脫時(shí)間等因素
1、PH
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）式（1）受pH 值的影響，當(dāng)pH值高時(shí)，平衡向右移動(dòng)，游離氨的比例較大，當(dāng)pH 值為11 左右時(shí)，游離氨大致占90％。
2、溫度
氨與氨離子之間的百分分配率可用下式進(jìn)行計(jì)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。
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(huì)影響反應(yīng)式（1）的平衡，溫度升高，平衡向右移動(dòng)。表（一）列出了不同條件下氨氮的離解率的計(jì)算值。表中數(shù)據(jù)表明，當(dāng)pH值大于10 時(shí)，離解率在80%以上，當(dāng)pH 值達(dá)11時(shí)，離解率高達(dá)98%且受溫度的影響甚微。
3、氣液比
氣液比： 指空氣（蒸汽）和吹脫對(duì)象（含氨廢水）的體積比。
影響氨氣從水中向大氣轉(zhuǎn)移的因素有兩個(gè)：一是水氣界面處的表面張力；二是界面處的氨濃度差表面張力小，氣態(tài)氨釋放量就大。如果形成水滴，氣態(tài)氨轉(zhuǎn)移量的增加將會(huì)很小。因此,反復(fù)形成水滴有助于氨的吹脫。
水和大氣中氨氮的濃度差是氣態(tài)氨轉(zhuǎn)移的動(dòng)力。為使水滴周圍環(huán)境中的氨氮濃度小，必須將空氣快速循環(huán)，用含低濃度氣態(tài)氨的空氣攪動(dòng)水滴，有助于加快氨的釋放。
對(duì)確定的廢水量而言，增大氣體量，傳質(zhì)推動(dòng)力相應(yīng)增大，有利于氨氮吹脫去除。但氣量太大，氣速過(guò)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(duì)一定廢水量，小液氣比受液泛氣速控制；但是進(jìn)水量較小時(shí)，會(huì)消耗大量的能源，所以一般氨氮吹脫工藝將氣液比控制在3000左右。
4、吹脫時(shí)間
減小吹脫時(shí)間，有利于加快反應(yīng)速度，提高處理量，減少設(shè)備的容積。徐穎采用吹脫法處理垃圾滲濾液，吹脫段pH值為11，氣液比在2000～2300，吹脫時(shí)間9h，反應(yīng)條件達(dá)到佳吹脫效率才達(dá)到52.0%。盧平等采用吹脫—缺氧—兩級(jí)好氧工藝處理垃圾滲濾液，垃圾滲濾液取自香港某垃圾填埋場(chǎng)，氨氮濃度1400mg/L，pH值為9.5，吹脫時(shí)間12h，經(jīng)吹脫后氨氮去除率為60%。傅金祥等采用吹脫法垃圾滲濾液，進(jìn)水氨氮濃度1800mg/L，佳pH值為11，佳氣液比為360∶1，空氣量為3.0L/min，吹脫時(shí)間為1h，去除效率可達(dá)88.75%。由此可看出處理相同的廢水佳吹脫時(shí)間也相差很大，可能是因?yàn)椴捎玫奶盍喜煌?、裝置設(shè)計(jì)的合理性等原因造成，吹脫處理后能夠很好地進(jìn)行后續(xù)處理和控制運(yùn)行成本。
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