高氨氮預(yù)處理技術(shù)去除氨氮——吹脫法

氨氮廢水的處理方法主要有汽提法、生化法、離子交換法、斷點(diǎn)氯化法和磷酸銨鎂沉淀法。目前，國(guó)內(nèi)大多采用生化法和汽提法，而國(guó)外大多采用生化法和磷酸銨鎂沉淀法。吹脫法主要用于處理中高濃度大流量氨氮廢水。吹脫的氨可以回收利用，但存在易結(jié)垢、低溫氨氮去除率低、吹脫時(shí)間長(zhǎng)、二次污染、出水氨氮濃度高等缺點(diǎn)。因此，明確影響排污方式的關(guān)鍵因素，提高氨氮去除率，對(duì)控制氨氮處理成本、控制水污染、實(shí)現(xiàn)城市可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

一、吹脫原理

汽提方法的基本原理是利用廢水中氨氮和其他揮發(fā)性物質(zhì)的實(shí)際濃度與平衡濃度之間的差異。空氣汽提在堿性條件下使用。隨著氣提過(guò)程中氣體的連續(xù)排放，氣相中氨氣的濃度發(fā)生變化，因此在這種情況下實(shí)際濃度總是低于平衡濃度。z后，廢水中溶解的氨不斷通過(guò)氣液界面除去廢水中的NH3-N，通常使用空氣作為載體。

氨汽提是一個(gè)傳質(zhì)過(guò)程。驅(qū)動(dòng)力來(lái)自空氣中氨的分壓和對(duì)應(yīng)于廢水中氨濃度的平衡分壓之間的差異。液體表面氣體成分的分壓和液體中的濃度符合亨利定理，即成正比。這種方法也被稱為“氨分析法”，分析速率與溫度和氣液比有關(guān)。“汽提法”的基本原理是氣液平衡和傳質(zhì)速率理論。廢水中的氨氮通常以銨離子(NH4)和游離氨(NH3)的平衡狀態(tài)存在

當(dāng)酸堿度為中性時(shí)，氨氮主要以銨離子(NH4)的形式存在。當(dāng)酸堿度為堿性時(shí)，氨氮主要以游離氨(NH3)的狀態(tài)存在。吹脫法是在沸水中加入堿，調(diào)節(jié)酸堿度至堿性，先將廢水中的NH4轉(zhuǎn)化為NH3，然后通入蒸汽或空氣進(jìn)行解吸，將廢水中的NH3轉(zhuǎn)化為氣相，從而去除水中的NH3-N。常用空氣或蒸汽用作載氣，前者稱為空氣汽提，后者稱為蒸汽汽提。

二、優(yōu)缺點(diǎn)

三、影響因素

缺點(diǎn):進(jìn)水和出水需要調(diào)節(jié)酸堿度。如果酸吸收吹出的氨氣不隨空氣進(jìn)入大氣，會(huì)造成二次污染，高硬度廢水會(huì)有嚴(yán)重結(jié)垢。

4、吹脫時(shí)間

010-59000

常用包裝包括紙蜂窩、拉西環(huán)、聚丙烯保齡球環(huán)、聚丙烯多面體空心球等。廢水被提升到填料塔的頂部，并分配到填料的整個(gè)表面。水通過(guò)填料向下流動(dòng)，并與氣流反向流動(dòng)。在廢水離開(kāi)塔之前，氨組分被部分汽提，但是進(jìn)水的酸堿度需要保持不變。空氣中氨的分壓隨氨脫除程度的增加而增加，隨氣水比的增加而降低。影響吹脫法去除氨氮廢水的主要因素有酸堿度、溫度、氣液比/吹脫深度、吹脫時(shí)間等。

(1)水中氨氮的酸堿度主要存在于氨離子(NH4)和游離氨(NH3)保持平衡的狀態(tài)。平衡方程式如下:

nh4hnh3h2o(1)

方程式

有兩個(gè)因素影響氨從水到大氣的轉(zhuǎn)移: ，水-空氣界面的表面張力；其次，界面處氨濃度的差異具有小的表面張力，并釋放出大量氣態(tài)氨。如果形成水滴，氣態(tài)氨轉(zhuǎn)移的增加將很小。因此，水滴的重復(fù)形成有助于氨汽提。

水和大氣中氨氮濃度的差異是氣態(tài)氨轉(zhuǎn)移的驅(qū)動(dòng)力。為了降低水滴周圍環(huán)境中氨氮的濃度，空氣快速必須循環(huán)，水滴與含有低濃度氣態(tài)氨的空氣攪拌，這有助于加速氨的釋放。

對(duì)于一定量的廢水，增加氣體量會(huì)增加傳質(zhì)的驅(qū)動(dòng)力，這有利于氨氮的去除。但是，如果氣體體積太大，氣體速度太高，會(huì)影響廢水沿填料的正常流動(dòng)，甚至阻止其向下流動(dòng)，從而導(dǎo)致溢流。因此，對(duì)于一定量的廢水，較小的液氣比受淹沒(méi)率控制。然而，當(dāng)進(jìn)水很小時(shí)，會(huì)消耗大量的能量，所以一般的氨氮汽提工藝將氣液比控制在3000左右。

010-59000

減少吹掃時(shí)間有利于加快反應(yīng)速度，增加處理能力，減少設(shè)備體積。徐瑩采用吹脫法處理垃圾滲濾液。吹脫段的酸堿度為11，氣液比為2000 ~ 2300，吹脫時(shí)間為9h。反應(yīng)條件達(dá)到52.0%的吹脫效率。魯平采用汽提-缺氧-兩級(jí)好氧處理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)，氨氮濃度為1400毫克/升，酸堿度為9.5，汽提時(shí)間為12h，汽提后氨氮去除率為60%。傅金祥等人使用鼓風(fēng)法去除垃圾滲濾液。進(jìn)水氨氮濃度為1800毫克/升，酸堿度為11，氣液比為360∶1，風(fēng)量為3.0升/分鐘，鼓風(fēng)時(shí)間為1h，去除率可達(dá)88.75%。由此可見(jiàn)，同一廢水處理的排污時(shí)間也有很大差異，這可能是由不同填料和裝置設(shè)計(jì)的合理性造成的。吹脫處理后，后續(xù)處理和運(yùn)行成本可以得到很好的控制。