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吹脫法處理高氨氮廢水
閱讀：151 發(fā)布時間：2022-7-2氨氮廢水處理常用的方法有汽提法、生化法、離子交換法、折點氯化法和磷酸銨鎂沉淀法。目前國內(nèi)主要采用生化法和汽提法，國外主要采用生化法和磷酸銨鎂沉淀法。汽提法主要用于處理中、高濃度、大流量氨氮廢水。剝離后的氨氣可循環(huán)利用，但存在結(jié)垢容易、低溫脫氨氮效率低、剝離時間長、二次污染、出水氨氮濃度高等缺點。因此，澄清了影響汽提方法的關(guān)鍵因素，提高了氨氮的去除率。控制氨氮處理成本，控制水污染，實現(xiàn)城市可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。
一、吹脫原理
剝離方法的基本原理是利用廢水中所含的氨氮等揮發(fā)性物質(zhì)的實際濃度與平衡濃度之間的差異，并在堿性條件下使用空氣進行汽提，因為氣體在此期間連續(xù)排出。剝離過程，氣體改變。氣相中氨的濃度使得實際濃度總是低于在該條件下的平衡濃度，最后溶解在廢水中的氨不斷地通過氣 - 液界面，使得NH3-N在通常用空氣去除廢水。作為載體。
氨汽提是一種傳質(zhì)過程。驅(qū)動力來源于空氣中氨分壓與廢水中氨濃度平衡分壓之差。氣體組分在液位的分壓和液體中的濃度符合亨利定理，即比例關(guān)系。這種方法也稱為“氨分析法"。分析速率與溫度和氣液比有關(guān)。
吹脫法的基本原理是氣液平衡理論和傳質(zhì)速率理論.廢水中的NH3-N通常以銨態(tài)(NH4)和游離氨(NH3)的形式存在.
當pH為中性時，NH3-N主要以銨離子(NH4 +)的形式存在。當pH為堿性時，NH3-N主要處于游離氨(NH3)的狀態(tài)。剝離方法是在沸水中加入堿以調(diào)節(jié)pH。該值為堿性，廢水中的NH4 +首先轉(zhuǎn)化為NH3，然后通過蒸汽或空氣解吸，將廢水中的NH3轉(zhuǎn)化為氣相，從而從水中除去NH3-N。常用的空氣或水蒸氣作為載氣，前者稱為空氣吹脫，后者稱為蒸汽吹脫。
二、優(yōu)缺點
優(yōu)點：吹脫法用于處理高濃度氨氮廢水具有流程簡單、處理效果穩(wěn)定、基建費和運行費較低等優(yōu)點，實用性較強。
缺點：進出水需要調(diào)整PH、如果沒有酸性吸收吹脫出來的氨氣隨空氣進入大氣引起二次污染、硬度高的廢水結(jié)垢嚴重。
三、影響因素
剝離方法通常使用兩種類型的設(shè)備：吹離罐(也稱為“曝氣池")和吹離塔。但是，排污池面積大，容易污染周圍環(huán)境，因此使用塔式設(shè)備吹掉有毒氣體。塔式設(shè)備中填料汽提塔的主要特點是在塔內(nèi)安裝一定高度的填料層，使填料塔表面積大，實現(xiàn)氣液充分接觸。
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表面，水通過填料往下流，與氣流逆向流動，廢水在離開塔前，氨組份被部分汽提，但需保持進水的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pH值高時，平衡向右移動，游離氨的比例較大，當pH 值為11 左右時，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行計算：
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。
從公式(2)可以看出，pH值是影響水中游離氨含量的主要因素之一。此外，溫度也影響反應(yīng)式(1)的平衡。溫度升高，平衡向右移動。表1給出了不同條件下氨氮分解速率的計算值。表中數(shù)據(jù)表明，當pH值大于10：00時，分解率在80%以上，當pH值達到11：00時，分解率高達98%，對溫度的影響較小。
(3)氣液比
氣液比：指空氣(蒸汽)和吹掃物(包括氨廢水)的體積比。
影響氨從水向大氣轉(zhuǎn)移的因素有兩個：一個是水-空氣界面的表面張力;另一個是氨濃度差界面的表面張力最小，氣體氨釋放量。如果形成水滴，則氣氨輸送量的增加將非常小。因此，反復(fù)形成水滴有利于氨的去除。
氨氮在水和大氣中的濃度差異是氣態(tài)氨遷移的驅(qū)動力。為了將液滴周圍環(huán)境中的氨氮濃度降到，必須對空氣進行快速循環(huán)，并在低濃度的空氣中攪拌液滴，有利于加快氨的釋放。
對于確定的廢水量，增加氣體量，傳質(zhì)驅(qū)動力相應(yīng)增加，這有利于氨氮的去除。但是，如果氣體體積過大而氣體速度過高，則會影響廢水沿填料的正常流動甚至流下，這將引起溢流現(xiàn)象。因此，對于一定量的廢水，液氣比由液淹率控制;然而，當水流入量小時，消耗大量能量，因此氨 - 氮氣汽提過程通常將氣液比控制在約3000。
4、吹脫時間
減少排污時間有利于加快反應(yīng)速度，提高處理能力，減少設(shè)備體積。徐英采用剝離法處理垃圾滲濾液。汽提段的pH值為11，氣液比在2000～2300之間，汽提時間為9小時。剝采效率為52.0%。采用吹缺氧兩段好氧工藝處理滲濾液。垃圾滲濾液取自香港的一個垃圾填埋場。氨氮濃度為1400mg/L，pH值為9.5，吹掃時間為12小時，氨氮去除率為60%。傅金祥等采用剝離法處理垃圾滲濾液。進水氨氮濃度為1800mg/L，pH值為11，氣液比為360:1，風量為3.0L/min，汽提時間為1h，去除效率可達88.75%。由此可見，同一廢水處理的吹掃時間也存在很大差異，可能是由于填料的不同、裝置設(shè)計的合理性等原因。經(jīng)過吹氣處理后，可以很好地控制后續(xù)處理和運行成本。