高浓度氨氮废水处理工艺简析 5页

高浓度氨氮废水（废液）处理工艺简析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及各工厂车间生产过程中使用氨水的残液或氨吸收液。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[1]。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。就行业内的技术发展形势及经济适用情况看目前主要采用吹脱法加深度处理工艺结合的办法比较多，并且技术成熟，运行成本较低，可操作性较高。　　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：　　NH4++OH-NH3+H2O（1）n　　氨与氨离子之间的百分分配率可用下式进行计算：　　Ka=Kw/Kb=（CNH3·CH+）/CNH4+（2）　　式中：Ka———氨离子的电离常数；　　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。　　表1不同pH、温度下氨氮的离解率%pH20℃30℃35℃9.02550589.560808310.080909311.0989898n　　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。　　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。　　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：（L/V）泛＜（L/V）＜（L/V）amx（7）　　　　3吹脱工艺的应用吹脱法主要用于高浓度氨氮废水（废液）处理。n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。有些高浓度废水氨氮含量可达到5000mg/L以上，经吹脱处理后，仍含有较高的氨。因而经常采用吹脱法与其它工艺相结合的办法来处理以达到彻底处理氨氮废水的目的。主要有吹脱法+生物法；吹脱法+折点加氯法；吹脱法+化学沉淀法；吹脱法+膜过滤；吹脱法+氟石法。采用何种工艺及可根据实际废水污染物质决定。吹脱法+生物法：此法主要适用于废水中除了氨氮污染源外还含有COD污染源的废水，如填埋场的垃圾渗滤液，除了氨氮之外COD含量很高，可生化性很强。因此吹脱法把大量氨氮去除后可采用厌氧好氧的工艺深入除了氨氮及COD。吹脱法+折点氯化法：此法主要适用于工业高浓度废水（废液），如车间使用氨水或氨水吸收液，氨氮含量很高，经吹脱法处理后仍无法直接达标，但含量已不是很高，因此可以考虑向吹脱法出水中投加氯或次氯酸钠，用其极强的氧化性把废水中的残余氨氮直接氧化为氮气或硝酸盐或亚硝酸盐类。氮气及硝酸盐或亚硝酸盐类均已不属污染源类，因此废水得以达标排放。吹脱法+化学沉淀法：此法主要适用于工厂车间费氨水或氨水吸收液的去除，主要的要求是工厂在排放废氨水或氨水吸收液的同时车间有废磷酸排放。氨氮和磷酸根离子和nMg离子在一定比例下可以直接生成磷酸铵镁沉淀。沉淀析出后送至填埋场填埋处理即可。由于投加量较大，因此主要是作为深度处理氨氮废水使用。吹脱法+膜过滤：此法在理论上适用于任何行业的氨氮废水，但其运行成本高，实际操作中由于膜破裂导致氨氮泄露的事件也经常发生，因此就目前形势看，膜过滤实际还不是很成熟，但可以作为一个氨氮废水处理的研究课题及方向。吹脱法+氟石法：此法适用于任何行业的高浓度氨氮废水，但由于其投加氟石后必须设置氟石再生成板块而导致其运行成本及投资占地都较大，因而其主要用于氨氮废水排放量很大的工厂车间排放氨氮废水。吹脱法用于处理高浓度氨氮废水具有流程简单、处理效果稳定、基建费和运行费较低等优点，实用性较强。采用与生物法、氯化法等方法相结合的工艺能很好解决吹脱处理后废水中氨氮的含量仍然无法满足排放要求这一问题。就目前形势看，如何使氨氮废水（废液）处理后回用避免二次污染是未来的一个发展方向。袁健2012-12-19