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第十章 其他相转移分离法 第一节 吹脱、汽提法 吹脱和汽提都属于气-液相转移分离法。即将气体(载气)通入废水中，使之相互充分接触，使废水中的溶解气体和易挥发的溶质穿过气液界面，向气相转移，从而达到脱除污染物的目的。常用空气或水蒸气作载气，习惯上把前者称为吹脱法，后者称为汽提法。 水和废水中有时会含有溶解气体。例如用石灰石中和含硫酸废水时产生大量CO2；水在软化脱盐过程中经过氢离子交换器，产生大量CO2；某些工业废水含有H2S，HCN、NH3、CS2及挥发性有机物等。这些物质可能对系统产生侵蚀，或者本身有害，或对后续处理不利，因此，必须分离除去。产生的废气根据其浓度高低，可直接排放、送锅炉燃烧或回收利用。 将空气通入水中，除了吹脱作用以外，还伴随充氧和化学氧化作用，例如 。 一、吹脱法 吹脱法的基本原理是气液相平衡相传质速度理论。在气液两相系统中，溶质气体在气相中的分压与该气体在液相中的浓度成正比。当该组分的气相分压低于其溶液中该组分浓度对应的气相平衡分压时，就会发生溶质组分从液相向气相的传质。传质速度取决于组分平衡分压和气相分压的差值。气液相平衡关系和传质速度随物系、温度和两相接触状况而异。对给定的物系，通过提高水温，使用新鲜空气或负压操作，增大气液接触面积和时间，减少传质阻力，可以达到降低水中溶质浓度、增大传质速度的目的。 吹脱设备一般包括吹脱池(也称曝气池)和吹脱塔。前者占地面积较大，而且易污染大气，对有毒气体常用塔式设备。 1．吹脱池 依靠池面液体与空气自然接触而脱除溶解气体的吹脱池称自然吹脱池，它适用于溶解气体极易挥发，水温较高，风速较大，有开阔地段和不产生二次污染的场合。此类吹脱池也兼作贮水池，其吹脱效果按下式计算： (10—1) 式中 t——废水停留(吹脱)时间，min； c1、c2——分别为气体初始浓度和经过t后的剩余浓度，mg/L； h——水层深度，mm； D——气体在水中的扩散系数，cm2/min。 O2、H2S、CO2和Cl2的扩散系数分别为1.1×10-3，8.6×10-4，9.2×10-4和7.6×10-4cm2/min。 由上式可知，欲获得较低的c2，除延长贮存时间外，还应当尽量减小水层深度，或增大表面积。 为强化吹脱过程，通常向池内鼓入空气或在池面以上安装喷水管，构成强化吹脱池。其吹脱效果按下式计算 (10—2) 式中 S——气液接触面积，m2； V——废水体积，m3； β——吹脱系数，其值随温度升高而增大，25℃时，H2S、SO2、NH3、CO2、O2和H2的吹脱系数分别为0.07、0.055、0.015、0.17、1和1。 喷水管安装高度离水面1.2～1.5m。池子小时，还可建在建筑物顶上，高度达2～3m。为防止风吹损失，四周应加挡水板或百叶窗。喷水强度可采用12m3/m2.h。 国内某维尼纶广的酸性废水经 石灰石滤料中和后，废水中产生大量的游离CO2，pH4.2～4.5，不能满足生物处理的要求，因此，中和滤池的出水经预沉淀后，进行吹脱处理。吹脱池为一矩形水池，见图10-1，水深1.5m，曝气强度为25～30m2/m2.h，气水体积比为5，吹脱时间为30～40min。空气用塑料穿孔管由池底送入，孔径10mm，孔距5cm。吹脱后，游离CO2由700mg/L降到120～140mg/L，出水pH达6～6.5。存在问题是布气孔易被中和产物CaSO4堵塞、当废水中含有大量表面活性物质时，易产生泡沫，影响操作和环境。可用高压水喷射或加消泡剂除泡。 2．吹脱塔 为提高吹脱效率，回收有用气体，防止二次污染，常采用填料塔、板式塔等高效气液分离设备。 填料塔的主要特征是在塔内装置一定高度的填料层，废水从塔顶喷下，沿填料表面呈薄膜状向下流动。空气由塔底鼓入，呈连续相由下而上同废水逆流接触。塔内气相和水相组成沿塔高连续变化，系统如图10-2所示。 板式塔的主要特征是在塔内装置一定数量的塔板，废水水平流过塔板，经降液管流入下一层塔板。空气以鼓泡或喷射方式穿过板上水层，相互接触传质。塔内气相和水相组成沿塔高呈阶梯变化。泡罩塔和浮阀塔的构造示意见图10-3。 吹脱塔的设计计算同吸收塔相仿，单位时间吹脱的气体量，正比于气液两相的浓度差(或分压差)和两相接触面积，即