吹脱法处理高氨氮废水关键因素研究进展.docVIP

PAGE PAGE 1 吹脱法处理高氨氮废水关键因素研究进展 　　摘要：指出了近年来随着我国工业废水排放量增大，氨氮引起的水污染事件频发，急切需要经济有效的脱氮技术，以提高脱氮效率、减缓水体富营养化，介绍了吹脱法处理高氨氮废水的内在机理，讨论了pH值、温度、气液比、吹脱时间等因素与吹脱效率之间的关系，提出了当前应当改进的方向，为提高吹脱法处理高氨氮废水去除率提供参考。 　　关键词：吹脱法；高氨氮废水；影响因素 　　中图分类号：X703.1文献标识码：A文章编号2013　　摘要：指出了近年来随着我国工业废水排放量增大，氨氮引起的水污染事件频发，急切需要经济有效的脱氮技术，以提高脱氮效率、减缓水体富营养化，介绍了吹脱法处理高氨氮废水的内在机理，讨论了pH值、温度、气液比、吹脱时间等因素与吹脱效率之间的关系，提出了当前应当改进的方向，为提高吹脱法处理高氨氮废水去除率提供参考。 　　关键词：吹脱法；高氨氮废水；影响因素 　　中图分类号：X703.1文献标识码：A文章编号2013　　1引言 　　2010年我国工业废水排放量为658×108t，约占全国废水排放量的40%，其中氨氮废水为94×104t，去除率平均值为62%[1]。高浓度氨氮废水来源很多，并且排放量大、成分复杂、毒性强，如化肥、焦化、石油化工、铁合金、肉类加工和饲料生产、玻璃制造、垃圾渗滤液等行业排放的高浓度氨氮废水，一般氨氮浓度在200～6000mg/L，目前我国制药行业是氨氮排放最大的行业之一[2]。可见加强工业废水的治理势在必行，特别是氨氮废水的去除。另外，我国“十二五”期间污染物约束性指标中，氨氮排放总量控制目标要求比2010年减少10%。 　　常用的处理氨氮废水的方法主要有吹脱法、生化法、离子交换法、折点氯化法和磷酸铵镁沉淀（MAP）法等。目前，国内多采用生化法和吹脱法，国外则多采用生化法和磷酸铵镁沉淀法。吹脱法多用于处理中高浓度、大流量氨氮废水，吹脱出的氨可以回收利用，但有容易结垢、低温时氨氮去除效率低、吹脱时间长、二次污染、出水氨氮浓度仍偏高等缺点[3]，所以明确影响吹脱法的关键因素，提高氨氮去除率，对于氨氮处理成本控制、水污染得到控制、实现城市的可持续发展具有重要的意义。 　　2吹脱法的基本原理 　　吹脱法的基本原理是利用废水中所含的氨氮等挥发性物质的实际浓度与平衡浓度之间存在的差异，在碱性条件下使用空气吹脱，由于在吹脱过程中不断排出气体，改变了气相中的氨气浓度，从而使其实际浓度始终小于该条件下的平衡浓度，最终使废水中溶解的氨不断穿过气液界面，使废水中的NH3-N得以脱除，常以空气作为载体。氨吹脱是一个传质过程，推动力来自空气中氨的分压与废水中氨浓度相当的平衡分压之间的差，气体组份在液面的分压和液体内的浓度符合亨利定理[4]，即成正比关系。此法也叫“氨解析法”，解析速率与温度、气液比有关。 　　吹脱法一般采用吹脱池（也称“曝气池”）和吹脱塔两类设备。但吹脱池占地面积大，而且易污染周围环境，所以有毒气体的吹脱都采用塔式设备。塔式设备中填料吹脱塔主要特征是在塔内装置一定高度的填料层，使具有大表面积的填充塔来达到气—液间充分接触。常用填料有纸质蜂窝、拉西环、聚丙烯鲍尔环、聚丙烯多面空心球等。废水被提升到填充塔的塔顶，并分布到填料的整个表面，水通过填料往下流，与气流逆向流动，废水在离开塔前，氨组份被部分汽提，但需保持进水的pH值不变。空气中氨的分压随氨的去除程度增加而增加，随气水比增加而减少。影响吹脱法处理氨氮废水去除率主要是pH值、温度、气液比/吹脱水位深度、吹脱时间等因素。 　　国内外进行吹脱实验，一般采用的实验装置如图1所示。 　　图1空气吹脱法实验装置 　　3影响吹脱法去除效率的关键因素 　　3.1pH值对吹脱效率的影响 　　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，吹脱效率与水中游离氨含量直接相关。其平衡关系式如下： 　　NH4++OH-NH3+H2O 　　该反应是一个可逆反应，当pH值升高，平衡向右移动，游离氨的比例增大，当pH值为11左右时，游离氨大致占90%。根据水的离子积为常数的原理，即[H+][OH-]=Kw为一常数，pH值是影响游离氨在水中百分率的主要因素。 　　周明罗[5]利用吹脱法处理实验室自制浓度氨氮为3000mg/L，吹脱升高效率随pH值而不断增大；当pH值小于10时，氨氮去除率从22.6%上升到75.8%；当pH值从10升高11，去除率增大到93.5%，增大幅度变小；当pH值大于11时，变化趋于平缓。李瑞华[6]采用氨吹脱工艺处理焦化厂废水氨氮浓度90～700mg/L实验，发现碱的投加量在1L废水15～30mmoL，