氨氮废水物化处理.docx

氨氮废水物化处理基本原理废水中的nh3-n存在形态分nh4+与nh3两种，二者随ph值的变化而相互转化，其反应式如下：nh4+oh- nh3+h2o在不同ph条件下，水中nh3占总氨氮的比值见下表：（水温为25）ph =5 ph =6 ph =7 ph =8 ph =9 ph =10 ph =11 ph =120.0056% 0.0555% 0.5525% 5.26% 35.71% 84.74% 98.23% 99.82%在调整ph至11以上后，如何将nh3从液相中移出即克服nh3向溶解度方向迁移的推动力是氨氮去除效率的关键。一般吹脱法采用填料切割的方式用空气将氨吹出液相，由于气液平衡的限制，因而去除效率不高，尤其冬季气温低时无任何效果，且不宜用石灰调ph值，否则造成填料结垢堵塞，用naoh调ph值费用较大，运行成本过高。高分散除氨专利技术通过巨幅提高单位体积废水总表面积的方式大幅提高nh3从液相向气相迁移的总量，再用适量空气将nh3带出体系，因而以十分经济的方式高效率除氨，而且冬季运行效果良好。某省科学技术厅对高分散除氨进行了技术成果鉴定，技术达到了国际先进水平，并具有去除效率高、运行成本低、运行稳定可靠、可全天候运行等技术优势。工艺流程 碱、絮凝剂 氨回收系统 酸 氨氮废水ph调整池沉淀池高分散除氨器ph调节池排放或后续处理 污泥处理系统应用领域1、 石化、化工、农药、医药、钢铁、焦化等行业的中、高浓度氨氮废水的处理；2、 城市垃圾渗滤液氨氮的去除；3、 低浓度的氨氮废水除氨处理；性能参数?氨氮含量可降至15mg/l以下，也可根据项目要求，降至100mg/l等合适浓度范围；?含氨尾气排放达到国家环保要求；?对cod、bod均有一定程度的去除，减少后续生化处理负荷或达标排放。?对原水的氨氮没有严格要求，去除效果可达99%以上，处理级数根据原水水质及处理目标要求确定，可满足国家污水综合排放标准（gb87981996）的一级标准。技术特点（1） 氨氮去除效率高，可达99以上；（2）运行成本低，低于2000mg/l的氨氮废水吨水处理成本为24元；（3） 受温度影响小，全天候运行；（4） 操作稳定性好，运行维护简单；（5）适用范围广，各种浓度的氨氮废水均能很好处理。高分散氨氮吹脱塔attach70673/attach 本帖最后由 wangoolei 于 2007-11-6 00:47 编辑 附件: 您所在的用户组无法下载或查看附件 wangoolei 2007-11-1 15:57高分散去除溶液中氨氮的方法 一种经济有效的从溶液中分离去除氨氮的方法，可广泛应用于石化、钢铁、纺织等氨生产或使用氨产品或有氨氮废水排出的企业，也可用于市政污水及垃圾渗滤液的处理。在需要将氨从液相中分离的其它领域，本方法也有广泛的适用性。 背景技术 氨氮对于人类的危害是引起水体的富营养化，带来水体水质的恶化。而产生含氨氮废水的行业又特别的广泛。如石油化工的合成氨企业，催化剂厂，钢铁行业的焦化生产企业，及氨生产或使用氨产品的行业；同时有机物的厌氧发酵过程中也会产生氨氮，在城市生活污水、垃圾渗透滤液中也存在氨氮处理的问题。 根据含氨氮溶液的浓度与流量情况可分为下列几种工况： 类别 浓度范围mg/l 流量范围m3h 目前的处理方法 处理 效果 运行成本 典型行业 高浓度 10000 0-100 汽提法 好 高 合成氨厂的淡液蒸馏等 中高浓度 10000-200 0-500 吹脱法 不好 高且冬季水温低时基本无效果 合成氨厂、催化 剂厂等 低浓度 200 0-1000或更大 生物法 好 低 生活污水 现有的去除溶液中氨氮的方法很多，如交换法、吸附法、汽提法、吹脱法、电容法、电解法、液膜法、化学沉淀法、氧化法、氯化折点法、湿式氧化法和微生物法等等。涉及该主题的文献数千篇，专利文件数百篇。这些方法均有其优缺点与技术适用范围的局限性，大部分原理可行，而实际应用成本太高或工程上应用有问题，其真正在工业上应用的方法有以下几种；(1)汽提法；(2)生物法；(3)吹脱法。 高浓度的氨氮废水具有流量小、浓度高的特点，由于氨作为一种资源的可回收利用，加上水量小的特点，通常采用汽提的方法处理，即利用氨在不同温度下溶解度不同的原理，通过提高水的温度，把氨从液相中赶出，同时将氨气体回用或吸收制成铵盐产品，既变废为宝，又可抵消一部分处理费用，因而在合成氨工艺中排出的高浓度氨氮的废水通常采用汽提法处理。 低浓度的氨氮废水主要是生活污水等，具有低浓度大流量的特点，其nh3-n浓度通常在30-50mgl，一般采用生物脱氨氮工艺处理，由于污水中有碳源，因此处理成本及处理效果都还可以满足要求，但随着nh3-n浓度的提高，运行成本将大幅增加。因为去除1公斤氨氮需要473公斤02，而去除1公斤的bods只需要07-12公斤02，而氧气是靠曝气或鼓风供给，因而需要更高的能耗。工程经验表明，当污水中nh3-n上升至70mgl时，需要碳源浓度280mgl以上，而一般生活污水bod在150-250mgl，因而需要添加碳源(如甲醇)，从而导致处理成本的大幅增加。因此，用生物法处理一般希望nh3-n浓度在100mgl以下。需要指出的是，当nh3-n浓度超过150mgl时，常规的微生物生长将受到很大的抑制，因而去除效果较差，例如垃圾渗滤液nh3-n浓度在500-2500mgl左右或更高，采用生物法效果就很不理想，这也就是国内外垃圾渗滤难以处理的关键症结所在。 中高浓度废水主要来自垃圾渗滤液、石油化工等行业，具有中高浓度中等流量的特点。目前国内外尚无一种经济有效的处理方法。用汽提法、蒸汽耗量太大，回收氨的价值不高，有好的处理效果但经济性极差；用生化法处理既无技术可行性又无经济可行性，因此目前通常采用吹脱法进行处理。 吹脱法(见图1，吹脱工艺流程图)是用于脱除水中溶解氨气，即将外供气体(载气)通入吹脱塔内，使之与原水(吹脱前进水)充分接触，使水中溶解氨气穿过气液界面，向气相转移，从而达到脱除氨的目的，常用空气作为载体。吹脱法将原水加碱调ph至11以上，水中离子态铵nh4+转化为nh3分子，在吹脱塔内，原水分散颗粒状水滴或薄膜状水流，液相中nh3向气相中转移，再用鼓风机送入的空气将nh3带出吹脱塔。 吹脱塔是在塔内装置一定高度的填料层，原水从塔顶喷下，沿填料表面呈薄膜状或点滴状向下流动，空气由塔底鼓入，呈连续相由下向上与水逆流接触，塔内水相和气相沿塔高连续变化。吹脱法的缺点是除去效率低(常温下一般4060)，容易在塔内的填料中生成水垢堵塞水气通道，使吹脱效率降低，更换和清洗频繁。同时冬季水温较低情况下，由于nh3溶解度较高而使吹脱法去除效率非常低，若加热则运行成本就过高。一般吹脱法处理后的出水氨氮浓度在200-500mgl，未达到排放标准，所以还需要稀释后再结合生化法处理。由于其气水比太高，因此能耗就高，一般处理成本在11元m3以上。因而对于中高浓度含氨氮污水，目前国内外尚未开发一种经济高效的处理方法。虽然环保要求高，但在经济效益、社会效益与环境效益发生矛盾时，在发展中国家，经济发展需要以牺牲一定的环境效益为代价，因此大部分企业或直排承受罚款，或采取吹脱法貌似处理了而效果不佳，这并非我们的企业无心治理，实际原因是没有好的方法治理，技术水平限制了环境保护措施的实施。 英国申请专利gb2383034a(弃权)处理含氨液体的方法是：调碱液体从园柱体容器的中心成伞面状喷出，水流打到容器的壁上，空气或氮气从园柱体的切线方向进入使气液形成旋流状，气体从容器的上部出去，液体沿容器的壁内向下流出。该专利特别强调气流切线进入形成旋流状，容器一定要园柱体且体内无其他阻碍物。 本高分散技术去除溶液中氨氮的方法及其装置，具有去除效率高，费用低，维护量小的优点。 本方法的技术方案是：一种高分散去除溶液中氨氮的方法，用碱性物质调溶液的ph值，分散溶液使气液接触面增大，溶液中氨氮逸出液面进入气相中，脱去氨氮的分散雾粒重新聚集，其特征在于：用碱性物质(如石灰、氢氧化钠等)将原溶液的ph值调至10以上，经混合后加压，其特征是：通过液体分散器或喷咀将原溶液在气体中分散成雾状液粒。 如上所述的方法，其特征在于：雾状液粒的粒度在微米级甚至纳米级。在本法中，分散的粒度越细，除氨的效率越高，因此无论采取何种液体雾化技术，只要将液体分散成微米甚至纳米级雾粒，将十分有利于nh3向气相中的转移，从而大幅度提高氨氮的去除效率状向下流动，空气由塔底鼓入，呈连续相由下向上同水逆流接触，塔内水相和如上所述的方法，其特征在于：雾化直接在大气中完成；或在容器内完成，容器内通入载气，使容器内的气体流通，带走溶液中逸出的含氨气体，或抽真空的方式将分离出的nh3带出容器。外供气体有一个将分离出的nh3带出系统的功能。本方法的气体可以用空气或氮气，也可以是其他合适的气体物质；虽然采用了用气体将分离出的nh3带出系统的措施，但也可不用气体而采用抽真空等合适的方式将分离出的nh3带出系统，同样可取得良好的效果。 本方法的雾化装置的分散器或喷咀在大气中或在雾化室中的安装位置、喷雾的角度、以及多喷头的排列方式可根据需要随意调整。 本方法克服了现有除氨技术汽提法、吹脱法、生物法的大部分缺点，集多种优点于一身。首先本方法适用性强，高、中、低浓度都适用，而且不借助于其他方法可一直将氨氮处理到排放标准。其二，本方法在任意浓度下除去效率高。其三，对温度无严格要求，而吹脱法对温度是有严格要求的，特别在冬季不加热的情况下去除效果低，这就对生产造成很大困难。其四，本方法处理简单，它不是一种非常复杂的工艺，在工业上很容易应用。最后其生产成本低，除氨氮废水很大一部分费用来自调ph碱的消耗，汽提及吹脱调ph用碱一般多为naoh，很少用ca(oh)2(其成本是naoh成本的13)，这是由于ca(oh)2会造成堵塞塔内填料等一系列问题。而本方法反复实验中证明，用ca(oh)2调ph对生产工艺处理效果没有影响。 溶液中nh3有从液体表面逸出转移到气相中的倾向，最后达到一平衡，即nh3从水中转移到气相和nh3从气相回转到水相中速度相等。 在不平衡状态，液态中的nh3转移到气相中速度与液体的温度，气相中氨分压以及气液接触面积有关。在温度一定情况下，可采取降低气相中氨的分压和加大气液接触面的方法加快氨的逸出。为了达到提高去除率的目的，对于加大气液接触面，本方法采取使溶液高分散的“雾化法”来增大单位体积的液体总面积的办法来实现；对于降低气相中氨分压，本方法采取快速分离的“流通气体法”来实现。所以本方法的核心技术是高分散的“雾化法”，其二是快速分离的“流通气体法”。 与本方法原理近似的处理方法有吹脱法及英国申请专利gb2383034a，其基本原理是下列平衡： nh4+ + oh- = nh3(g)+h2o 在调ph情况下，使溶液中的nh4+转化成nh3，再通过nh3向气相的转移，用气体将氨移出体系。二者与本方法的显著不同之处在于，前者是采用低分散(液体分散为液膜或较大颗粒的液滴)，从而去除效率低，运行成本高，本方法采用的是高分散(雾化)，液相中nh3能有效的逃逸至气相，由于nh3的有效逃逸，液相中nh+更有效地向nh3转换，而液相中nh3的增加又更有效地促进nh3的逸出，因而去除效率更高。由于快速有效地实施了nh3迅速向气相的转移，因而所耗气体更小，因而经济性更高。 吹脱法虽然也有喷咀(又称水分布器)，但其作用仅仅是将进水均匀地分布在吹脱塔内的填料上，通过填料的破碎作用进一步将水分，喷咀出来的流体是液柱状或较大颗粒的点滴状，而不是本方法的雾状。吹脱塔喷咀一般采用反射i型，反射型及其他低水压喷咀，其水压一般在1kgcm2左右，出口水珠在毫米级，甚至以上。为增大气液接触面，吹脱法通过液体在填料表面反复切割形成液膜而实现的(液体是液膜或较大颗粒液滴而不是细小液粒)。英国申请专利gb2383034a方法也是将液体在筒体内产生液膜或点滴