吹脱法处理高浓度氨氮废水试验

吹脱法处理高浓度氨氮废水试验

(蔡秀珍　李吉生　温俨)

摘要　本文就吹脱法处理高浓度氨氮废水试验过程,简述了试验技术路线与工艺流程,通过试验结果说明在碱性条件下,采用加温通空气吹脱处理高浓度氨氮废水,具有较好的处理效果,氨氮去除率可达95%以上,且无二次污染,工艺简单,操作简便,并对此法在生产中应用的可能性进行了探讨。

关键词　废水　氨氮　吹脱　处理

1.前言

太原市氨氮废水污染源主要来自太原化肥厂,该厂又主要来自纯碱车间生产废水,其废水中氨氮浓度平均在3000～4000mg/L,且流量大(100m3/h)。

氨氮废水处理有生物降解法,离子交换法,电渗析法、反渗透法、等效点氯化法等多种方法,但至今国内均未很好地推广应用于对高浓度氨氮废水的处理生产工艺。本文针对太原化肥厂纯碱车间高浓度氨氮废水采用吹脱法进行处理试验研究以及应用于生产的可能性作一论述。

2.吹脱法去除废水中氨氮的原理

在碱性条件下,大量空气与废水接触,使废水中氨氮转换成游离氨被吹出,以达去除废水中氨氮的目的。此法也叫氨解析法,解析速率与温度、气液比有关。气体组份在液面的分压和液体内的浓度成正比。解析时气膜总通量通常由下式表示:

G=K・F(Co-C)・t

式中:G:t时间内逸出液体的气体总量

Co:液体内气体的实际浓度

C:扩散达到平衡时浓度

F:传质面积

K:解析系数

3.实验技术路线与处理流程

3.1絮凝沉淀,比较几种絮凝剂的絮凝沉淀效果,去除废水中悬浮物(SS)杂质。

3.2加碱调节pH值,确定吹脱法处理最佳pH值范围。

3.3试验最佳吹脱温度和最佳气液比。

3.4对吹脱出氨气进行吸收试验,避免二次污染。

3.5处理工艺流程(见图1)

4.实验结果

4.1加入三种不同絮凝剂,废水中悬浮物(SS)去除率为82.7～92.8%,氨氮(NH3-N)去除率为

5.6～9.9%(表1)。

4.2在pH>10条件下,通空气吹脱试验, NH3-N总去除率为66%。(p.v.c吹脱柱 50mm、H2000mm内装卵石填料)(表2)

表1　絮凝沉淀试验结果

絮凝剂沉降速率SS(mg/L)N H3-N(mg/L)

种类(cm/min)原水浓度处理后浓度去除率%原水浓度处理后浓度去除率% 1# 1.0347.625.292.83380.283192.18 5.6

2#0.4347.633.390.43380.28--

3#0.5347.660.482.73380.283044.689.9

图1　处理工艺流程图

表2　吹脱处理试验结果

气流量G (ml /min )

水流量W (m l /min )

G /W 处理前N H 3-N (mg /l)

处理后NH 3-N (m g/l)

N H 3-N

去除率%N H 3-N

总去除率%

一次吹脱6984242913140.852450.7522二次循环140001*********.751647.893366

三次循环

15000

500

500

1647.89

1053.03

36

4.3取500ml 经予处理后废水,固定一定气液比,调节不同温度,分别通气20分钟试验,氨氮去除率随温度升高而增大,在50-80℃间增幅最大,当温度达80℃时,去除率可达100%。温度与氨氮去除率变化线见图2

4.4取500ml 经予处理后废水,固定一定温度,调节不同气量,分别通气20分钟试验,氨氮去除率随气液比增加而增加,气液比在25～85∶1之间去除率增幅最快,在气液比为135∶1时,去除率达98.2%

。

图2　吹脱法实验中温度与NH 3-N 去除率变化曲线 图3　吹脱实验气液比NH 3-N 去除率变化曲线

气液比与氨氮去除率变化曲线见图3。

4.5吹脱出的氨气用水进行一级吸收,用25%盐酸进行二级吸收,一级吸收率70%,二级吸收率14.8%,总吸收率85%。未吸收的尾气返回吹脱柱中。

4.6根据各项实验结果,确定了最佳实验条件后按工艺流程系统实验,氨氮去除率达95%以上,外排废水pH7-8。

5.讨论

5.1吹脱前废水pH调节是重要因素,当pH大于10时,废水中85%以上的氨氮可以以游离氨形式存在,有利于氨氮的去除。

5.2为使吹脱法去除废水中高浓度氨氮有较好的处理效果,其温度、气液比、吹脱时间均是重要技术参数。

5.3本法试验主要针对了纯碱生产外排废水,即属于高浓度氨氮废水污染源类,为便于此法应用于生产,降低处理费用,应尽量减少废水处理量及降低废水中氨氮含量,为此加强生产管理及采取相应措施是非常重要的环节。经调查纯碱生产如采取如下措施至少可减少50%的外排水量,杜绝或减少冒槽水;氯化铵离心机冲洗水回收作为系统母液用;碳化塔改用母液清洗并回收母液;调盐桶洗涤实现闭路循环,洗涤水回用于化盐;制氨过程外冷器清洗改用母液清洗并回收母液。另外泥渣综合利用或运离纯碱生产地点堆积,避免下雨冲刷增加废水中氨氮含量。

5.4吹脱法处理高浓度氨氮废水与其它方法比较,工艺流程简单,操作简便,去除效率高,吹脱出的氨气用盐酸吸收生成氯化铵可回用于纯碱生产作母液,也可根据市场需求,用水吸收生产氨水或用硫酸吸收生产硫酸铵副产品,未收尾气返回吹脱塔中。

5.5吹脱后外排废水温度较高,可与处理前沉清废水进行热交换,降低吹脱处理清蒸气耗量。吹脱法应用于纯碱生产氨氮废水处理,可利用纯碱车间锻烧炉散发出的蒸汽,以降低成本。

5.6采用氢氧化钠调节pH值,成本较高,采用氧化钙调节,将增加废渣排量,应进一步研究废渣综合利用途径。

5.7本法具有生产应用的可能性,可达较好治理效果,处理费用予估较其它方法低,关键是根据废水处理量、氨氮含量、各项技术参数,对主要设备吹脱塔设计的合理性。

5.8对高浓度氨氮废水采用絮凝沉淀,在碱性条件下,加温通空气吹脱法进行处理,氨氮去处率达95%以上,外排废水pH7-8,吹脱出的氨气易用水,盐酸、硫酸吸收,无二次污染,工艺简单,操作简便,易于推广应用,可通过中试进一步模索技术条件,应用于生产性高浓度氨氮废水的处理。

参考文献

1.《废水治理》清华大学出版社

2.《废水工程、处理、处理及回用》化学工业出版社

3.《废水工程〗期刊　治金工业出版社

4.《水处理工程理论与应用　中国建工业出版社

5.《纯碱生产工艺规程》太原化肥厂