高浓度氨氮废水解决试验设备及办法

随着我国经济的高速发展,产生了大量高浓度氨氮废水。工业含氨氮废水的大量排放,导致水体中氨氮大量富集,并引起水体的富营养化与恶化,不仅严重影响了人们的正常生活,甚至危害了人们的身体健康,社会影响巨大。

目前,氨氮废水处理技术主要有离子交换法〔1〕､膜分离法〔2〕､空气吹脱法〔3〕､化学沉淀法〔4〕､折点氯化法〔5〕､电渗析法〔6〕､化学氧化法〔7〕､电化学氧化法〔8〕､催化氧化法〔9-10〕､超声波法〔11〕､微波法〔12〕及生物法〔13-14〕等。其中吹脱法是应用广且成熟､有效的技术。吹脱法工艺简单､操作简便､处理效果稳定,尤其适宜于高浓度氨氮废水的预处理。目前工业上广泛采用的传统吹脱法,气液比一般需控制在(3 000~5 000)∶1,吹脱率通常<90%,能耗高,出水难以满足后续生化处理的要求,且存在二次污染。部分学者采用提高废水温度或延长吹脱时间来获得较高的吹脱率〔3,15〕,但提高废水温度或延长吹脱时间无疑会增加能耗。为此笔者通过对氨氮吹脱塔结构和填料的改进和优化,强化了气液传质过程,在显著降低气液比的同时提高了氨氮吹脱率, 同时开发了一种新型循环再生复合酸氨吸收溶液,用于实现废水中氨的资源化。在实验基础上, 构建了一种新型高浓度氨氮工业废水吹脱预处理和氨资源化新工艺〔16〕。

1 实验装置及方法

1.1 废水来源

采用分析纯硫酸铵和蒸馏水配制氨氮品质浓度为500~8 000 mg/L 的各种模拟废水,进行各影响因素的优化试验; 并以某化工有限公司4 000 mg/L 的高浓度氨氮工业废水进行实际验证。

1.2 实验装置

实验装置见图1。

吹脱塔和吸收塔为D=50 mm 的有机玻璃管,内装约700 mm 高的θ 不锈钢环填料。传统吹脱塔多采用散堆填料或多级喷淋,存在壁流､沟流､填料比表面积小､气液接触面小等缺点,本研究采用高比表面积的θ 不锈钢环填料, 并用品质分数为5%的高锰酸钾酸液进行预处理,提高填料的浸润性;塔内填料分为3 段,高度分别是100､300､300 mm,设有3 个气液分布器,减少壁流和沟流的产生,改善气体和液体分布。解吸塔为D=30 mm 玻璃管,内装约300 mm高的θ 不锈钢环填料。第一级冷凝器采用自来水冷却,温度控制在约94 ℃,第二级冷凝器采用冰水冷却;氨氮废水和吸收液采用蠕动泵输送,吹脱塔氨氮废水进水量为0.5 L/h;氨氮废水和空气采用恒温浴加热。

1.3 实验方法

一定浓度的氨氮废水在调节罐内用固体NaOH调节pH 后,经加热器预热后进入吹脱塔顶部,经预热的空气由吹脱塔底部进入, 吹脱后的废水由塔底排入收集瓶。吹脱塔顶出来的吹脱气进入吸收塔底部,在塔内与塔顶进入的氨吸收液进行传质,吸收后的吹脱尾气由塔顶排出,吸收液循环使用。吸收液饱和后进入再生塔进行加热再生, 再生后的吸收液回到吸收液储罐循环使用; 再生塔出来的高浓度氨气经二级冷凝后可获得品质分数为10%以上的氨水。

1.4 分析方法

废水中氨氮分析按照《水质铵的测定蒸馏和滴定法》(GB 7478—1987)测定;气相氨先采用硼酸液吸收,再按GB 7478—1987 测定。

2 实验结果与讨论

2.1 吹脱实验

2.1.1 pH 对氨氮吹脱率的影响

根据不同pH 下废水中氨离子的电离率和相关文献报道〔17-20〕,将废水pH 控制在11 左右为佳。实验结果也表明,将吹脱出水pH 控制在11 左右可获得较佳的吹脱效果。当pH>11 时,废水中的氨氮主要以游离氨和氨水合物形式存在, 增大pH 对吹脱率影响不大。

2.1.2 温度对氨氮吹脱率的影响

西安迪奥环保科技有限公司