吹脱法处理高氨氮废水

氨氮废水处理常用的方法有汽提法、生化法、离子交换法、折点氯化法和磷酸铵镁沉淀法。目前国内主要采用生化法和汽提法，国外主要采用生化法和磷酸铵镁沉淀法。汽提法主要用于处理中、高浓度、大流量氨氮废水。剥离后的氨气可循环利用，但存在结垢容易、低温脱氨氮效率低、剥离时间长、二次污染、出水氨氮浓度高等缺点。因此，澄清了影响汽提方法的关键因素，提高了氨氮的去除率。控制氨氮处理成本，控制水污染，实现城市可持续发展具有重要意义。

一、吹脱原理

剥离方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的差异，并在碱性条件下使用空气进行汽提，因为气体在此期间连续排出。剥离过程，气体改变。气相中氨的浓度使得实际浓度总是低于在该条件下的平衡浓度，最后溶解在废水中的氨不断地通过气 - 液界面，使得NH3-N在通常用空气去除废水。作为载体。

氨汽提是一种传质过程。驱动力来源于空气中氨分压与废水中氨浓度平衡分压之差。气体组分在液位的分压和液体中的浓度符合亨利定理，即比例关系。这种方法也称为“氨分析法”。分析速率与温度和气液比有关。

吹脱法的基本原理是气液平衡理论和传质速率理论.废水中的NH3-N通常以铵态(NH4)和游离氨(NH3)的形式存在.

当pH为中性时，NH3-N主要以铵离子(NH4 +)的形式存在。当pH为碱性时，NH3-N主要处于游离氨(NH3)的状态。剥离方法是在沸水中加入碱以调节pH。该值为碱性，废水中的NH4 +首先转化为NH3，然后通过蒸汽或空气解吸，将废水中的NH3转化为气相，从而从水中除去NH3-N。常用的空气或水蒸气作为载气，前者称为空气吹脱，后者称为蒸汽吹脱。

二、优缺点

优点：吹脱法用于处理高浓度氨氮废水具有流程简单、处理效果稳定、基建费和运行费较低等优点，实用性较强。

缺点：进出水需要调整PH、如果没有酸性吸收吹脱出来的氨气随空气进入大气引起二次污染、硬度高的废水结垢严重。

三、影响因素

剥离方法通常使用两种类型的设备：吹离罐(也称为“曝气池”)和吹离塔。但是，排污池面积大，容易污染周围环境，因此使用塔式设备吹掉有毒气体。塔式设备中填料汽提塔的主要特点是在塔内安装一定高度的填料层，使填料塔表面积大，实现气液充分接触。

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。

(1)PH

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。其平衡关系式如下：

NH4++OH?NH3+H2O (1)

式(1)受pH 值的影响，当pH值高时，平衡向右移动，游离氨的比例较大，当pH 值为11 左右时，游离氨大致占90%。

(2)温度

氨与氨离子之间的百分分配率可用下式进行计算：

Ka=Kw /Kb=(CNH3·CH+)/CNH4+ (2)

式中：

Ka—— —氨离子的电离常数;

Kw—— —水的电离常数;

Kb—— —氨水的电离常数;

C—— —物质浓度。

从公式(2)可以看出，pH值是影响水中游离氨含量的主要因素之一。此外，温度也影响反应式(1)的平衡。温度升高，平衡向右移动。表1给出了不同条件下氨氮分解速率的计算值。表中数据表明，当pH值大于10：00时，分解率在80%以上，当pH值达到11：00时，分解率高达98%，对温度的影响较小。

(3)气液比

气液比：指空气(蒸汽)和吹扫物(包括氨废水)的体积比。

影响氨从水向大气转移的因素有两个：一个是水-空气界面的表面张力;另一个是氨浓度差界面的表面张力最小，气体氨释放量最大。如果形成水滴，则气氨输送量的增加将非常小。因此，反复形成水滴有利于氨的去除。

氨氮在水和大气中的浓度差异是气态氨迁移的驱动力。为了将液滴周围环境中的氨氮浓度降到最低，必须对空气进行快速循环，并在低浓度的空气中搅拌液滴，有利于加快氨的释放。

对于确定的废水量，增加气体量，传质驱动力相应增加，这有利于氨氮的去除。但是，如果气体体积过大而气体速度过高，则会影响废水沿填料的正常流动甚至流下，这将引起溢流现象。因此，对于一定量的废水，最低液气比由液淹率控制;然而，当水流入量小时，消耗大量能量，因此氨 - 氮气汽提过程通常将气液比控制在约3000。

4、吹脱时间

减少排污时间有利于加快反应速度，提高处理能力，减少设备体积。徐英采用剥离法处理垃圾渗滤液。汽提段的pH值为11，气液比在2000～2300之间，汽提时间为9小时。最佳剥采效率为52.0%。采用吹缺氧两段好氧工艺处理渗滤液。垃圾渗滤液取自香港的一个垃圾填埋场。氨氮浓度为1400mg/L，pH值为9.5，吹扫时间为12小时，氨氮去除率为60%。傅金祥等采用剥离法处理垃圾渗滤液。进水氨氮浓度为1800mg/L，最佳pH值为11，最佳气液比为360:1，风量为3.0L/min，汽提时间为1h，去除效率可达88.75%。由此可见，同一废水处理的最佳吹扫时间也存在很大差异，可能是由于填料的不同、装置设计的合理性等原因。经过吹气处理后，可以很好地控制后续处理和运行成本。