氨氮去除工艺-吹脱法

氨氮去除工艺-吹脱法

氨氮是以游离氨和铵离子形式存在于水中的氮，水中的氨氮来源有很多，除生活污水和垃圾渗滤液外，还来源于钢铁、炼油、化肥、鞣革、石油化工、玻璃制造、饲料生产等工业废水的排放。

氨氮是导致水体富营养化的主要因素，会引起水体中的藻类及微生物大量繁殖，使水体中的溶解氧急剧下降，导致鱼类及其他水生生物缺氧死亡，对水质造成严重影响。

一、吹脱法定义

吹脱法用于脱除污水中溶解气体和某些极易挥发的溶质的一种气液相转移分离方法。其过程是:将空气通入污水中，使其与污水充分接触，污水中的溶解气体和挥发性的溶质便穿过气液界面，进入空气相，从而达到脱除溶解气体的目的。 

吹脱法用于脱除废水中氨氮，即将气体通入水中，使水中溶解的游离氨穿过气液界面气相转移，从而达到脱除氨氨的目的。常用空气作载体(若用水蒸气作载体则称汽提)。 

二、脱的基本原理

吹脱法的基本原理是气液相平衡及传质速度理论，在气液两相体系中，其气液相平衡关系符合亨利定律。

基本原理：主要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，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。

废水中的NH3-N通常以铵离子（NH4+）和游离氨(NH3)的状态把持平衡而存在的：

NH4++OH?NH3+H2O

当PH为中性时，NH3-N主要以铵离子（NH4+）形式存在，当PH值为碱性，NH3-N主要以游离氨（NH3）状态存在吹脱法是在沸水中加入碱，调节PH值至碱性，先将废水中的NH4+转化为NH3，然后通入蒸汽或空气进行解吸，将废水中的NH3转化为气相，从而将NH3-N从水中去除。

三、吹脱工艺的优缺点

优点：

1、工艺简单、效率高、投资省；

2、吹脱法除氨，去除率可达60%~95%，处理效果稳定；

3、基建费和运行费用相对较低；

4、可处理高浓度含氨废水。

缺点：

1、当环境温度低于0℃氨吹脱塔无法运行，且吹脱塔填料上易结垢；

2、此法不能处理硝态氮，由于空气吹脱需在碱性条件下进行，需要消耗一定的碱，并将产生排水pH值升高的二次污染问题和增加废水中溶解性固体含量；

3、气温低时吹脱效率低，填料结垢往往严重干扰运行，且吹脱出的氨对环境产生二次污染。 

四、吹脱的装置

废水中脱氮常用的吹脱设备有曝气吹脱池、空气吹脱塔以及蒸汽蒸馏塔，采用装置的不同也将影响氨吹脱的效果，这几种吹脱装置的特性比较见下表：

 

 

五、吹脱的影响因素

在吹脱过程中，影响吹脱的因素有很多，主要的工艺因素有pH 值、温度、水力负荷和气液比等，此外与塔的类型、高度及填料也有关系。 

1)温度

在一定压力下，气体在废水中的溶解度随温度升高而降低，因此，升高温度对吹脱废水中的氨氦是有利的。 

2)气液比

气液比：指空气（蒸汽）和吹脱对象（含氨废水）的体积比。

气量过少，气液接触不够:气量过多，不经济，还会造成液泛现象，破坏正常操作。气液比、喷淋密度等操作条件是影响吹脱效率的主要因素之一。

吹脱氨所需的理论气液比，20℃为2280m3/m3,相当于1.83mol空气：1 mol水。但据试验测试表明在20℃的水温、pH值大于9.0的条件下，为保证90%氨的去除率，气液比应为3590m3/m3。

3)pH值

在不同的pH值条件下，气体的存在状态不同。废水中的氨氮大

多以铵离子(NH4})和游离氨(NH{3)形式存在，当pH值升高时， 废水中游离氨的比率增大。为了提高NH3-N的脱除效率，必须使pH 值提高到废水中的铵离子都转变为游离氨的数值上。

当废水的pH值升高到11左右时，水相中的氨氮几乎全部以NH3的形式存在，此时若加以搅拌，进行曝气，空气吹脱等物理作用可促使氨气从水相向气相的转移。

但若pH值超过10.5时，pH值的增加对氨氮的去除率增加影响甚微。氨吹脱工艺一般在废水中投加石灰控制pH值在10.5~11.5范围内。

废水pH值的高低对吹脱塔中水垢的形成有明显影响。为了减少吹脱塔的水垢生成，废水pH值不宜控制过高，通常在10.5左右。通常在吹脱塔进水中加入抑制结垢的聚合物也可以减少吹脱塔填料上的结垢现象。 

当pH值大于10时离解率在80%以上，当pH值达11时离解率高达98%且受温度的影响甚微。

4)水力负荷

水力负荷过大和过小都不利于废水中NH3-N的脱除。试验表明， 当水力负荷在1.82~5.72m3/(m2?h)范围内，氨的吹脱效率变化甚小。设计氨吹脱塔的水力负荷值常取2.4~7.2m3/(m2?h)。 

5)其他因素

污水中油类物质会阻碍气体的析出，而且会阻塞填料，影响吹脱的正常进行。此外，填料吹脱塔塔体大，传质效率不如筛板塔， 当废水中悬浮物较多时易发生堵塞现象。塔的高度取决于所选用的填料，也影响着氨的去除率。