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水处理设备-除氨塔

除氨氮原理

      以NH4+形态存在于水中的NH3-N很难从水中迁移到气相中来，而以NH3形态存在的NH3-N则较易迁移到气相中。NH3极易溶于水，其溶解度随着温度的升高而降低。0℃时，1体积水可溶约1200体积的NH3（g）；20℃时，1体积水可溶约700体积的NH3（g）。若把水加热到100℃时，NH3基本可从水中完全逸出。
      无论废水中的氨氮以铵盐或氢氧化铵的形态存在，都必须首先对废水进行pH调节，然后采用蒸汽或空气进行气/汽提，即将空气或蒸汽引入除氨塔底，以降低游离氨在水中的浓度，进而达到去除氨氮的目的。

      (1)调pH值
      将碱液加入废水中，使NH4+转化为游离NH3，即：
      NH4+ ＋ OH- == NH3  +  H2O
      上述反应中液相中的游离氨占总氨的比例与溶液的pH有关，根据计算，在25℃时，其比例如下表：

表2-2 不同pH时溶液中游离氨占总氨的百分数

不同pH时溶液中游离氨占总氨的百分数

     

 

      一般将pH调到11~12，随着NH3向气相迁移，液相pH有所下降。


      (2)降低废水中氨氮浓度
      无论采用空气气提还是采用蒸汽汽提，其目的都是为了降低废水中氨氮浓度。
      空气气提的原理是降低气相中的氨分压，因气体在液相中的溶解度与其上方的气相分压成正比，如果空气气提的同时，再将废水温度提高，则有利于提高空气气提的除氨效率，这是因为温度升高，气体在液相中的溶解度下降。

      蒸汽汽提的原理是气体在液相中的溶解度随温度的升高而下降。


      (3)回收分离出的氨
      为了使除氨过程不致产生二次污染，对脱除的氨必须予以回收。
      空气气提塔顶的含氨尾气须采用稀酸溶液进行吸收制成铵盐；而蒸汽汽提一般将塔顶的含氨蒸汽冷凝为15～20%的氨水，也可根据需要采用稀酸溶液进行吸收制成铵盐。

      三、常用的废水除氨氮技术
      介绍两种技术： 一是空气气提的吹脱除氨法

                            二是蒸汽汽提的汽提除氨法
      1.采用空气气提的吹脱除氨法
      常规吹脱工艺由于采用填料作为传质媒介，其气液接触方式为：气相为连续相、液相为分散相，由于气相中空气分压足够高，而氨分压极低，因而其传质的阻力在于游离氨从液相中逸出的速率和效率。因此，常规吹脱法为提高除氨效率，通常采用提高废水温度来弥补液相分散度不足的缺陷。
      常规吹脱工艺虽然具有工艺简单、易于操作等优点，但也存在很多不足：
      a)由于采用填料，不适于存在结垢倾向的物系；
      b)由于气水比高、风压高，因而运行成本高；
      c)去除效果受气温影响大等。

      2.采用蒸汽汽提的汽提除氨法
      蒸汽汽提工艺常用于较高浓度（＞500mg/l）的氨氮废水处理，仅采用一次汽提工艺即可将氨氮脱除至≤10mg/l，尤其适合于下列场合：
      a)当工厂能提供废热或富裕低压蒸汽；
      b)特别适合于回收氨水浓度≥15%的副产品，当需要回收铵盐时，需配置吸收或中和工艺。

      高效蒸汽汽提塔具有以下特点：
      ①本特殊塔板结构的新型汽提塔，采用空塔多级喷淋或特殊结构的板式塔，即使是有严重结垢倾向的系统，也能保证长周期稳定地运行；
      ②当采用多级空塔喷淋时，根据精馏分离原理，将提馏段与精馏段的液相分别进行循环，避免或减少物料返混而降低分离效率；气相从受液盘的升气管上升，与从液相分布器喷洒而下的微小液体颗粒进行传热、传质，液相的充分分散有效地提高了气-液相传热传质效率，加速了气液平衡的形成过程；
      ③当出塔废水要求处理到＜10mg/L时，提馏段需选用特殊结垢的板式塔，实践证明，在废水中钙、镁离子含量＞1000mg/L时，该汽提塔也能做到平稳运行而不堵塞。

      高效汽提除氨工艺:
      高效氨氮废水汽提技术与传统的汽提工艺相比，主要区别在于：
      1)采用特殊塔板结构的高效氨氮废水汽提塔；
      2)能回收15%以上浓度的氨水，做到废水资源化利用；
      3)特殊的热能回收利用工艺，保证整体装置长周期平稳运行。
      高效汽提除氨工艺的技术优势:
      1)可采用NaOH溶液或Ca(OH)2溶液调pH值；
      2)采用以氨氮废水为驱动流体的一级喷射或两级喷射技术，回收汽提塔底排出的高温废水的热能，避免采用换热器易结垢堵塞换热管而影响换热效果；
      3)汽提塔采用特殊塔板结构，既保证气液传质、传热效率，达到高效除氨的目的，又能确保汽提塔不受物料系统易结垢的影响而保持连续、稳定的运行；
      4)采用三段式塔结构（即提留段、精馏段和回流段），将各段液相分别循环，避免或减少物料返混提高分离效率；

      5)工艺流程简短，设备投资少，运行稳定可靠。
      高效汽提除氨工艺的适用范围
      高效汽提除氨工艺适用于具有氨氮废水排放的各个生产领域：
      1)联碱生产装置；
      2)生物制品行业；
      3)制药生产企业；
      4)炼油催化剂生产行业；
      5)煤化工企业等。
      高效汽提除氨工艺适应于所有需要处理的氨氮废水浓度范围，即≥200mg/L以上的氨氮废水。