处理高氨氮废水吹脱塔的设计与运行85882729a22d7375a417866fb84ae45c3

第42卷第7期2013年7月Vol.42No.7Jul.2013化工技术与开发Technology&DevelopmentofChemicalIndustry处理高氨氮废水吹脱塔的设计与运行岳培恒，安洪光，宋学平，刘俊峰（大唐国际化工技术研究院有限公司，北京100070）摘要：分析了褐煤提质过程中产生的高氨氮废水的特点，针对该废水设计建设了氨吹脱塔，并进行了试运行。运行结果表明，设计的氨吹脱塔能够有效去除水中的氨氮，为处理此类废水提供了借鉴和参考。关键词：氨氮；吹脱塔；废水中图分类号：X703文献标识码：A文章编号：1671-9905(2013)07-0057-02基金项目：国家高技术研究发展计划（863）项目（2009AA050904）作者简介：岳培恒（1979-），男，工程师，从事污水处理相关工作通讯联系人：安洪光，高级工程师。Email:[e-mail]收稿日期：2013-04-26在氨氮废水的处理中，通常采用氨吹脱技术对废水进行预处理脱氨，其操作简单、运行经济，但所处理废水的氨氮浓度一般小于2000mg·L-1[1-2]，针对氨氮浓度超过2000mg·L-1的高氨氮废水的运行经验较少。某公司建有一套褐煤提质生产线，所产废水性质类似于焦化废水，但氨氮浓度高达4000mg·L-1，无法直接进行生化处理。为此，本文针对此类高氨氮废水，设计建设了氨吹脱系统，并进行了调试运行，成功降低了废水中氨氮的浓度，为处理此类废水提供了借鉴与参考。1废水的性质所处理废水的基本性质如表1所示。由表1可知，所处理的废水类似于焦化废水，但是其氨氮和COD均高于焦化废水。表1所处理废水的性质项目pHCOD值氨氮值温度数值8.55000mg·L-14000mg·L-145℃氨氮在废水中主要以氨离子（NH4+）和游离氨（NH3）的状态存在，存在如式（1）所述的平衡关系。NH3+H2O←→NH4++OH-（1）一定温度下，可以根据电离平衡关系式（2）计算水中的氨离子（NH4+）浓度。通过计算可知，废水中氨氮状态主要以铵态氮为主，所占比例约83%。Kb＝[NH4+]+[OH-][NH3]（2）式中：Kb—氨水的电离常数，氨水在40℃时的电离常数为1.862×10-5；[NH4+]—电离平衡时，铵离子的浓度，mol·L-1；[OH－]—电离平衡时，氢氧根离子的浓度，mol·L-1；[NH3]—电离平衡时，氨分子的浓度，mol·L-1。2氨吹脱塔的设计2.1影响因素分析pH值和温度会影响废水中氨离子（NH4+）和游离氨（NH3）的平衡，进而影响吹脱塔的运行效率，pH值和温度与废水中氨离子（NH4+）和游离氨（NH3）之间的关系如图1所示，由图1可知，在温度较高及pH较大的条件下有利于氨的脱除[3]。100010078910pH1112704090603080502010908070605040302010NH3/(NH3+NH4+)/%NH4+(NH3-NH4+)/%0图1水中NH4+和NH3的存在比例关系另外，气水比、气液接触面积、布水负荷等操作条件亦是影响氨吹脱效率的因素[4-5]。气水比和气环保与三废利用58化工技术与开发第42卷液接触面积的增大在一定程度上均有利于氨吹脱效率的提高，但气水比偏小或布水负荷过大均将阻碍水溶液的下流和空气的上行，甚至造成液泛现象，影响气液接触面积，造成吹脱效率下降，并造成塔体阻力过大，设计过程中应综合考虑上述影响。2.2设计进出水水质设计进出水水质如表2所示。表2设计进出水的水质指标项目pH氨氮/mg·L-1温度/℃进水8.5400045出水9.52000152.3关键设计参数氨吹脱塔的关键设计参数如表3所示。表3氨吹脱塔的关键设计参数项目数值处理量/t·h-12塔尺寸/mφ1.4×7.1气液比3000∶1风机风量/m3·h-16000风机压力/Pa3000填料类型多面空心球填料高度/m3.02.4工艺流程本装置工艺流程如图2所示。高氨氮废水首先进入管道混合器，在此加入氢氧化钠溶液，调节水溶液至合适pH值。然后由提升泵提升至吹脱塔布水装置，经布水装置布水后，在填料表面形成水膜向下流动，与上升的空气接触，将废水中的NH3吹脱，产水经泵提升至后续处理装置。3装置运行效果评价吹脱除氨系统建造完成后，开展了调试运行，运行过程中不同条件下的氨氮去除效果如表4所示。由表4可知，设计的氨吹脱系统，能够有效去除高氨氮废水中的氨氮，显著降低废水中的氨氮浓度。并且通过改变碱投加量，可以控制出水氨氮的浓度，操作范围较宽。表4吹脱除氨系统调试运行数据序号吹脱除氨塔进水性质吹脱除氨塔产水性质NH3-N去除率/%温度/℃pHNH3-N/mg·L-1温度/℃pHNH3-N/mg·L-114512.6238961512.1036190.7324510.9238421510.3858484.803459.803936159.56167157.5544510.023708159.79145160.875459.903802159.77192849.296459.674083159.47203550.167459.463910139.36254434.948459.833989139.52211546.984小结对于褐煤提质过程产生的高氨氮废水，采用氨吹脱工艺处理是可行的，通过改变碱投加量调节pH值，可以在30%~90%的范围内控制氨氮的脱除比例，为处理此类废水提供了借鉴和参考。参考文献：[1]李瑞华，韦朝海，吴超飞，等.吹脱法预处理焦化废水中氨氮的条件试验与工程应用[J].环境工程，2007，25(3)：38-44.[2]崔崇，马庆元，单明军，等.吹脱法对半焦废水预处理研究[J].绿色科技，2012(3)：161-163.[3]武汉大学，吉林大学，等.无机化学上册（第3版）[M].北京：高等教育出版社，1994.[4]贺永德，等.现代煤化工技术手册[M].北京：化学工业出版社，2003.[5]周明罗，陈建中，刘志勇.吹脱法处理高浓度氨氮废水[J].广州环境科学，2005，20(3)：9-11.DesignandApplicationofAmmoniaStrippingTowerforTreatmentofHighAmmonia-nitrogenWastewaterYUEPei-heng,ANHong-guang,SONGXue-ping,LIUJun-feng(DatangInternationalChemicalTechnologyResearchInstituteCo.Ltd.,Beijing100070,China)Abstract：Thecharacteristicsofwastewaterwithhighammonia-nitrogenwereanalyzedandtheammoniastrippingtowerforthewastewa-terwasdesignedandputintouse.Theoperatingresultsshowedthattheammoniacouldberemovedeffectively.Itcouldprovidereferenceandhelpfortreatingsimilarwastewater.Keywords：ammonia-nitrogen;strippingtowerwastewater碱液罐管道混合器调节池离心泵离心风机氨吹脱塔出水废水图2吹脱除氨工艺流程图