吹脱法和气提法

吹脱法和气提法一、吹脱法吹脱法的基本原理是：将空气通入废水中，改变有毒有害气体溶解于水中所建立的气液平衡关系，使这些挥发物质由液相转为气相，然后予以收集或者扩散到大气中去。吹脱过程属于传质过程；其推动力为废水中挥发物质的浓度与大气中该物质的浓度差。吹脱法用于去除废水中的CO2、H2S、HCN、CS2等溶解性有毒有害气体。吹脱曝气既可以脱除原来存于废水中的溶解气体，也可以脱除化学转化而形成的溶解气体。例如，废水中的硫化钠和氰化钠是固态盐在水中的溶解物，在酸性条件下，由于它们离解生成的S2-和CN-离子能和H+离子反应生成H2S和HCN，经过曝气吹脱，就可以将它们以气体形式脱除。这种吹脱曝气称为转化吹脱法。用吹脱法处理废水的过程中，污染物不断地由液相转入气相，易引起二次污染，防止的方法有以下三类：(1)中等浓度的有害气体，可以导入炉内燃烧；(2)高浓度的有密气体应回收利用；(3)符合排放标准时，可以向大气排放。吹脱设备类型很多，经常使用的为强化式吹脱池(鼓泡池)和塔式吹脱装置(吹脱塔)。鼓泡池的使用效果可用某维尼纶厂的实例加以说明。该厂吹脱处理的废水是合有大量CO2气体的滤液(来自石灰中和酸性废水)，pH＝4.2~4.5。吹脱池水深l.5m，采用的曝气强度为25~30m3/m2.h，气水比为5，吹脱时间为30~40min。曝气设备采用穿孔管，孔眼直径为10mm，间距50mm。废水流程采用三廊道，每道(宽lm，长6m)一侧的底部安装曝气管。经处理后的废水CO2含量由原来的700mg儿降到120~140mg/L，pH值由4.2~4.5上升至6~6.5，达到排放标准。吹脱塔又分为填料塔和板式塔两种，本节介绍填料塔，板式塔将在后面叙述。填料塔装置如图18-1所示，图18-2为各种填料元件。填料塔的计算，在废水处理中尚缺乏实际运行资料，一级应通过小型试验以取得必要的设计数据。对于脱除H2S废水的填料塔，若淋水密度为50m3/m2.h，所需填料表面积可按下式计算：(18-1)式中G。──单位时间内应脱除的H2S量，kg/h；──初始浓度Cl与终点浓度C2的对数浓度差(kg/m3)，它是吹脱过程中的平均推动力，可按下式计算：(18-2)传质系数K，按下式计算：（18-3）式中n──常压下H2S在水中的溶解度，由表18-l查得；──塔的截面积m2。表18-1硫化氢的溶解度(0.98MPa时)水温(0C)010203040506080100溶解度(kg/m3)7.15.13.93.02.41.91.50.80吹脱法处理废水已工业化，处理实例较多，例如，石灰石中和硫酸废水的出水中的CO2、炼油厂从冷凝器排出的废水中的H2S、金属选矿厂废水中的HCN等，都可用吹脱法去除。二、汽提法汽提法的基本原理与吹脱法相同，只是所使用的介质不是空气而是水蒸气。即使用水蒸气与废水直接接触，将废水中的挥发性有毒有害物质按一定比例扩散到气相中去，从而达到从废水中分离污染物的目的。汽提法分离污染物的机理视活染物的性质而异；一般可归纳为以下两种：(1)简单蒸馏对于与水互溶的挥发性物质，利用其在气液平衡条件下，在气相中的浓度大于在液相中的浓度这一特性，通过蒸气直接加热，使其在沸点(水与挥发物两沸点之间的某一温度)下按一定比例富集于气相。(2)蒸气蒸馏对于与水不互溶或几乎不互溶的挥发性污染物质，利用混合液的沸点低于两组分沸点这一特性，可将高沸点挥发物在较低温度下加以分离除去。例如，废水今的松节油、苯胺、酚、硝基苯等物质，在低于100℃的条件下，应用蒸气蒸馏法可将其有效脱除。汽提通常都在封闭的塔内进行。重要的汽提塔有两大类：填料塔和板式塔。本节将重点介绍各种板式塔。板式塔是一种传质效率比填料塔更高的设备。这称塔的关键部件是塔板。根据塔板结构的不同，又可分为泡罩塔、浮阀塔、筛板塔、舌形塔和浮动喷射塔等，其中前三种应用较广。泡罩塔(图18-3)的特点是操作稳定、弹性大、塔板效率高、能避免脏污和阻塞；缺点是气流阻力大、板面液流落差大、布气不均匀、泡罩结构复杂、造价高等。浮阀塔(图18-4)是一种高效，传质设备，由于生产能力高、构造简单、造价低、塔板效率高、操作弹性大等优点而得到广泛应用。筛板塔(图18-5)的优点是结构简单、制造方便、成本低；造价约为泡罩塔的6056，为浮阀塔的80％左右。此外，压降小，处理量比泡罩塔大2096左右，板效率高15％左右。其主要缺点是操作弹性小，筛孔容易阻塞。汽提法最早用于从合酚废水中回收挥发性酚。废水预热至100℃后，由汽提塔的顶部淋下，与上升的蒸气流相遇，在填料层中或塔板上进行传质。净化后的废水由集水槽排走。蒸气和酚的混合气体从塔顶排出，由鼓风机庆入再生段回收酚。含酚蒸气由再生段的底部送入，先与淋下的循环碱液逆流相遇，再与补充的新碱液(浓度10％)相遇，经化学吸收而脱酚，净化后的蒸气进入汽提段循环使用。碱液与酚超化学反应，生成酚钠盐。