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        治理高濃度氨氮廢水,我有辦法啊

         在時代高速發展的今天,氨氮可謂是日益猖狂,肆虐無數。成為危害生態環境以及人類健康的一大要素!

        國家對這貨的要求也日益嚴格,所以今天要講的就是消滅高濃度氨氮的技術。(氨氮濃度質量大于500mg/L屬于高濃度氨氮廢水

         

        高濃度氨氮廢水


        一、怎么來的?

        高氨氮廢水主要來源于垃圾滲濾液、味精生產、煤化工、有色金屬冶煉等行業,其氨氮含量達到1000~10000mg/L。

        二、怎么處理?

        高氨氮廢水成分復雜,毒性強,不能采用生物法、土壤灌溉法處理,主要處理技術如下。

        1、磷酸銨鎂沉淀法

        a、原理

        在弱堿的情況下,向含高濃度氨氮的廢水中加入含Mg2+ 和PO43- 的藥劑, 使污水中的氨氮和磷以鳥糞石(磷酸銨鎂)的形式沉淀出來,同時回收污水中的氮和磷。其反應過程如下:

        Mg2++NH4++HPO42-+6H2O→MgNH4PO4·6H2O+H+(KSP=2.5×10-1325℃)

        理論上,每去除1gNH4+-N就有17.5gMgNH4PO4·6H2O沉淀生成。

        b、該反應主要的影響因素有:合適的鎂鹽、磷酸鹽、適當的pH。

        多選用MgCl2·6H2O和Na2HPO4·12H2O作為沉淀劑,磷酸銨鎂為堿性鹽,在pH>9.5的溶液環境中,結晶會溶解。因此控制好反應pH至關重要。

        c、特點

        目前MAP法多研究用于垃圾滲濾液的預處理,其不受溫度影響,操作簡單,投資設計成本較低,可應用于各種濃度氨氮廢水的處理。

        運行成本主要是添加的鎂鹽和磷酸鹽,若企業能因地取材,尋找到廉價的沉淀劑,如含鎂或者含磷廢水,以廢制廢,綜合利用,則可大大降低處理成本。

        若單獨添加沉淀劑,廢水沉淀后多余的鎂和磷殘留,不僅處理成本增加,而且引入磷污染物,容易造成二次污染。而生成的磷酸銨鎂沉淀物因有可能夾帶廢水中的有機物、重金屬,可否作為復合肥料使用還需進一步研究,其應用價值還有待開發。

        因此,MAP法要廣泛應用于生產中必須解決兩個關鍵問題:

        • 廉價的沉淀劑

        • 凈化磷酸銨鎂沉淀物,達到復合肥料的使用標準,推廣應用

        2、吹脫法/汽提法

        a、原理

        吹脫法已廣泛應用于化肥廠廢水、垃圾滲濾液、石化、煉油廠等含氨氮廢水。吹脫法用于脫除水中氨氮。

        即將氣體通入水中,使氣液相互充分接觸,使水中溶解的游離氨穿過氣液界面,向氣相轉移,從而達到脫除氨氮的目的。

        常用空氣作載體(若用水蒸氣作載體則稱汽提)。

        吹脫塔常采用逆流操作,塔內裝有一定高度的填料,以增加氣—液傳質面積從而有利于氨氣從廢水中解吸。

        常用填料有拉西環、聚丙烯鮑爾環、聚丙烯多面空心球等。廢水被提升到填料塔的塔頂,并分布到填料的整個表面,通過填料往下流,與氣體逆向流動,空氣中氨的分壓隨氨的去除程度增加而增加,隨氣液比增加而減少。

        pH是影響游離氨在水中百分率的主要因素之一。當pH大于10時,離解率在80%以上,當pH達11時,離解率高達98%。

        b、主要影響因素

        控制吹脫效率高低的關鍵因素是水溫,氣液比、pH。

        在水溫25℃,吹脫的氣液比控制在3000~3800左右,pH控制在10.5,可使吹脫效率大于90%,為了保證出水質量,吹脫法適用于處理氨氮為500~1000mg/L的廢水。

        溫度也會影響吹脫效率,吹脫法水溫低時處理效率很低,不適合在寒冷的冬天使用,廢水溫度升高,游離氨的比例增加,其處理效率升高。

        因此汽提法是吹脫法的改進版。其采用蒸汽為載體,提高氨氮處理效率。汽提塔更適用于處理氨氮為2000~4000mg/L的廢水。但汽提塔運行一段時間后,汽提塔內會結垢,從而影響處理效率。

        c、優缺點

        吹脫法、汽提法其工藝簡單,效果穩定,投資較低;但能耗大,處理成本高,處理成本約20~30元/噸水。出水氨氮大約為50~200mg/L,無法達到排放要求,必須增加后續的深度處理才能達標排放。

        其吹脫出的氨氣采用水淋洗吸收,氨水濃度低(1%左右),回用價值低,易揮發,容易造成二次污染;使用硫酸等酸性溶液吸收,生成硫酸銨等其他銨鹽,需做進一步的處理,工藝流程較長,必定增加投資成本,且最終生產的硫酸銨產品,價格低廉,銷售困難。

        3、汽提精餾法

        基于吹脫與簡單的汽提方法處理氨氮廢水存在二次污染,運行成本高等問題,現階段多家環保設備研發機構通過改良,采用精餾塔蒸氨回收氨水方法,廣泛應用于生產中處理氨氮廢水。

        a、原理

        氨與水分子相對揮發度存在差異,通過在精餾塔內進行多次氣液相平衡,將氨氮以分子氨的形式從水中分離,然后以氨水或液氨的形式從塔頂排出,并被冷凝器冷卻到常溫成為高純濃度氨水進行回收,可回用于生產或直接銷售。

        塔釜出水pH控制在10以上,脫氨后的廢水氨氮濃度可降至10mg/L以下,可直接排放或處理后回用于生產。

        b、汽提精餾回收氨水法成本

        投資成本:120~600萬元,回收的氨水濃度:16%~22%濃氨水。運行成本:5~10元/噸,運行成本受原水氨氮濃度、pH影響較大,高氨氮高pH的廢水,回收的氨水越多,運行成本越低。

        c、優缺點

        該方法投資成本及運行成本處于中等水平,但是回收的氨水濃度較高,可根據企業情況選擇回用于生產,也可以外售。其氨水回用或者外售盈利的錢基本可以抵消工藝設備的運行成本,且出水效果較好,氨氮濃度可降至10mg/L以下,省去為了達標排放而進行二次脫氨的投資和運行成本。

        其缺點就是為了保證出水達標,其出水pH必須控制在10以上,造成堿的浪費,還必須加酸回調至中性,才能達標排放。另外,此方法尤其適用于氨氮濃度7000mg/L以上的高濃度氨氮堿性廢水,否則氨氮濃度低,同等條件下其回收的氨水較少,氨水回用或外賣的效益低,整體的運行成本就會上升。

        4、氣態膜法

        氣態膜,又稱支撐膜,膜吸收。目前已應用于水溶液中的揮發性反應性溶質如NH3、CO2、SO2、H2S、Cl2、Br2、I2、HCN胺、苯酚的脫除,回收富集和純化。

        氣態膜具有比表面積,高傳質推動力,操作彈性大,氨氮脫除效率高,無二次污染等優勢。

        氣態膜脫氨技術采用疏水性的中空纖維微孔膜作為含氨廢水和吸收液的屏障,這時膜一側是待處理的氨氮廢水,另一側是酸性吸收液,疏水的微孔結構在兩液相間提供一層很薄的氣膜結構。

        廢水中游離態的NH3在廢水側通過濃度邊界層擴散至疏水微孔膜表面,隨后在膜兩側NH3分壓差的推動下,NH3在廢水和微孔膜界面處氣化進入膜孔,然后擴散進入吸收液側與酸性吸收液發生快速的不可逆的反應,從而達到氨氮脫除的目的。

        氣態膜脫氨一般用稀硫酸作為吸收劑,但是對于很多企業來講,生成的硫酸銨存在銷售價格低廉等問題,并非理想回收產品,而很多企業更傾向于回收一定濃度的氨水自用或者銷售。

        因此采用氣態膜+精餾技術組合受到關注,其原理主要是利用一種可再生吸收劑在膜兩側吸收氨,飽和的吸收劑采用精餾的方式進行精餾回收15~18%氨水,出水氨氮可達到15mg/L以下,吸收劑可重復利用。

        此方法最適用于廢水氨氮在3000~6000mg/L之間的處理,飽和吸收劑可將氨氮濃度提高到10000mg/L以上,精餾消耗的蒸汽大幅下降,處理成本較其他處理方法最低,其綜合效益最高。

        而對于氨氮為8000mg/L以上的廢水,采用氣態膜的方法就沒有明顯的成本優勢了。

        但是由于廢水的復雜性、膜材料的研發更新換代、可逆吸收劑的研發適用性以及后續副產品的生產應用等多種原因,氣態膜法脫氨工業化進程很慢,國內生產應用實例較少。

         
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