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1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-----傾情為你奉上 目 錄 第一章 廢水和城市污水脫氮工藝概述 1.1前言 隨著人類活動的不斷增加，環(huán)境資源的不斷改變，水體氮污染日趨嚴(yán)重。據(jù)統(tǒng)計，我國主要湖泊因氮、磷污染而導(dǎo)致富營養(yǎng)化的占統(tǒng)計湖泊的56%之多。水環(huán)境與污水中氮的來源及進(jìn)入水環(huán)境的方式見表1-1。氮污染的主要危害為: ①使水體正常溶解氧平衡遭受干擾，并進(jìn)

2、一步促使水質(zhì)惡化; ②影響水源水質(zhì)，增加水處理負(fù)擔(dān); ③加速水體的富營養(yǎng)化過程; ④含氮化合物對人和生物有毒害作用; ⑤使水體感官性狀惡化，從而降低水體美學(xué)價值。 表1-1 氮的來源及進(jìn)入水環(huán)境的方式 氮的來源 進(jìn)入水環(huán)境方式 氮的來源 進(jìn)入水環(huán)境方式 污水廠出水 直接排放和灌溉 船舶等交通工具 直接排放 工業(yè)生產(chǎn) 污水排放、進(jìn)入地下水 非市區(qū)徑流 直接排放 未經(jīng)處理污水 直接排放 化石染料 降水、風(fēng)及重力沉降 火山活動 降水、風(fēng)和重力 天然固氮作用 就地 農(nóng)業(yè)施肥 地表徑流和地下水活動 土壤和地殼運(yùn)動 風(fēng)和重力沉降 動物廢棄物 揮

3、發(fā)、降水和地表徑流 垃圾填埋滲濾液 地下水運(yùn)動 動植物殘體腐敗 地表徑流和地下運(yùn)動 化糞池浸濾液 地下水運(yùn)動 污水處理廠污泥 直接廢棄或農(nóng)用 引起環(huán)境污染的氮存在方式主要有NH3-N、有機(jī)氮、NO2-、NO3-。因此，對廢水脫氮處理的研究顯得尤為重要。 1.2 國內(nèi)外廢水脫氮技術(shù) 國內(nèi)外對轉(zhuǎn)化和去除廢水中的氮進(jìn)行了大量的工作，嘗試并運(yùn)用了各種可行的方法。除氮方法可分為三大類：物理脫氮、化學(xué)脫氮和生物脫氮。 但若應(yīng)用于實際的廢水處理工程中，必須具備應(yīng)用方便、處理性能穩(wěn)定、適應(yīng)于廢水水質(zhì)及比較經(jīng)濟(jì)的特點。因此，目前廢水脫氮實用性較好的技術(shù)為：①生物

4、脫氮法 ②氨吹脫、汽提法③折點氯化法④選擇性離子交換法⑤化學(xué)中和、沉淀法。下面對這些方法做簡單的介紹。 1.2.1 生物脫氮 生物脫氮通常包括生物硝化和生物反硝化。 生物硝化是在好氧條件下，通過亞硝酸鹽菌和硝酸鹽菌的作用，將氨氮氧化成亞硝酸鹽和硝酸鹽的過程。如果反應(yīng)完全，氨氧化成硝酸鹽分兩階段完成：開始，在亞硝酸菌的作用下使氨氧化成亞硝酸鹽，亞硝酸菌屬于強(qiáng)好氧性自養(yǎng)細(xì)菌，利用氨作為其唯一能源；第二階段，在硝酸菌的作用下，使亞硝酸鹽轉(zhuǎn)化為硝酸鹽。 2NH4-+3O2 → 2NO2- +2H2O + 4H+ 2NO2-+O2 →

5、 2NO3- NH4-+2O2 → NO3-+2H- +H2O 硝化最佳pH值為8.4，當(dāng)pH在7.8～8.9范圍時，為最佳速度的 90%。當(dāng)溫度從5℃提高到30℃時，硝化速度也隨之不斷增加。 反硝化就是在缺氧條件下，由于反硝化菌的作用，將NO2-和NO3-還原為N2的過程。其過程的電子供體是各種碳源，若以甲醇作碳源為例，其反應(yīng)式為: 6 NO3- +2CH3OH → 6 NO2-+2CO2+4H2O 6 NO2-+3CH3OH → 3N2+3CO2+3H2O+6OH- 對于硝化反應(yīng)，溫度對其影響比其

6、它生物處理過程要大些，一般溫度應(yīng)維持在20-40℃為宜。 生物脫氮工藝流程的三種基本類型見圖1。 反硝化 漂洗 A.分級碳氧化、硝化、反硝化 酸洗 B.碳氧化/硝化，單獨(dú)反硝化 反硝化 反硝化 C.碳氧化、硝化和反硝化工藝合并處理 碳氧化/硝化/反硝化 圖1 生物脫氮工藝流程的三種基本類型 用生物法處理含氨氮廢水時，有機(jī)碳的相對濃度是考慮的主要因素，維持最佳碳氮比也是生物處理法成功的關(guān)鍵之一。若廢水性質(zhì)不宜直接進(jìn)行生物處理，則采用物化法或物化一生物聯(lián)合法達(dá)到排放要求較為經(jīng)濟(jì)。 生物

7、脫氮可去除多種含氮化合物，其處理效果穩(wěn)定，不產(chǎn)生二次污染，但有占地面積大、低溫時效率低、易受有毒物質(zhì)影響且運(yùn)行管理比較麻煩等缺點。 1.2.2吹脫、汽提法 ⑴吹脫法 吹脫法是用來脫除廢水中的溶解性氣體和某些極易揮發(fā)的溶質(zhì)，也可脫除化學(xué)轉(zhuǎn)化而成的溶解氣體。其實質(zhì)是：讓廢水與空氣充分接觸，使水中易揮發(fā)性溶質(zhì)和溶解氣體穿過氣液界面，向氣相擴(kuò)散；若把解析的污染物收集，可以將其回收或制取新產(chǎn)品。 ⑵汽提法 汽提法的去除對象是廢水中揮發(fā)性溶解物質(zhì)，它是借助廢水與通入蒸汽的直接接觸，使廢水中的揮發(fā)性物質(zhì)按照一定的比例擴(kuò)散到氣相中，因而把揮發(fā)性物質(zhì)從廢水中分離出去 吹脫

8、法與汽提法在去除對象、手段、操作條件等方面均存在顯著差異。如表1-2。 表1-2 吹脫法與汽提法的主要差別 主要脫除對象 手段 操作條件 吹脫法 溶解性氣體與 易揮發(fā)性物質(zhì) 空氣吹脫 可在常溫下與吹 脫池或塔中進(jìn)行 汽提法 揮發(fā)性物質(zhì) 蒸汽蒸餾或蒸汽直接加熱 在較高溫度下，在 密閉的塔內(nèi)進(jìn)行 本試驗采用的就是吹脫法。其氨吹脫的介紹見2.2。 1.2.3 折點氯化法 折點氯化法是投加適量的氯或次氯酸鈉，使廢水中氨完全氧化為N2的方法，其反應(yīng)式為： NH4+＋1.5HOCl- → 0.5N2＋1.5H2O＋2.5 H+＋1.5Cl - 當(dāng)氯

9、氣通入廢水中達(dá)到某一點，在該點時水中游離氯含量最低，而氨的濃度降為0。當(dāng)Cl2通入量超過該點時，水中的Cl -就會增多。因此，該點為折點。折點氯化法處理后的出水在排放前一般用活性炭或與O2進(jìn)行反氯化，以去除水中殘余的氯。 此法用于廢水的深度處理，脫氮率高，設(shè)備投資少，反應(yīng)迅速完全，并有消毒作用，但液氯安全使用和貯存要求高，對pH要求也很高，產(chǎn)生的水需加堿中和，處理成本高。 1.2.4 離子交換法 選擇性離子交換法是在離子交換柱內(nèi)借助于離子交換劑上離子和廢水中的NH4+進(jìn)行交換反應(yīng)，從而達(dá)到廢水脫氮的目的。 此法的特點是NH4+的去除率高，設(shè)備簡單、操作易于控制。

10、通常對含10-50mg/l的NH3-N廢水去除率可達(dá)93％－97％。缺點是離子交換劑用量較大，交換劑需要再生且再生頻繁；交換劑的再生液需再次脫氨氮。 1.2.5 超重力吹脫 超重力脫氮是借助超重力機(jī)而對廢水中的氨氮起到去除效果。其實質(zhì)是超重力機(jī)起著空氣吹脫塔或蒸汽汽提塔的作用。 超重力技術(shù)是目前國際上競相開發(fā)的一種新的高效傳質(zhì)技術(shù)，其效率較傳統(tǒng)塔設(shè)備高1-2個數(shù)量級。其技術(shù)特點為： a. 傳質(zhì)系數(shù)大幅度提高，在氣液比為傳統(tǒng)吹脫法1/4左右時即可達(dá)到同樣的吹脫效果，降低了運(yùn)行了費(fèi)用，吹脫后空氣中氨的濃度高，易于回收利用； b. 氣液在床層中的流速加快，污垢及好氧

11、菌和藻類不易沉積在填料層中； c. 由于傳質(zhì)過程的強(qiáng)化，使得設(shè)備體積縮小，重量減輕，設(shè)備及基建費(fèi)減少； d. 過程放大容易，開車、停車時間短，在數(shù)分鐘就能達(dá)到穩(wěn)定運(yùn)行，更適合間斷氨氮廢水排放的處理。 超重力脫氮目前在國內(nèi)報道較少。超重力脫氮對超重力機(jī)的要求很高。 1.2.6 化學(xué)沉淀法脫氮 化學(xué)沉淀法從20世紀(jì)60年代就開始應(yīng)用于廢水處理，隨著對化學(xué)沉淀法的不斷研究，發(fā)現(xiàn)化學(xué)沉淀法最好使用H3PO4、和MgO。其基本原理是向NH4+廢水中投加Mg2+和PO43-，使之和NH4+生成難溶復(fù)鹽MgNH4PO4·6H2O(簡稱MAP)結(jié)晶，再通過重力沉淀使MAP從廢水中

12、分離。此法可處理各種濃度的氨氮廢水，工藝較簡單，尤其適合于高濃度氨氮廢水的處理。但該法所需沉淀劑的投藥量較大，若要廣泛應(yīng)用于工業(yè)廢水處理，尚需解決以下兩個問題: ①尋找價廉高效的沉淀劑; ②開發(fā)MAP作為肥料的價值。 1.3 城市污水脫氮處理工藝 城市污水包括工業(yè)廢水和生活污水。 工業(yè)生產(chǎn)中排放的廢水中，含有大量的氮，尤其是化肥、焦化、洗毛、制革、印染、食品、石油精煉及煤加工工業(yè)廢水中，氮的含量較高。 生活污水是人們?nèi)粘Ｉ钪挟a(chǎn)生的各種污水的混合液，其中包括廚房、洗滌室、浴室等排出的污水和廁所排出的糞尿污水等。其來源除家庭生活污水外，還要各種集體單位、公用事業(yè)單位

13、排出的污水。隨著人口在城市和工業(yè)區(qū)的集中，城市生活污水已成為繼工業(yè)廢水之后的另一類引起水體污染的重要污染源。由于生活水平的提高，現(xiàn)在生活污水中特別是小區(qū)生活污水中的氨氮含量有明顯的升高趨勢。如一生活小區(qū)的廢水水質(zhì)見表1。 表1 生活小區(qū)的廢水水質(zhì) COD（mg/l） BOD（mg/l） NH3-N（mg/l） SS 色度 280－380 183－240 85－115 105－220 100－250 目前，用在城市生活污水中的生物脫氮工藝主要有以下這些： A/O法、A2/O法、CAST工藝（循環(huán)活性污泥法）、OCO工藝、MSBR工藝（改良式序列間歇反應(yīng)器、卡

14、魯塞爾（carrousel）氧化溝法、SBR工藝、ASBR法、HSMBR（復(fù)合淹沒式膜生物反應(yīng)器）、潛流型人工濕地污水系統(tǒng)等。 另外，部分物理和化學(xué)脫氮工藝也用于生活污水的脫氮中，如折點氯化法和離子交換法，但相關(guān)報道和研究較少。 第二章 研究內(nèi)容與目標(biāo) 2.1 本項目開展的目的 在城市生活污水處理中，經(jīng)過生物處理后，BOD的去除率可達(dá)90％以上，COD的去除率可達(dá)80％以上。廢水中大部分指標(biāo)能達(dá)到國家排放標(biāo)準(zhǔn)。但NH3-N一直是達(dá)標(biāo)排放的難點，而國家對NH3-N排放的要求越來越嚴(yán)格。當(dāng)生物脫氮還不能滿足嚴(yán)格的水質(zhì)排放標(biāo)準(zhǔn)或者該污水不適合用生物法脫氮時，就必須尋找其它

15、的物理或化學(xué)的脫氮方法進(jìn)行脫氮，使污水達(dá)到國家排放標(biāo)準(zhǔn)。國家排放標(biāo)準(zhǔn)見表2。 表2 國家生活污水排放標(biāo)準(zhǔn) 項目 類別 COD (mg/l) BOD (mg/l) NH3-N (mg/l) pH SS (mg/l) P以磷酸鹽計(mg/l) 一級標(biāo)準(zhǔn) 60 20 15 6～9 20 0.5 二級標(biāo)準(zhǔn) 120 30 25 6～9 30 1.0 2.2 氨氮吹脫法處理工藝 2.2.1 基本原理 該法主要利用氨氮的氣相濃度和液相濃度之間的氣液平衡關(guān)系進(jìn)行分離的。以濃度為x的氨水為例。當(dāng)溫度一定時，其平衡分壓為（或平衡氣相NH3濃度

16、為Y′），設(shè)氨-空氣混合氣體中NH3的分壓為P（氨在氣相中的濃度為Y），則： P > P′（或Y> Y′) 氣相中的NH3融入液相，常稱此過程為氨的吸收過程； P < P′（或Y

17、中解析的氣體總量可用下式表示： G＝KFt（C0－C） （1-1） 式中G：t時刻內(nèi)逸處液面的NH3總量；t：解析時間； C0：氣體在廢水里的實際濃度； K：解析常數(shù)； C：NH3在廢水里的平衡濃度； F：傳質(zhì)面積 由式（1-1）可知，增大解析量的途徑如下： a. 擴(kuò)大接觸面積F，如采用噴水、鼓泡、裝設(shè)填料等； b. 延長接觸時間t，如增加塔高、裝填料等； c. 增大解析系數(shù)K，如增加相對流速，減少氣液兩膜的阻力； d. 增大濃度差（C0－C），如增加氣液比、采取逆流

18、方式、升高溫度及降低分壓等。 另外，NH3溶解在水中呈下列反應(yīng)： NH3+H2O＝NH4+＋OH一 因此，可以通過調(diào)高pH來打破這個平衡，使水中的NH3的組分更多。氨吹脫就是在較高pH的條件下，使空氣與含NH3-N的廢水接觸，使溶解于廢水中的NH3-N從廢水傳遞到空氣的解析過程。在吹脫過程中由于不斷排出氣體，改變了氣相中的氨氣濃度，使其實際濃度始終小于該條件下的平衡濃度，從而使廢水中溶解的氨不斷的轉(zhuǎn)入氣相，廢水中的NH3-N得以脫除。 2.2.2典型氨氮吹脫的工藝流程 典型氨氮吹脫的工藝流程見圖2。 廢水經(jīng)氨氮吹脫塔吹去氨氮后，再通入二氧化碳使石灰乳生成碳酸鈣沉淀

19、下來，并使水中的pH值下降。碳酸鈣沉淀物經(jīng)脫水后回收。 2.2.3 影響氨吹脫效率的因素 影響氨吹脫塔的因素有很多，主要包括以下一些方面： ① 氨吹脫裝置本身的結(jié)構(gòu)； ② 吹脫填料的類型及性能； ③ 廢水的pH值的大?。? ④ 吹脫的水力停留時間； ⑤ 廢水的溫度及大氣的溫度； ⑥ 吹脫裝置的水力負(fù)荷比； ⑦ 吹脫時的氣水比； ⑧ 與廢水本身的成分有很大關(guān)系，如廢水中油類物質(zhì)會阻礙水中揮發(fā)性物質(zhì)向大氣擴(kuò)散，而且會阻塞填料，影響吹脫。 2.3 研究內(nèi)容與目標(biāo) 2.3.1 研究內(nèi)容 本試驗從以下各方面討論對吹

20、脫效率的影響： ①填料塔的結(jié)構(gòu)、填料塔的布水方式； ②填料的類型； ③進(jìn)水pH的大小對吹脫效率的影響； ④水溫和氣溫對脫氮效率的影響； ⑤水力負(fù)荷的影響； ⑥污水原始氨氮濃度的影響 尋找最適合空氣吹脫去除生活污水中NH3-N的最優(yōu)化工藝條件。另外，對吹脫尾氣處理及吹脫塔結(jié)垢問題的處理進(jìn)行了探討。 2.3.2 研究目標(biāo) 吹脫法是一種在工業(yè)廢水脫氮處理中較為成熟的處理工藝，在國內(nèi)外有很多的工程實例。但在國內(nèi)未見有在生活污水中進(jìn)行吹脫脫氮試驗和研究的相關(guān)報道。本課題要達(dá)到的研究目標(biāo)是：對那些用生物脫氮還不能滿足嚴(yán)格的水質(zhì)排放標(biāo)準(zhǔn)或者不適合用生物法脫氮的生活污水，尋找一種

21、在技術(shù)上和經(jīng)濟(jì)上都可行的脫氮方法，使污水能達(dá)標(biāo)排放。 第三章 試驗情況及結(jié)果討論 3.1 城市污水水質(zhì)及分析 3.1.1 污水水質(zhì) 某城市污水的水質(zhì)情況見表3-1。 表3-1 水質(zhì)情況表 CODcr (mg/l) BOD5 (mg/l) NH3-N (mg/l) TN (mg/l) SS (mg/l) pH 水溫 （Co） 100～160 50～60 70～90 90～100 <60 6～9 15～16 3.1.2 水質(zhì)分析 該水NH3-N含量較高，且COD/NH3-N的值在1～1.5范圍內(nèi)，TN/BOD5在1～2范

22、圍內(nèi)，都遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于生物脫氮的要求。因此，必須尋找物理或化學(xué)的方法來去除廢水中的NH3-N，使該生活污水中的NH3-N達(dá)到國家排放標(biāo)準(zhǔn)。 3.2 吹脫裝置的選擇 液相介質(zhì)脫氨的方式有很多，用于廢水處理上的一般有空氣吹脫法和蒸汽蒸餾法，使用的脫氨裝置多種多樣。常見的脫氨裝置特性比較見表3-2。 目前，在實際工程上應(yīng)用的氨吹脫塔有逆流塔和橫流塔兩種型式。逆流塔是空氣由塔底引入，污水由塔頂進(jìn)入吹脫塔；而在橫流塔中，空氣是通過填料的整個高度由側(cè)面吸進(jìn)，污水也是從塔頂噴淋向下流動，實踐證明，逆流塔優(yōu)于橫流塔。 我們采用填料式的空氣吹脫塔，布水方式為逆流。 表3-2 脫氨裝置的特

23、性比較 脫氮 裝置 曝氣吹脫池 空氣吹脫塔 蒸汽蒸餾塔 冷卻通分塔 板式塔 填料塔 運(yùn)行 方式 供氣方式多樣， 間歇運(yùn)行 軸流風(fēng)機(jī)供氣吹脫，連續(xù)運(yùn)行 離心風(fēng)機(jī)供氣吹脫，連續(xù)運(yùn)行 離心風(fēng)機(jī)供氣吹脫，連續(xù)運(yùn)行 鍋爐提供蒸汽蒸餾，連續(xù)運(yùn)行 技術(shù) 特點 效率低，裝置結(jié)構(gòu)簡單，運(yùn)行管理方便，費(fèi)用高 效率低，裝置結(jié)構(gòu)簡單，運(yùn)行管理方便，費(fèi)用低 效率高，裝置結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，運(yùn)行管理不方便，費(fèi)用高 效率高，裝置結(jié)構(gòu)較簡單，運(yùn)行管理較方便，費(fèi)用低 效率高，裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，運(yùn)行管理不方便，費(fèi)用高 適用 條件 處理量小， 氨氮濃度低 氨氮濃度低 處理量大，氨氮濃度高

24、 處理量大，氨氮濃度高、低 處理量小，氨氮濃度高 能源 消耗 高 低 較高 較低 高 存在 問題 占地面積大，吹脫尾氣無法收集處理，環(huán)境污染嚴(yán)重 效率低，吹脫尾氣不易收 集處理，環(huán)境污染比較嚴(yán)重 適應(yīng)水質(zhì)水量變化能力差，塔阻較高，能耗較高 填料容易結(jié)垢堵塞，要定時清洗 裝置復(fù)雜，投資大，維護(hù)管理要求高，費(fèi)用大 3.3 吹脫填料的選擇 吹脫塔中的填料對吹脫效果具有重要的影響。吹脫中一些常用的填料技術(shù)特性見表5。 填料層具有大表面積，使氣水更容易充分接觸，有利于氣水間的傳質(zhì)過程。廢水被提升到填充塔的塔頂，并分布到填料的整個表面，水通過填料向下流

25、，與氣流逆向流動。 表3-3 一些常用的填料技術(shù)特性 填料 名稱 填料規(guī)格 (mm) 填料個數(shù)(個/m3) 空隙率ε(m3/m2) 表面積S(m2/m3) 水力半徑R=ε/s(m) 當(dāng)量直徑d=4R(m) 密度 (kg/m3) 拉烯環(huán)(瓷) 25×25×3 52300 (排列) 0.74 204 0.00363 0.01452 532 拉烯環(huán)(瓷) 25×25×2.5 49000 (亂堆) 0.78 190 0.00411 0.01642 鮑爾環(huán) 25 53500 0.88 194 0.00453 0.01812

26、 101 鮑爾環(huán) 38 53500 0.87 155 0.00561 0.02245 98 鮑爾環(huán) 50 53500 0.90 106.4 0.00846 0.03383 87.5 多面空心球 25 85000 0.84 460 0.00183 0.00732 145 多面空心球 50 11500 0.90 236 0.00381 0.01525 105 另外，塑料填料因表面光滑而不易結(jié)垢。 我們采用了多面空心球填料，該填料具有氣流阻力小、液體分布均勻、通量大的特點，有較高的傳質(zhì)效率。 3.4 試驗

27、流程及流程說明 3.4.1 試驗流程 本試驗的試驗流程見圖3。 3.3.2 流程說明 一般的填料塔的高度至少為9米，由于試驗條件的限制，我們采用有效高度為3米的吹脫塔。為了增加吹脫的水里停留時間，采用多次循環(huán)的辦法。具體的操作流程為： a．在1號池內(nèi)貯滿約1m3的污水，加入一定量的消石灰（具體多少由pH控制），調(diào)至到一定的pH。啟動抽風(fēng)機(jī)和增氧機(jī)； b. 開啟1＃泵，吹脫約1h后，同時吹脫塔下方2號池內(nèi)水通過2＃泵提升到隔壁3號池內(nèi)； c. 1號池內(nèi)水泵經(jīng)過1h運(yùn)行后，關(guān)閉1＃泵。3號水池內(nèi)3＃水泵啟動提升水進(jìn)入吹脫塔內(nèi)； d. 3＃水泵運(yùn)行1h左右后

28、，3號池內(nèi)的水被基本抽完。啟動2＃水泵再把2號池內(nèi)的水輸入3號池； e. 等2號水池的水全部進(jìn)入3號池后，關(guān)閉2＃泵，同時啟動3＃泵，進(jìn)行第三次吹脫。 因此，同一批水樣被吹脫3次。 3.4 主要試驗裝置 主要試驗裝置為吹脫塔。吹脫塔的有效高度為3米，總高4米，內(nèi)徑0.5米，內(nèi)裝75％的填料。吹脫塔的材料為碳鋼。吹脫塔的結(jié)構(gòu)見圖4。 圖4 吹脫塔的結(jié)構(gòu)圖 其它的裝置包括液體流量計、自動pH計、抽風(fēng)風(fēng)機(jī)、增氧機(jī)、水泵、20W的攪拌機(jī)。 3.5 試驗測試項目及測試方法 本試驗主要測NH3-N和pH。對最初原水、每次吹脫后的出水及最終出

29、水都要測pH和NH3-N。另外對部分進(jìn)水和最終出水還要測定BOD5和CODcr。其測試方法見表3-4。 表3-4 測試項目及測試方法 測試項目 CODcr BOD5 NH3-N pH 水溫 測試方法 重鉻酸鉀法 稀釋與 接種法 鈉式試劑比色法 玻璃 電極法 水銀溫度計法 方法來源 GB11914-89 GB7488-87 GB7488-87 GB6920-86 3.6 吹脫工藝的影響因素控制及實驗結(jié)果分析 3.6.1 pH的影響及試驗結(jié)果分析 3.6.1.1 pH對氨氮吹脫效果的影響 生活污水中的氨氮，大多以氨離子(NH4+)和游離氨(N

30、H3)保持平衡的狀態(tài)而存在。其平衡關(guān)系式如下: NH3+H2O＝NH4+＋OH一 這個關(guān)系式受pH值的影響，當(dāng)pH值高時，平衡向左移動，游離氨的比例較大。而氨氮廢水中NH3-N的吹脫去除效果與廢水中揮發(fā)性NH3和NH4+離子的比例有關(guān)系，NH3越高，NH3越容易逸處，吹脫效果越好。當(dāng)pH為11左右時，游離氨大致占90 %。 氨與氨離子之間的百分分配率可用下式進(jìn)行計算: Ka ＝Kw/ Kb＝C1 C2 / C3 式中: Kw一水的電離常數(shù); C1一

31、NH3在溶液中的濃度 Kb一氨水的電離常數(shù); C2一H+在溶液中的濃度 Ka一氨離子的電離常數(shù); C3一NH4+在溶液中的濃度 此外，溫度也會一定程度地影響到這一平衡。部分不同的pH值、不同的溫度下氨氮離解率見表3-5。 表3-5 部分不同的pH、溫度下氨氮離解率計算值 溫度(Co) 氨氮的離解率 (％) pH 9.0 pH 9.5 pH 10.0 pH 11.0 20 25 60 80 98 30 50 80 90 98 35 58 83 93 98 在25Co時，可用下式計算廢水中揮發(fā)性NH3在不同pH值時占總N

32、H3-N的百分含量： 3.6.1.2 pH試驗結(jié)果及分析 ⑴ 石灰用量與pH值的關(guān)系 吹脫過程中一般采用石灰和氫氧化鈉調(diào)節(jié)pH。用消石灰調(diào)pH時還具有混凝沉淀作用，能去除污水中部分COD和磷，且價格比NaOH低很多。因此，本試驗采用消石灰調(diào)節(jié)pH。 消石灰與pH值的關(guān)系見表3-6。 表3-6 pH值與消石灰的用量關(guān)系 石灰用量(g/l) 0 0.5 0.75 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 實際廢水pH 6.85 9.01 10.2 10.81 11.09 11.28 11.36 11.45 從圖5可以

33、看出，在pH 11之前，pH值隨石灰的投加量變化較大；而在11之后，隨著石灰投加量的增加，pH值變化很少。石灰的投加量和理論計算有較大差距，主要是石灰在水中的溶解度較小有關(guān)系，此外和廢水本身的堿度有關(guān)。 ⑵ pH對氨氮吹脫效率的影響 調(diào)制不同pH的廢水，在氣水比分別為1000:1和3000:1下分析pH對生活污水脫氮效果的影響。其它工藝參數(shù)為： 流量Q：0.5m3/h； 水力負(fù)荷：2.78 m3/(m2h)； 水溫：15Co時，氣溫8 Co； 吹脫塔的有效高度：9米 控制不同氣水比的方法：只開吹脫塔塔頂?shù)某轱L(fēng)機(jī)時，氣水比約為1000:1；同時啟動抽風(fēng)機(jī)和塔底的增氧機(jī)時，氣水比約

34、為3000:1。不同pH下的氨氮吹脫數(shù)據(jù)見表3-7。 表中說明： C0：污水的原始氨氮濃度；mg/l C1：吹脫1出水，生活污水經(jīng)吹脫塔第一次吹脫后出水的氨氮濃度； C2：吹脫2出水，污水經(jīng)吹脫塔第二次吹脫后的出水的氨氮濃度；mg/l C3：吹脫3出水，污水經(jīng)吹脫塔第三次吹脫后的出水的氨氮濃度，也就是最終出水的氨氮濃度；mg/l η1：經(jīng)過第一次吹脫后，氨氮的去除率；％ η1＝(C0－C1)/ C0 η2：第二次氨氮吹脫的去除率；％ η1＝(C1－C2)/ C1 η3：第二次氨氮吹脫的去除率；％ η1＝(C2－C3)/ C2 η總：第二次氨氮吹脫的去除率；％ η

35、1＝(C0－C3)/ C0 表3-7 不同pH下的吹脫脫氮數(shù)據(jù) 氣水比 NH3-N (mg/l) pH 9.1 pH 9.9 pH 10.5 pH 10.9 pH 11.6 pH 12.2 1000:1 進(jìn)水 C0 81.5 83.2 80.2 80.5 82.4 86.6 吹脫1出水 C1 71.3 69.6 60.3 61.0 62.3 60.3 吹脫1的去除率η1 (％) 12.5 16.3 24.8 24.2 24.4 30.4 吹脫2出水 C2 64.1 58.6 49.5 48.9 49.3

36、50.1 吹脫2的去除率η2 (％) 10.1 15.8 17.9 19.8 20.9 16.9 吹脫3出水 C3 58.2 49.7 40.5 39.6 40.1 39.7 吹脫3的去除率η3 (％) 9.98 15.2 18.2 19.0 18.7 20.8 氨氮總?cè)コ师强?％) 28.6 40.3 49.5 50.8 51.3 54.1 3000:1 進(jìn)水 C0 78.6 87.2 86.1 88.9 87.8 89.6 吹脫1出水 C1 65.6 63.8 58.5 60.1 59.1 58.8

37、吹脫1的去除率η1 (％) 16.5 26.8 32.0 32.4 32.7 34.7 吹脫2出水 C2 55.4 42.9 33.8 34.5 35.2 34.6 吹脫2的去除率η2 (％) 15.5 32.7 42.2 42.6 40.4 41.2 吹脫3出水 C3 48.2 30.4 22.6 23.0 22.2 21.7 吹脫3的去除率η3 (％) 13.0 29.1 33.1 33.3 36.9 37.3 氨氮總?cè)コ师强?％) 38.6 65.1 73.8 74.1 74.8 75.8

38、 由圖6可以看出： ① 不管是在氣水比為1000:1還是3000:1情況下，當(dāng)pH在10.0以下時，NH3-N的去除率比較低； ② 當(dāng)氣水比在3000:1時， pH在10.5以下時，隨著pH值的下降，NH3-N去除率明顯下降； ③ 當(dāng)pH在10.5～12.0時，pH值的增加對去除效率增加的影響甚微。 ④ 當(dāng)氣水比在1000:1時，不管pH多大，其NH3-N最大的脫除效率僅為50～55％。 另外，廢水pH值的高低對吹脫塔中水垢的形成有明顯的影響。研究表明，當(dāng)廢水的pH值為10.28時，通水330天后，平均每根填料上附著水垢干重不到50g，但當(dāng)pH升到10.81時，通水僅75天，平

39、均每根木填料上的水垢達(dá)186g。因此，為了減少吹脫塔的水垢形成及降低污水處理成本，pH控制在10.5～11.0范圍內(nèi)。 ⑶ 不同吹脫時間段氨氮吹脫效率的比較 三次循環(huán)吹脫可類似等同于9米的吹脫塔中的3個不同吹脫時間段： 第一次吹脫：對應(yīng)填料塔上部的吹脫段； 第二次循環(huán)吹脫：對應(yīng)填料塔中部的吹脫段； 第三次循環(huán)吹脫：對應(yīng)填料塔夏布的吹脫段。 圖7是在氣水比為3000:1下不同吹脫時間段的吹脫效率的比較。吹脫1的氨氮去除率η1、吹脫2的吹脫去除率η2、總吹脫去除率η總在pH 10.5時有個較明顯的轉(zhuǎn)折點 ，吹脫3的吹脫去除率η3在pH 10

40、.5時變化不明顯。由η1、η2、η3、η總的去除效率比較可得知，增加循環(huán)吹脫次數(shù)可增加氨氮的去除率。因此，在冬天溫度較低時，若氨氮不能達(dá)標(biāo)，可通過增加吹脫次數(shù)來提高吹脫效率。 ⑷ 吹脫中pH變化情況分析 生活污水pH在氨氮吹脫過程中的變化情況見表3-8。 表3-8 吹脫中pH的變化情況 水樣編號 進(jìn)水pH 吹脫1出水pH 吹脫2出水pH 吹脫3出水pH 1 9.1 9.0 8.7 8.6 2 9.9 9.4 9.4 9.2 3 10.5 10.1 10.0 9.8 4 10.9 10.3 10.4 9.9 5 11.6

41、 11.2 10.9 10.3 6 12.2 11.1 10.6 10.3 圖8表明，pH隨著吹脫過程的不斷進(jìn)行而下降。這是因為在吹脫過程中，存在如下的反應(yīng)： NH4+→NH3＋H+ CO32-＋2H+→H2O＋CO2↑ OH-＋H+→H2O HCO3-＋H+→H2O＋CO2↑ 但最終吹脫出水的pH還是比較高，不符合國家排放標(biāo)準(zhǔn)，因此需用酸調(diào)回pH到6～9范圍內(nèi)。 3.6.2 氣水比的影響及試驗結(jié)果分析 3.6.2.1 氣水比對脫氮效率的影響 吹脫過程實際上是一個廢

42、水對所吹脫物質(zhì)的吸收與解吸的動態(tài)平衡過程，當(dāng)吸收速率等于解吸速率時， 水中的氣體濃度不再變化，氣液平衡是吸收或解吸所達(dá)到的極限。根據(jù)亨利定理，對于稀溶液，當(dāng)氣液達(dá)到平衡時，氣體組分在液體中的濃度與其液面上的分壓成正比。即 C=P分/E 式中，C：氣體在液內(nèi)的溶解度，以分子分?jǐn)?shù)表示； P分：氣體在液面上的分壓；E：亨利系數(shù)。 根據(jù)道爾頓分壓定理，氣體混合物中任一氣體的分壓，等于該氣體在混合氣體中的分子分?jǐn)?shù)和混合氣體總壓力的乘積。即 P=Z×P總 式中，Z：某氣體在混合氣體中的分子分?jǐn)?shù)； P總：混合氣體的總壓力。 結(jié)合上兩式得:

43、 Z= P分/ P總=EC/ P總=KC (K=E/P總) 當(dāng)液面上的操作壓力維持不變時，P總為定值，對于一定的溶解氣體，E是常數(shù)，故K為常數(shù)。 對于生活污水而言，在一定的pH下，NH3-N在污水中的溶解度主要取決于溫度和NH3-N在液面上的分壓。因此，在一定溫度下，應(yīng)盡量減少該氣體在液面上的分壓，通過不斷鼓入新鮮空氣或采用真空條件實現(xiàn)。 污水中和空氣中氣態(tài)氨的濃度差是污水中氣態(tài)氨向空氣中釋放傳質(zhì)的直接動力，為了最大限度的加快污水中的NH3的釋放轉(zhuǎn)移，吹脫工藝必須將吹脫空氣快速循環(huán)，使污水水滴與空氣充分接觸，達(dá)到去除NH3-N的目的。但增大

44、氣量的同時，必然要增加動力成本，因此合適的氣水比就顯得尤為重要。 3.6.2.2 氣水比試驗結(jié)果及分析 根據(jù)亨利定律和吹脫塔中氣水的物料平衡關(guān)系可得知理論上20Co時氨氮完全吹脫所需的最小氣水比為2280m3/(m3·h)，相當(dāng)于7.83mol空氣/mol水。但實際所需的氣水比還取決于廢水的水溫、pH值、吹脫塔的高度、布水布?xì)獾姆绞揭约疤盍闲褪降戎T多因素。 限于試驗條件的影響，本試驗設(shè)計了兩種不同的氣水比，來探討和研究氣水比對生活污水脫氮效果的影響?？刂扑畾獗鹊姆绞酵?。另外，還可通過調(diào)節(jié)廢水流量的大小來改變氣水比，但由于同時要改變水力負(fù)荷的大小，因此放在水力負(fù)荷部分討論

45、。 工藝參數(shù)為：氣水比1為 1000:1 ；氣水比2為3000:1 pH 10.5～11.0；水溫 15Co；氣溫8 Co； 流量為0.5m3/h ；水力負(fù)荷為2.78 m3/(m2h) 填料塔的有效高度：9米 試驗數(shù)據(jù)見表3-9和表3-10。 表3-9 不同氣水比下的進(jìn)出水的氨氮濃度(mg/l) 氣水比 水樣1 NH3-N(mg/l) 水樣2 NH3-N(mg/l) 水樣3 NH3-N(mg/l) 水樣4 NH3-N(mg/l) 進(jìn)水 吹脫出水 進(jìn)水 吹脫出水 進(jìn)水 吹脫出水 進(jìn)水 吹脫出水 1000:1 80.2 40.5

46、 80.5 39.6 85.6 43.8 78.1 39.5 3000:1 86.1 22.6 88.9 23.0 84.3 25.5 83.7 21.7 表3-10 不同氣水比下氨氮的去除效率(%) 氣水比 水樣1的 脫氮效率(%) 水樣1的脫氮效率(%) 水樣1的脫氮效率(%) 水樣1的脫氮效率(%) 1000:1 49.0 50.8 48.8 49.4 3000:1 73.8 74.1 69.7 74.1 從圖9可以看出，在其它工藝參數(shù)一定的情況下，氣水比為3000:1的脫氮效率明顯比1000:1的高。對于一定的

47、吹脫塔高度而言，增加空氣流量可以增加氨的去除效率，但空氣流量的增加也將提高空氣的壓力降，從而增加動力費(fèi)用。對于逆流吹脫塔，塔內(nèi)風(fēng)速為168m /min。最好控制水氣比在能使脫氮效果達(dá)到國家排放標(biāo)準(zhǔn)的最小程度上。 由于本試驗的氣量不能任意調(diào)節(jié)，因此未能進(jìn)一步做不同水氣比的脫氮效率比較，暫時不能確定對該生活污水的最佳氣水比。在pH >10.0、水溫 >10Co、水力負(fù)荷在2.78 m3/(m2h)時，若氣水比為3000:1，則氨氮的去除率可達(dá)65％～75％。 根據(jù)其它測試表明，在20 Co的水溫、pH大于9的條件下，為保證90％氨的去除率，氣水比應(yīng)≥ 3590 m3/m3。但由

48、于廢水水質(zhì)、氨氮含量等其它條件不一樣，氣水比也會不一樣。 3.6.3 水力負(fù)荷的影響及試驗結(jié)果分析 3.6.3.1 水力負(fù)荷對吹脫效果的影響 污水在吹脫塔中反復(fù)生產(chǎn)水滴有助于氨的吹脫。但水力負(fù)荷過大時，高效吹脫所需的點滴狀況被破壞，而形成水幕；而當(dāng)水力負(fù)荷過低時，則填料濕潤不夠，會因填料上生產(chǎn)水垢影響運(yùn)行效果。次外，水力負(fù)荷的過小會增加處理成本，不利于在實際工程中的應(yīng)用。 3.6.3.1 試驗結(jié)果及分析 控制水力負(fù)荷的途徑是：①控制吹脫塔的截面面積；②控制城市污水流量的大小。本試驗的氨氮吹脫塔的截面面積已經(jīng)確定，因此通過控制進(jìn)水流量的大小來實現(xiàn)調(diào)節(jié)不同的水力負(fù)荷。

49、但由于本試驗的氣體流量不能任意調(diào)節(jié)，在調(diào)節(jié)不同生活污水流量的同時，必然改變氣水比的大?。ㄒ妶D10），所以把水力負(fù)荷和同時引起的不同氣水比放在一起討論。 不同流量、不同的水力負(fù)荷的試驗數(shù)據(jù)見表3-11。其它的工藝參數(shù)如下： pH：10.5～11.0；水溫 15Co；氣溫8Co； 填料塔的有效高度為9米 表3-11 水力負(fù)荷與氨吹脫效率的關(guān)系 水樣 編號 流量Q(m3/h) 水力負(fù)荷 R(m3/m2h) 水氣比 進(jìn)水NH3-N （mg/L） 出水NH3-N （mg/L） NH3-N 吹脫效率(%) 1 0.35 1.94 4286:1 106

50、.5 24.3 77.2 2 0.40 2.22 3750:1 102.0 25.4 75.1 3 0.50 2.78 3000:1 88.9 23.0 74.1 4 0.60 3.33 2500:1 86.1 22.6 73.8 5 0.70 3.89 2142:1 108.7 28.6 73.7 6 0.80 4.44 1875:1 113.0 32.2 71.5 7 1.00 5.56 1500:1 98.2 33.1 66.3 平均 0.62 3.45 2722:1 100.5 27.0

51、 73.1 由圖11可以看出，在本試驗中，水力負(fù)荷在2.22m3/(m2h)～3.89m3/(m2h)之間、水氣比在3750:1～2142:1之間時，氨氮的吹脫效果影響不大。因此本試驗的污水流量控制在0.4 m3/h～0.7 m3/h之間，水力負(fù)荷在2.22 m3/(m2h)～3.89 m3/(m2h)之間。當(dāng)水力負(fù)荷R為1.94 m3/(m2h)、4.44 m3/(m2h)或5.56 m3/(m2h)時，氨氮去除效率變化較大，有可能是因為氣水比相差較大（而不是本身水力負(fù)荷引起的），本次試驗不作討論。 3.6.4 水力停留時間對氨氮去除效率的影響

52、 由于是使用吹脫塔，因此，吹脫時間就是城市污水從塔頂進(jìn)入時到塔底出水的接觸時間。影響水力停留時間的主要因素為：填料的類型；氨氮吹脫塔的有效高度。 本試驗從塔的高度來試驗水力停留時間t對氨氮吹脫效果的影響。試驗中無法隨意調(diào)整吹脫塔的有效高度，可通過不同吹脫次數(shù)來模擬不同的吹脫塔的高度： 吹脫一次相當(dāng)于吹脫塔的有效高度為3米，水力停留時間為t1； 吹脫二次相當(dāng)于吹脫塔的有效高度為6米，水力停留時間為t2； 吹脫三次相當(dāng)于吹脫塔的有效高度為9米。水力停留時間為t3； 不同塔高的吹脫數(shù)據(jù)見表3-12。其它的工藝參數(shù)如下： pH：10.5～11.0；水溫

53、：15Co；氣溫8 Co； 氣水比為3000:1；流量為0.5m3/h ； 水力負(fù)荷為2.78 m3/(m2h) 表3-12 不同塔高的氨氮吹脫數(shù)據(jù) 水樣1 水樣2 水樣3 水樣4 進(jìn)水氨氮濃度mg/l 86.1 88.9 84.3 83.7 停留時間t1氨氮濃度mg/l 58.5 60.1 61.2 58.9 停留時間t1的氨氮去除率 32.0％ 32.4％ 27.4％ 29.6％ 停留時間t2氨氮濃度mg/l 33.8 34.5 32.1 30.4 停留時間t2的氨氮去除率 60.7％ 61.2％ 61

54、.9％ 63.7％ 停留時間t3氨氮濃度mg/l 22.6 23.0 25.5 21.7 停留時間t3的氨氮去除率 73.8％ 74.1％ 69.8％ 74.0％ 由圖12可以看出，隨著吹脫時間的增加，吹脫效率越來越高。因此，可以通過增加吹脫時間來提高吹脫效率。 3.6.5 城市污水氨氮初始濃度與氨氮去除率關(guān)系 由于該城市污水中氨氮的初始濃度在60mg/l～110 mg/l之間，變化幅度不大，對空氣吹脫塔不會產(chǎn)生較大的沖擊。 李武、吳方同等人分別對城市垃圾滲濾液中氨氮脫除效率與氨氮初始濃度的關(guān)系做了試驗研究，結(jié)果表明氨氮初始濃度的

55、大小對吹脫效率影響不大：在其它工藝參數(shù)不變的情況下，初始液的氨氮濃度從4987 mg/l降到1121mg/l，其氨氮的去除率都能達(dá)到90％以上。 本試驗通過投加NH4Cl來控制其氨氮初始濃度分別在60 mg/l、80 mg/l、100 mg/l、120 mg/l上，來比較其氨氮去除效率。其它的工藝參數(shù)為： pH：10.5～11.0；氣水比：3000:1；水溫 15Co；氣溫8 Co； 流量：0.5m3/h；水力負(fù)荷：2.78 m3/(m2h) 試驗數(shù)據(jù)見表3-13。 表3-13 氨氮初始濃度與去除率的關(guān)系 進(jìn)水初始氨氮濃度mg/l 60.8 8

56、1.3 102.0 118.8 最終出水氨氮濃度mg/l 15.9 20.9 27.4 29.8 氨氮去除率（％） 73.8 74.3 73.1 74.9 試驗結(jié)果表明，該生活污水的氨氮初始濃度的高低對去除率影響不大(見圖13)，這和李武、吳方同等人的研究結(jié)論是一致的。 3.6.6 溫度對NH3-N去除率的影響 在一定的壓力下，氣體在廢水中的溶解度隨溫度升高而降低。不同溫度和壓力下氨在水中的溶解度見表3-14。 表3-14 不同溫度、壓力下氨在水中的溶解度(kg/kg) 壓力/kPa 0Co 20Co 30Co 50

57、Co 10.13 0.22 0.085 0.043 50.66 0.57 0.034 0.247 0.146 101.33 0.88 0.515 0.400 0.244 202.65 1.62 0.812 0.632 0.389 因此，NH3-N吹脫去除率同水溫、氣溫有關(guān)。溫度越低，氨的去除率越低。一般說來，20Co時氨的去除率為90％～95％，而在10 Co以下，氨的去除率只有在75％以下。在吹脫塔的運(yùn)行中，氣溫是影響塔內(nèi)污水溫度的關(guān)鍵因素，吹脫過程塔內(nèi)污水的蒸發(fā)也會使水溫降低。本試驗的試驗時間在冬至，水溫和氣溫都較低，平均氣溫在8～10Co

58、，該生活污水的水溫在15Co左右。試驗數(shù)據(jù)見表3-15。其它工藝參數(shù)為： pH：10.5～11.0； 氣水比：3000:1；流量：0.5m3/h； 水力負(fù)荷：2.78 m3/(m2h)； 吹脫塔的有效高度：9米 表3-15水溫15Co、氣溫8 Co下的試驗數(shù)據(jù) 水樣編號 1 2 3 4 5 平均 進(jìn)水NH3-N(mg/l) 86.1 88.9 84.3 83.7 87.2 86.0 出水NH3-N(mg/l) 22.6 23.0 25.5 21.7 30.4 24.6 NH3-N去除率(%) 73.8 74.1 69.8

59、74.0 65.1 71.4 由表3-15可以看出，在 水溫15Co、氣溫8 Co下，氨氮的去除率可達(dá)71％左右。 圖14為進(jìn)出水氨氮的濃度變化情況。 日本根本等人研究給出的氨氮去除率(η) 與水溫、氣溫的關(guān)系如下： η(%)＝ftg0.26t10.51 (tg·t1>10 Co) 式中：η－氨去除率，%； f －常數(shù)； tg －氣溫，Co； t1 －水溫，Co。 根據(jù)根本等人給出的計算公式，計算出在pH為10.5～11.0、 氣水比為3000:1、流量

60、為0.5m3/h、水力負(fù)荷為2.78 m3/(m2h)的工藝條件下， 水溫為15Co、氣溫為8 Co時的常數(shù)f為10.07。 3.7 吹脫法對TN去除的影響 TN包括無機(jī)氮和有機(jī)氮，無機(jī)氮主要包括氨氮、硝酸氮、亞硝酸氮。城市污水中氮的存在形式以有機(jī)氮和氨氮為主，一般情況下硝態(tài)氮僅為1～5mg/l。表3-16所示為我國部分城市污水的含氮量測定。 表3-16 城市污水TKN含量及其比值 數(shù)據(jù) 來源 有機(jī)氮(mg/l) 氨氮(mg/l) 氨氮/TKN 數(shù)據(jù) 來源 有機(jī)氮(mg/l) 氨氮(mg/l) 氨氮/TKN 設(shè)計手冊 38 50 0.59 設(shè)計手

61、冊 15 25 0.62 設(shè)計手冊 8 12 0.60 泰安 14 32 0.69 上海西區(qū) 24 28 0.61 上海西廠 26 70 0.73 沈陽北部 6.5 16.6 0.72 廣州 3 17 0.85 上海曹楊 29 75 0.72 無錫清揚(yáng) 26 70 0.73 吹脫法主要對NH3-N去除有較大的效果，對有機(jī)氮及硝態(tài)氮的去除不具備作用。本次試驗未測定該廢水中的總氮，不知道該廢水中NH3-N占總氮的比例，因此不能判斷吹脫法對TN的去除效率。 根據(jù)城市污水中氨氮與總氮的比例及其它其它有關(guān)試驗報

62、道可知，空氣吹脫法對TN的去除率一般為60～90％，對氨氮的去除率可達(dá)90～98％，對有機(jī)氮無效。 3.8 氨氮吹脫對COD去除的影響 在pH為10.5～11.0、 氣水比為3000:1、流量為0.5m3/h、水力負(fù)荷為2.78 m3/(m2h)、水溫15Co、氣溫8 Co、吹脫塔的有效高度為9米下的工藝條件下，吹脫對COD的去除情況見表3-17。 表3-17 氨氮吹脫法對COD的去除關(guān)系圖 水樣編號 1 2 3 4 5 平均 進(jìn)水COD(mg/l) 165.0 185.8 103.2 145.8 163.8 161.3 出水COD(m

63、g/l) 140.0 165.1 88.6 130.5 139.7 136.1 COD去除率(%) 15.2 11.1 14.1 10.5 17.0 15.6 由圖15可以看出，吹脫對該生活污水中COD的去除率較低。其原因是：吹脫只能吹脫出污水中可揮發(fā)性的COD，而該污水的COD本身就很低，且可揮發(fā)性的COD可能較低。另外，部分COD可能在調(diào)節(jié)pH的時候被混凝沉淀掉。 3.9 吹脫尾氣的處理 在采用吹脫工藝處理氨氮廢水時，被吹脫的氨氮若不加適當(dāng)?shù)奶幚矶苯优湃肟諝庵?，將對操作環(huán)境和大氣環(huán)境帶來二次污染。因大氣中的氨氮大約平均

64、一周發(fā)生一次總氨量的位移，大氣中的氨將通過氣體沉積(60 %)、氣溶膠沉積(22 %)、降雨(18 %)等途徑回歸大地,且大氣中的氨氮富集后對人畜有刺激、毒害作用；當(dāng)附近有二氧化硫排放點時，氨能與大氣中的S02和水作用生成硫酸氨的氣溶膠，從而污染環(huán)境。 對吹脫尾氣的處理主要有2種：回收利用；高空排放。 3.9.1氨吹脫尾氣的回收利用 氨吹脫尾氣的回收主要是利用硫酸吸收，生產(chǎn)硫酸鉸，工業(yè)上成型的技術(shù)有以下幾種： (1)飽和蒸汽法制造硫酸氨。該法在鋼鐵企業(yè)普遍用于煤氣脫氨、制造硫酸鉸氨的生產(chǎn)，是目前鋼鐵企業(yè)制造硫酸氨比較先進(jìn)、成熟的方法。該法適用于氨含量較高的尾氣。

65、 （2)酸洗法制造硫酸氨。也是鋼鐵企業(yè)用于煤氣脫氮、制造硫酸氨的方法。由于設(shè)備復(fù)雜，管理維護(hù)工作量大，目前生產(chǎn)企業(yè)中使用得比較少。 (3)吸收后直接利用。吸收是個酸堿反應(yīng)過程，反應(yīng)很快，也很徹底。有條件的地方可以考慮吸收后的硫酸氨產(chǎn)品直接使用，以簡化工藝設(shè)施，降低投資成本。 圖16為一種典型的氨去除及氨回收過程示意圖。 圖16 氨去除及氨回收過程示意圖 說明：氨吹脫塔及氨吸收塔用分管連接與外界隔絕空氣。吸收液中氨與硫酸生產(chǎn)硫酸銨，并最終以液態(tài)和固態(tài)回收硫酸銨作為銨基肥料，硫酸銨濃度可達(dá)50％。 3.9.2 高空排放 大氣中氨的背景

66、值為0.001～0.02mg/m3，典型值為。美國加利福尼亞州Orange縣設(shè)有氨吹脫塔，當(dāng)風(fēng)速為1m/s，通過擴(kuò)散技術(shù)估算氨吹脫塔下風(fēng)向不同水平距離地面空氣中氨濃度表示于表3-18。從表中可知，在氨吹脫塔下風(fēng)方向4860米處，地面空氣中氨濃度既達(dá)環(huán)境背景值。 表3-18 氨吹脫塔地面空氣中氨濃度 距吹脫塔水平距離（m） 地面空氣中氨濃度（mg/m3） 91 5.2 305 1.6 486 0.6 972 0.2 4860 0.0006 另外，目前國家大氣污染控制指標(biāo)中,如《大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GBI6297－96)和《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3095-96)等，沒有對氨氣的污染指標(biāo)作規(guī)定，但對氨氣的排放有明確的規(guī)定。規(guī)定指出，氨氣屬惡臭物質(zhì)，應(yīng)有組織排放。規(guī)定要求當(dāng)氨的排放量為35kg/h時，排氣筒高度為40m；當(dāng)氨的排放量為75kg/h時，排氣筒高度為60m。當(dāng)環(huán)境條件合適，尾氣中氨的含量不高時，可以采用這種方式。 該生活污水脫氮的尾氣中氨的含量不高，可以采用高空排放來處理吹脫尾氣。 3.10 吹脫對填料塔結(jié)垢的影響及解決辦