江蘇聯治環保氨氮催化吹脫處理
高濃度氨氮污水來源甚廣且排放量大。大量氨氮污水排入水體不僅引起水體富營養化、造成水體黑臭,而且將增加給水處理的難度和成本,甚至對人群及生物產生毒害作用。
我公司經多年研發開發的氨氮吹脫工藝,是一種能夠兼顧流程簡單、投資省、技術成熟、控制方便以及無二次污染等各方面的技術,配合高效的脫氨催化劑,十分成功地應用于高濃度氨氮污水的處理,可以將10000mg/L以上的氨氮污水處理到排放要求。
1.1氨氮常規處理技術
常規的氨氮一般采用吹脫工藝或A2O硝化-反硝化反應。而這兩種工藝均存在一定弊端。
具體而言,常規氨氮吹脫工藝只能去除水中已經以水合氨形式存在的氨氮分子,即NH3H2O,而對于水中的以正一價形態存在的銨鹽類氨氮,由于其以NH4+形態,隨著水中水合氨氮濃度的降低,其反應方程式向左側偏移,導致吹脫效率逐漸下降,這也是常規吹脫工藝難以完全處理到達標程度的原因。
而A2O硝化-反硝化工藝則由于生物技術固有的弊端存在啟動時間較長,細菌存活條件較高,反應周期長,工程量大且隨季節、溫度變化運行不穩定、需要額外投加碳源等諸多弊端。特別是反硝化階段隨著厭氧工藝的進行,水中的凱式氮(TKN)中的有機氮部分會被繼續氧化,部分NH2-會從蛋白質類分子上剝落下來,在水體中形成新的氨氮,從而導致在反硝化工藝后水體氨氮濃度反而上升的問題。
1.2先進的氨氮吹脫塔
我公司研發生產的氨氮催化吹脫設備采用逆流操作,氣液相互充分接觸,在雙重催化作用下,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。
塔內裝有一定高度的填料,填料表面經過特殊處理:表面有催化劑涂層,催化劑涂層為多種稀有金屬及氧化物復合燒制而成,配合高效脫氨劑,降低一水合氨向氨氣轉化的活化能,減少能耗。
污水被提升到填料塔的塔頂,在塔內布水結構作用下,與氣體在填料上接觸,高速運動的氣流對污水作激烈的攪拌,產生渦流內循環,重復霧化,達到最佳霧化質量,液霧與氣體充分攪拌在一起,達到最佳的接觸方式與接觸面積,從而有利于氨氣在較低的溫度和較低的PH條件下從污水中解吸。
1.3高效的脫氨催化劑
吹脫塔合理的內部結構在及適當的氣液比條件下,可以有效地減少氨在混合氣體中的分壓,加快游離氨從廢水中釋出來的速度,提高釋放效率,反應
NH4++OH- NH3•H2O NH3↑+H2O
在吹脫的過程中,上述方程式中NH3濃度逐漸增加,但由于反應的可逆平衡作用,反應有向左偏移的趨勢,也就是說氨氮的去除率隨著吹脫的進行而降低,從反應方程式上看,若想提高去除率,只有調高PH或加熱,但這兩種方法不僅使運行成本大大提高,而且去除率提高的很有限。
氮原子有5個外電子,和3個氫原子結合后外電子達到8穩定結構,2個一對,4對,呈4面體結構,氮原子在中心。由于其中3對都是與氫原子結合,所以有一對可以與水中的無外電子的氫原子結合,形成配位鍵,就是一水合氨(NH3•H2O),這個配位鍵便是是阻礙氨氣揮發的原因之一。
氨是極性分子,氮氫鍵是極性較強的極性鍵,在極性溶劑中,如果溶質分子與溶劑分子之間可以形成氫鍵,則溶質的溶解度增大,由于水也是極性分子,這就可以解釋為什么氨氣在水中溶解度很大的問題了,氨水中存在著很復雜的氫鍵,水本身就有氫鍵的存在(一水分子中的氧和另一水分子中的氫),液氨本身也是有氫鍵的(一氨中的氮和另一氨中的氫)。兩者混合,除以上兩種外還有水中的氧和氨中的氫,以及水中的氫和氨中的氮,氫鍵的形成所需的活化能也小,加之其形成的空間條件較易出現,雖然斷開所需能量很少,但是在物質不斷運動情況下,氫鍵可以不斷形成和斷裂,這些氫鍵增大了游離氨從水中向氣中轉化的難度。
高效的脫氨催化劑的作用就是在堿性條件下,可以降低一水合氨的配位鍵和分子間氫鍵斷裂的活化能,使反應趨向右,可在相對較低的溫度和PH下提高吹脫效率。
1.4與傳統吹脫工藝的比較
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1.5技術優勢
a、處理效率高,吹脫塔單臺處理能力最大可達100m3/小時以上。
b、采用了添加脫氨催化劑,在較低的溫度(大約20~35℃)和較低的PH值條件下(約PH9~11.5)實現氨氮95%以上的吹脫去除。
c、設備內部設計更加合理,增加了氣液傳質面積,從而有利于氨氣從污水中分離,同時解決了長時期運行后填料的堵塞問題。
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脫氨氮催化裝置

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