江苏联治环保氨氮催化吹脱处理
高浓度氨氮污水来源甚广且排放量大。大量氨氮污水排入水体不仅引起水体富营养化、造成水体黑臭,而且将增加给水处理的难度和成本,甚至对人群及生物产生毒害作用。
我公司经多年研发开发的氨氮吹脱工艺,是一种能够兼顾流程简单、投资省、技术成熟、控制方便以及无二次污染等各方面的技术,配合高效的脱氨催化剂,十分成功地应用于高浓度氨氮污水的处理,可以将10000mg/L以上的氨氮污水处理到排放要求。
1.1氨氮常规处理技术
常规的氨氮一般采用吹脱工艺或A2O硝化-反硝化反应。而这两种工艺均存在一定弊端。
具体而言,常规氨氮吹脱工艺只能去除水中已经以水合氨形式存在的氨氮分子,即NH3H2O,而对于水中的以正一价形态存在的铵盐类氨氮,由于其以NH4+形态,随着水中水合氨氮浓度的降低,其反应方程式向左侧偏移,导致吹脱效率逐渐下降,这也是常规吹脱工艺难以完全处理到达标程度的原因。
而A2O硝化-反硝化工艺则由于生物技术固有的弊端存在启动时间较长,细菌存活条件较高,反应周期长,工程量大且随季节、温度变化运行不稳定、需要额外投加碳源等诸多弊端。特别是反硝化阶段随着厌氧工艺的进行,水中的凯式氮(TKN)中的有机氮部分会被继续氧化,部分NH2-会从蛋白质类分子上剥落下来,在水体中形成新的氨氮,从而导致在反硝化工艺后水体氨氮浓度反而上升的问题。
1.2先进的氨氮吹脱塔
我公司研发生产的氨氮催化吹脱设备采用逆流操作,气液相互充分接触,在双重催化作用下,使水中溶解的游离氨穿过气液界面,向气相转移,从而达到脱除氨氮的目的。
塔内装有一定高度的填料,填料表面经过特殊处理:表面有催化剂涂层,催化剂涂层为多种稀有金属及氧化物复合烧制而成,配合高效脱氨剂,降低一水合氨向氨气转化的活化能,减少能耗。
污水被提升到填料塔的塔顶,在塔内布水结构作用下,与气体在填料上接触,高速运动的气流对污水作激烈的搅拌,产生涡流内循环,重复雾化,达到最佳雾化质量,液雾与气体充分搅拌在一起,达到最佳的接触方式与接触面积,从而有利于氨气在较低的温度和较低的PH条件下从污水中解吸。
1.3高效的脱氨催化剂
吹脱塔合理的内部结构在及适当的气液比条件下,可以有效地减少氨在混合气体中的分压,加快游离氨从废水中释出来的速度,提高释放效率,反应
NH4++OH- NH3•H2O NH3↑+H2O
在吹脱的过程中,上述方程式中NH3浓度逐渐增加,但由于反应的可逆平衡作用,反应有向左偏移的趋势,也就是说氨氮的去除率随着吹脱的进行而降低,从反应方程式上看,若想提高去除率,只有调高PH或加热,但这两种方法不仅使运行成本大大提高,而且去除率提高的很有限。
氮原子有5个外电子,和3个氢原子结合后外电子达到8稳定结构,2个一对,4对,呈4面体结构,氮原子在中心。由于其中3对都是与氢原子结合,所以有一对可以与水中的无外电子的氢原子结合,形成配位键,就是一水合氨(NH3•H2O),这个配位键便是是阻碍氨气挥发的原因之一。
氨是极性分子,氮氢键是极性较强的极性键,在极性溶剂中,如果溶质分子与溶剂分子之间可以形成氢键,则溶质的溶解度增大,由于水也是极性分子,这就可以解释为什么氨气在水中溶解度很大的问题了,氨水中存在着很复杂的氢键,水本身就有氢键的存在(一水分子中的氧和另一水分子中的氢),液氨本身也是有氢键的(一氨中的氮和另一氨中的氢)。两者混合,除以上两种外还有水中的氧和氨中的氢,以及水中的氢和氨中的氮,氢键的形成所需的活化能也小,加之其形成的空间条件较易出现,虽然断开所需能量很少,但是在物质不断运动情况下,氢键可以不断形成和断裂,这些氢键增大了游离氨从水中向气中转化的难度。
高效的脱氨催化剂的作用就是在碱性条件下,可以降低一水合氨的配位键和分子间氢键断裂的活化能,使反应趋向右,可在相对较低的温度和PH下提高吹脱效率。
1.4与传统吹脱工艺的比较
1.5技术优势
a、处理效率高,吹脱塔单台处理能力最大可达100m3/小时以上。
b、采用了添加脱氨催化剂,在较低的温度(大约20~35℃)和较低的PH值条件下(约PH9~11.5)实现氨氮95%以上的吹脱去除。
c、设备内部设计更加合理,增加了气液传质面积,从而有利于氨气从污水中分离,同时解决了长时期运行后填料的堵塞问题。
脱氨氮催化装置
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