氨氣廢氣處理-揚(yáng)州氨氣廢氣處理工藝和流程

　　制藥、化肥、化工、硅膠等工業(yè)生產(chǎn)中會(huì)產(chǎn)生氨氣廢氣，氨氣是一種無(wú)色氣體，有刺激性惡臭味，具有一定腐蝕性和毒性，長(zhǎng)期吸入會(huì)對(duì)人體造成不良的影響，而且對(duì)環(huán)境造成破壞，必須處理后才可排放。

　　氨氣廢氣具有極易溶于水的特點(diǎn)，處理氨氣廢氣可以使用水對(duì)其進(jìn)行處理，根據(jù)多年的廢氣處理經(jīng)驗(yàn)，我們采用廢氣處理塔進(jìn)行處理。

　　氨氣廢氣的處理方法及工藝原理：

　　根據(jù)氨氣廢氣極易溶于水的特點(diǎn)，我們采用廢氣處理塔方案對(duì)氨氣廢氣進(jìn)行處理。廢氣處理塔以水為介質(zhì)的廢氣處理設(shè)備，氨氣廢氣進(jìn)入噴淋塔底部，穿過(guò)噴淋層，噴淋頭向下噴水，氨氣廢氣和水接觸并且溶于水，氨氣廢氣全部溶于水，達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。

　　選擇廢氣處理塔處理氨氣廢氣的優(yōu)點(diǎn)：

　　1. 根據(jù)氨氣廢氣的性質(zhì)，使用噴淋塔處理氨氣廢氣，凈化效率達(dá)到98%。

　　2. 廢氣處理塔外殼由耐腐蝕性PP材料制成，可抵抗氨氣廢氣的腐蝕性，壽命長(zhǎng)達(dá)十年。

　　3. 廢氣處理塔可適應(yīng)不同濃度的氨氣廢氣，性能穩(wěn)定，運(yùn)行過(guò)程中不干擾車(chē)間內(nèi)生產(chǎn)設(shè)備的工作。

氣態(tài)氨產(chǎn)生的主要來(lái)源有，家畜飼養(yǎng)，石化工業(yè)，金屬制造設(shè)備，食品業(yè)，造紙業(yè)，紡織設(shè)備，廢水處理設(shè)備，淤泥處理及堆肥設(shè)備。

　　生物過(guò)濾除氨氣

　　生物過(guò)濾的原理非常簡(jiǎn)單：含污染物的氣體，通過(guò)某多孔填料床，其中含有固定的微生物，通過(guò)這些微生物的降級(jí)作用，實(shí)現(xiàn)對(duì)污染物的生物處理。當(dāng)異味污染氣體通過(guò)介質(zhì)時(shí)，氣流中的污染物被生物膜吸收，氧化生成CO2, H2O, NO3, 及SO4。與傳統(tǒng)的方法相比，生物過(guò)濾技術(shù)在處理低濃度污染氣體方面具有相當(dāng)優(yōu)勢(shì)。并且該技術(shù)還具有高效，低投入費(fèi)用和運(yùn)行費(fèi)用，安全操作，低能源消耗，不產(chǎn)生副產(chǎn)品，能將許多無(wú)機(jī)物和有機(jī)物轉(zhuǎn)化成無(wú)害的氧化物的特點(diǎn)。

　　生物過(guò)濾系統(tǒng)

　　主體是三層結(jié)構(gòu)的床式生物過(guò)濾器，主要結(jié)構(gòu)為一個(gè)高1.5 m，直徑80 mm的金屬圓柱容器。該容器中含有堆肥，城市下水道淤泥，及PVC。其中三者的混合比例為，3-2-1。在過(guò)濾系統(tǒng)的每一層都裝有混合后的填料介質(zhì)，由金屬濾網(wǎng)支撐。在每一層的進(jìn)口與出口處，都裝有氣體取樣端口。另外，每層還裝有介質(zhì)取樣端口，用于從填充材料中取樣。在每個(gè)過(guò)濾床中部安裝了溫度計(jì)，用于日常溫度測(cè)量。為了使過(guò)濾器中有穩(wěn)定的溫度，在系統(tǒng)中安裝了電子溫度調(diào)節(jié)裝置。

　　測(cè)量方法

　　采用靛酚法確定氨氣濃度。利用酒精玻璃溫度計(jì)測(cè)量溫度，該溫度計(jì)測(cè)量范圍為0到100攝氏度。氣體流速則使用流量計(jì)進(jìn)行測(cè)量，單位為l/min。利用水壓力計(jì)測(cè)量壓降數(shù)值。

　　入口氨氣濃度對(duì)除氨效率的影響

　　另外需要研究的就是通過(guò)生物過(guò)濾系統(tǒng)能夠達(dá)到什么樣的除氨效果。為了取得需要的結(jié)果，系統(tǒng)做第二階段的83天的實(shí)驗(yàn)，其中廢氣流速為6.48 l/min，廢氣的停留時(shí)間(EBRT)為一分鐘。在運(yùn)行開(kāi)始階段，進(jìn)口濃度為10 ppmv，然后逐漸增加到大約236ppmv。在初幾天，處于馴化階段，除氨率比較低，然后就有迅速的提高。經(jīng)觀察系統(tǒng)系統(tǒng)能處理的氨氣濃度上限是236 ppmv，而能夠達(dá)到99.9%以上的除去效率。當(dāng)入口的氨氣濃度為10 to 236ppmv時(shí)，出口氣體中氨氣的濃度低于0.1 ppmv。然而，當(dāng)入口氨氣濃度超過(guò)236時(shí)，除氨率將下降，且系統(tǒng)變的不穩(wěn)定。經(jīng)觀察，10 - 236 ppmv的入口氨氣濃度范圍內(nèi)，的氨氣轉(zhuǎn)載量為9.86 g-NH3 /m3h。

　　容器內(nèi)壓降

　　容器內(nèi)氣體阻力大小決定風(fēng)扇的能量消耗，也就是系統(tǒng)的主要能源消耗。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，壓降數(shù)據(jù)主要通過(guò)水壓力計(jì)進(jìn)行測(cè)量。經(jīng)觀察，在初幾天壓力就大，過(guò)段時(shí)間后，壓力數(shù)據(jù)主要與介質(zhì)的濕度有。平均的壓力為43.55 Pa。沒(méi)有發(fā)現(xiàn)壓力與氨氣轉(zhuǎn)載量之間有直接的關(guān)聯(lián)。

　　過(guò)濾材料潮濕度對(duì)系統(tǒng)的影響

　　過(guò)濾器中介質(zhì)的潮濕度是非常重要的操作參數(shù)，因?yàn)樗鼘⒅苯佑绊懴到y(tǒng)的除氨效率，以及氣體壓降。的潮濕度是在40%和60%。為了維持理想的穩(wěn)定的介質(zhì)濕度，需在系統(tǒng)中增加濕度調(diào)節(jié)裝置。

　　溫度控制

　　系統(tǒng)中的溫度是需要日?？刂频?，因?yàn)闇囟葘?duì)于微生物的生長(zhǎng)影響非常大。對(duì)于細(xì)菌的溫度是30 °C 左右，因此在操作過(guò)程中都要爭(zhēng)取將溫度控制在30 °C 左右。

　　在氨氣的生物過(guò)濾過(guò)程中，微生物將氨轉(zhuǎn)化成硝酸鹽。整個(gè)過(guò)程是有兩種微生物完成的，首先是亞硝化單胞菌將NH4+轉(zhuǎn)化成NO2-，然后由硝化細(xì)菌將NO2-轉(zhuǎn)化成NO3-。在與氨氣物質(zhì)接觸前，過(guò)濾介質(zhì)中的微生物數(shù)量是不變化的。在馴化階段以后，微生物聚集成塊，一定數(shù)量以后圍繞到過(guò)濾介質(zhì)周?chē)纬缮锬?。污染物質(zhì)經(jīng)擴(kuò)散從氣態(tài)到進(jìn)入到含微生物的固定生物膜中，從從氨被氧化成無(wú)害的硝酸鹽。

　　氨氣廢氣處理-揚(yáng)州傳統(tǒng)的生化法主要用于低濃度氨氮，它是利用微生物的硝化及反硝化作用使氨氮轉(zhuǎn)變?yōu)榈獨(dú)?。中高濃度氨氮廢水通常具有氨氮高、C/N比低的特點(diǎn)，有些生產(chǎn)廢水甚至不含COD，因此采用生物脫氮的方式處理，需要加入碳源，運(yùn)行成本很高。常見(jiàn)工藝有A/O(或A2/O)和SBR工藝。其缺點(diǎn)是處理過(guò)程對(duì)溫度和工業(yè)廢水中某些組分的干擾非常敏感，需要的反應(yīng)器體積比較大，而且反硝化過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生N2O，易轉(zhuǎn)化為其它影響臭氧層的氮氧化物，反硝化把NH4+這種有價(jià)值的物質(zhì)轉(zhuǎn)化成N2逸入空氣，造成浪費(fèi)。

　　在A/O工藝中，為了促使反硝化反應(yīng)順利進(jìn)行，一般要求C/N大于3，對(duì)于山東綠霸化工股份有限公司高氨氮廢水中不含有碳源，必須補(bǔ)充碳源才能保證反硝化進(jìn)行，甲醇是常見(jiàn)的碳源，綜合考慮甲醇投加量約為18kg甲醇/m3廢水。較大的回流比和大量補(bǔ)充甲醇使構(gòu)筑物的容積大幅增加，處理費(fèi)用大幅增加。

　　空氣吹脫法是使廢水作為不連續(xù)相與空氣接觸，利用廢水中氨的實(shí)際濃度與平衡濃度之間的差異，使氨氮由液相轉(zhuǎn)移至氣相而達(dá)到廢水脫氨的目的。

　　在空氣吹脫過(guò)程中，廢水pH、水溫、水力負(fù)荷及氣水比對(duì)吹脫效果有非常大的影響。一般來(lái)說(shuō)，pH 要提高至10.8-11.5、水溫一般不能低于20℃、水力負(fù)荷為2.5-5m3/(m2·h)、氣水比為2500-5000m3/m3，當(dāng)廢水處理要求更高時(shí)甚至達(dá)到7000-8000m3/m3，或者需要多塔串聯(lián)操作方可滿足工藝要求。

　　空氣吹脫法所需空氣量大，而空氣吹脫塔因?yàn)槭艿剿O(shè)備空塔氣速的限制，一般體積非常龐大，占地面積大。另外，空氣吹脫法需要在系統(tǒng)中引入第三種介質(zhì)——空氣，氨自廢水進(jìn)入空氣中，因?yàn)榭諝饬亢艽螅痹诳諝庵械臐舛群艿?，必須再采用酸?duì)含氨空氣進(jìn)行洗滌，而酸洗塔同樣體積非常龐大，而且在吸收不夠充分的情況下，容易造成二次污染，即水污染轉(zhuǎn)化為空氣污染。

　　空氣吹脫法一級(jí)除氨效率一般為85%左右，要達(dá)到更高的處理要求，則需要多級(jí)串連操作。另外，因?yàn)閺U水中氨的平衡濃度受溫度影響非常大，因此水溫低時(shí)采用空氣吹脫效率很低，一般不太適合在寒冷的冬季使用。

　　在空氣吹脫工藝中，如果將廢水及空氣進(jìn)行加熱，提高操作溫度，可以提高脫氨效率，但是由于系統(tǒng)熱量無(wú)法實(shí)現(xiàn)綜合回收利用，會(huì)導(dǎo)致其廢水處理單耗顯著增加，其經(jīng)濟(jì)性將受到很大的影響。通常認(rèn)為空氣吹脫法比較適用于1000mg/L以下的較低濃度氨氮廢水的處理。

　　蒸汽汽提法

　　蒸汽汽提法是用蒸汽將廢水中的游離氨轉(zhuǎn)變?yōu)榘睔庖莩?，其處理機(jī)理與吹脫法基本相同，也是一個(gè)氣液傳質(zhì)過(guò)程，即在高pH值時(shí)，使廢水與蒸汽密切接觸，從而降低廢水中氨濃度的過(guò)程。傳質(zhì)過(guò)程的推動(dòng)力是氣相中氨的分壓與廢水中氨的濃度對(duì)應(yīng)的平衡分壓之間的差值。

　　蒸汽汽提法由于采用的工作介質(zhì)是蒸汽，氨自廢水進(jìn)入蒸汽中，然后在塔頂精餾成為濃氨水回收，因此無(wú)需增加后處理工序。

　　蒸汽汽提所需蒸汽體積要比空氣吹脫法中所需空氣體積小得多，因此設(shè)備體積較小，占地面積較少。

　　汽提法比較適用于處理1000mg/L以上的高濃度氨氮廢水，對(duì)氨氮的去除率可達(dá)99%以上，效率高，技術(shù)成熟度好。

　　但是，常規(guī)的汽提廢水脫氨技術(shù)蒸汽消耗量大，處理廢水單耗比較高。蒸汽汽提廢水脫氨技術(shù)的普及推廣應(yīng)用需要在節(jié)能降耗方面加大研究開(kāi)發(fā)的力度。

　　折點(diǎn)加氯法

　　折點(diǎn)加氯法是通過(guò)投加過(guò)量的氯或次氯酸鈉，將廢水中的氨*氧化為N2的方法。為了保證*反應(yīng)，氧化1kg氨氮需要10kg。折點(diǎn)氯化法的出水在排放前需用活性炭或與O2進(jìn)行反氯化，以去除水中的殘余氯。折點(diǎn)氯化法的處理效果穩(wěn)定，不受水溫影響，投資較少。其突出優(yōu)點(diǎn)是通過(guò)正確控制加氯量和對(duì)流量進(jìn)行均化，使廢水的全部氨氮降為零,同時(shí)使廢水達(dá)到消毒目的，對(duì)于低濃度氨氮廢水的處理，此法較經(jīng)濟(jì)因此常用作深度處理。但運(yùn)營(yíng)成本高，副產(chǎn)物氯胺和氯代有機(jī)物會(huì)造成二次污染。因本工程氨氮含量偏高、需大量的NaOH，故處理成本也很高(15-20元/m3)，而且在貯存、運(yùn)輸?shù)确矫娲嬖诓话踩蛩亍?/span>

　　離子交換法

　　離子交換法適用于氨離子濃度在10～100mg/L的廢水。其原理是選用陽(yáng)離子交換樹(shù)脂，將水中的銨離子與樹(shù)脂上的鈉離子交換，從而達(dá)到去除銨的目的。沸石具有從含鈉、鎂和鈣等離子的溶液中有選擇地去除氨離子的特點(diǎn)，因而選其作為交換樹(shù)脂也叫有選擇性的離子交換法，穿透的樹(shù)脂要用2%的氯化鈉溶液再生，再生液經(jīng)過(guò)去氨處理后再循環(huán)使用，達(dá)一定的循環(huán)率后排放。離子交換除氨法樹(shù)脂的再生操作復(fù)雜，設(shè)備及管道的腐蝕嚴(yán)重，再生下來(lái)的氨回用價(jià)值不高，因此工業(yè)型規(guī)模應(yīng)用很少。

　　化學(xué)沉淀法

　　化學(xué)沉淀法是通過(guò)向水中投加化學(xué)藥劑，使氨反應(yīng)生成不溶于水的沉淀，從而達(dá)到廢水脫氨的目的。一般所用的化學(xué)藥劑為鎂鹽和可溶性磷酸鹽?；瘜W(xué)沉淀法的氨氮脫除率一般為80%-90%。工藝比較簡(jiǎn)單、設(shè)備投資較少。但是由于需要向廢水中投加國(guó)家嚴(yán)格控制排放的磷酸鹽(*標(biāo)準(zhǔn)要求磷<0.5mg/L)，后續(xù)除磷要求很高。因此該工藝一般只適用于氨氮和磷同時(shí)存在的場(chǎng)合。

　　膜分離法

　　采用膜分離技術(shù)處理氨氮廢水是近幾年來(lái)研究比較多的廢水脫氨技術(shù)之一。膜分離技術(shù)處理氨氮廢水的處理效果比較好，條件溫和。但是由于氨氮廢水中往往有較多的固體懸浮物及易于結(jié)垢的鹽類(lèi)，考慮到膜的阻塞及再生問(wèn)題，膜分離技術(shù)對(duì)水質(zhì)的要求非常高，其長(zhǎng)周期運(yùn)行問(wèn)題尚需進(jìn)一步研究。