吹脫法去除ADU母液中氨氮的研究

劉小龍+周勁松+任萌+李佳+劉錦洪

【摘 要】對吹脫法處理除鈾、除氟后的ADU母液進行了研究，考察了吹脫pH值、時間、氣液比、溫度對氨氮去除效率的影響。結果表明：在pH值為12，吹脫溫度為30℃，氣液比為6000，控制吹脫時間為210min，可將氨氮濃度從3325mg/L降至212mg/L。采用硫酸吸收尾氣，避免了二次污染。

【關鍵詞】吹脫；ADU母液；氨氮

在濕法鈾轉化工藝過程中，一般采用氨水作為沉淀劑生產ADU。因而，會產生氨氮含量較高的ADU母液。正常工況下ADU母液經過除鈾、除氟工藝后，氨氮含量降至3～7g/L。

目前，國內外非放氨氮廢水的處理方法有吹脫法、MAP沉淀法、生物法、折點氯化法、膜分離法、電滲析法等多種處理方法。但這些方法很少用于含有放射性的ADU母液氨氮處理工藝中。吹脫法工藝簡單、脫氮率高、操作靈活，普遍應用于高濃度氨氮廢水的處理過程。

本文擬采用吹脫法處理ADU母液中氨氮，通過對pH值、溫度、氣液比及吹脫時間對氨氮去除效果的影響研究，達到去除氨氮的目的。

1 實驗部分

1.1 試驗裝置

吹脫法處理ADU母液中氨氮的實驗裝置見圖1，主要由空氣泵、帶有加熱夾套的吹脫容器、氣液分離器、尾氣吸收容器組成。吹脫容器進氣管部分設有曝氣篩板，氣體在篩板作用下可均勻分布。

1.2 實驗方法

取1000ml經過除鈾、除氟后的ADU母液加入吹脫容器中，控制實驗溫度、加堿量、氣體流量、吹脫時間等條件，對廢液進行吹脫。

吹脫出的尾氣，用酸進行吸收，在實驗過程中，相同濃度的不同酸對尾氣的吸收效果（表1）。

1.3 分析方法

氨氮：納氏試劑分光光度法。

pH值：玻璃電極法。

2 試驗結果與討論

2.1 pH值對吹脫氨氮的影響

廢液中氨氮濃度為3325mg/L，加入適量NaOH調節pH值，分別使廢液pH值達到10、11、12、13，控制氣液比為6000，吹脫時間為240min，反應溫度為25℃。吹脫實驗結果見圖2。

由圖2可以看出，隨著廢水中pH值的提高，氨氮在廢液中的殘余量逐漸減少。pH值9到12之間時，溶液中氨氮的殘余濃度>500mg/L；當pH值達到12以上時，廢液中氨氮的最終殘余濃度在300mg/L左右。這是因為，在廢液中存在下列平衡：

NH+ 4+OH-？圳NH3↑+H2O（1）

當pH值為12及以上時，氨氮主要是以游離氨的形式存在；當繼續提高當pH值時，廢液中游離態氨的比例增加不大[7]。因此，廢液中pH值控制在12以上，是有利于氨氮的去除的。

2.2 氣液比對吹脫氨氮的影響

廢液中氨氮濃度為3325mg/L，pH值為12，吹脫時間為240min，反應溫度為25℃，控制氣液比為2400、3000、3600、4200、4800、5400、6000范圍內進行實驗。吹脫實驗結果見圖3。

從圖3可看出，在實驗條件下，隨著氣液比的升高，廢液中殘留的氨氮濃度逐漸降低。這是因為在廢液中氨氮的吹脫是解吸過程，傳質動力來自廢液中與氨氮濃度成平衡的氨氣組成和吹脫氣體中氨氣的組成之間的差值。在實驗條件下，氣液比控制在6000是合理的。

2.3 溫度對吹脫氨氮的影響

廢液中氨氮濃度為3325mg/L，pH值為12，吹脫時間為240min，氣液比為6000，控制吹脫溫度為25℃、30℃、35℃、40℃、45℃，范圍內進行實驗。吹脫實驗結果見圖4。

從圖4可以看出，隨著溫度的升高，廢液中氨氮的殘余量逐漸減小，當廢液溫度為30℃，經過150min吹脫后，廢液中氨氮濃度降至212mg/L。當溫度繼續升高，廢液中氨氮濃度又緩慢升高。其原因是隨著溫度的升高，水的蒸發量也隨之增大，吹脫后廢液中氨氮濃度反而會逐漸升高。因而，控制吹脫溫度在30℃左右為宜。

2.4 時間對吹脫氨氮的影響

在pH值為12，吹脫溫度為30℃，氣液比為6000，控制吹脫時間為60min、90min、120min、150min、180min、210min、240min、270min、300min進行實驗。吹脫實驗結果見圖5。

由圖5可知，廢液中氨氮濃度隨著吹脫時間的延長而降低。在吹脫的前210min內，廢液中氨氮的降低較快；在210min至300min內，氨氮濃度降低緩慢。這說明了氨氮濃度較低時，吹脫去除氨氮效率不高。因此，可將控制吹脫時間為210min左右。

2.5 正交試驗驗證

正交試驗結果見表2。表中Ki（i=1，2，3）表示各因素同一水平結果之和；Kij表示各因素每一水平平均值；R為極差。

由正交實驗表可見，pH值極差R最大，吹脫時間其次，溫度次之，氣液比最小。影響吹脫效果的各因素關系如下：pH值>吹脫時間>溫度>氣液比。

吹脫最佳參數為：pH值為12，控制吹脫時間為210min，吹脫溫度為30℃，氣液比6000。

3 結論

（1）采用吹脫法在pH值為12，吹脫溫度為30℃，氣液比為6000，控制吹脫時間為210min，可將經過除鈾、除氟的ADU母液中的氨氮濃度從3325mg/L降至212mg/L。

（1）吹脫出的尾氣中含有氨氣，采用硫酸進行吸收，并進行濃縮結晶[10]，從而將廢液中的氨氮轉移至固體中。

【參考文獻】

[1]張仁志，褚華寧，等.氨氮廢水處理技術發展[J].中國環境管理干部學院學報，2005，15（3）：91～94.

[2]唐善宏，伍昭化，等.氨氮廢水處理技術[J].上?；?，2007，32（9）：14～16.

[3]樊華，趙利利.南昌某垃圾填埋場滲濾液中高濃度氨氮的脫除研究[J].能源研究與管理，2010（3）：23～25.

[責任編輯：王楠]