氨氮廢水閉環吹脫合成烏洛托品處理技術

陳曉宇　鄭燕云　鄧亮

【摘 要】隨著經濟和社會的發展，工業化建設步伐不斷加快，工業生產的化工、冶金、制藥、化肥、電子、食品、皮革、垃圾填埋及部分輕工業生產過程中均會產生大量高濃度氨氮廢水。氨氮廢水的污染問題日趨突出，已經成為了制約相關行業發展的一個重要因素和關鍵問題。

【關鍵詞】氨氮廢水；閉環吹脫處理技術；烏洛托品；應用

0 前言

近年來，隨著城市人口的日益膨脹和工農業的不斷發展，水環境污染事故屢屢發生，對人、畜構成嚴重危害。為滿足公眾對環境質量要求的不斷提高的現狀，國家對氮制訂了嚴格的排放標準，研究開發出經濟、高效的除氮處理技術已成為水污染控制工程領域研究的重點和熱點。

1 氨氮廢水處理技術的難點分析

現有的氨氮廢水處理方法處理成本高，工藝技術不夠成熟，且只能處理濃度較低的廢水。對于高濃度、大水量的氨氮廢水現有技術中采用最廣泛的還是吹脫技術，但氨氮吹脫技術存在效率低、能耗大、二次污染大、運行不夠穩定、運行成本高等缺點。氨氮處理副產物一般為銨鹽（硫酸銨或氯化銨），副產物經濟效益極低，處理1噸高濃度氨氮廢水的費用在100-150元左右，企業難以承受其高昂的費用，環保工程往往淪為形象工程。采用切實可行的氨氮廢水治理技術，一要降低企業廢水處理的成本，提高企業治理污染的積極性，保護當地的生態生活環境，二要盡可能的回收可利用的資源，進一步降低企業成本，盡可能的實現企業內部循環，以實現更大的社會效益，為相關行業的可持續性發展做出重要貢獻。

2 氨氮廢水處理技術國內外現狀

目前，氨氮廢水處理技術主要有：直接蒸發結晶法，即將水以熱水或蒸餾水的方式循環使用，銨鹽以結晶方式回收；沸石吸附法，是指沸石離子交換廢水中游離的氨（或銨離子），達到除去工業污水和生活污水中氨氮的目的；折點氯化法，是將Cl2通入廢水中達到某一點，此點氨的濃度降為零，游離氯的含量最低，此過程中產生無毒無害的氮氣；土壤灌溉法，是把低濃度的氨氮廢水經過去除病菌、重金屬、有機物等有害物質后，作為農作物的肥料來使用；電化學法，用電化學間接氧化法去除氨氮；氧化法，臭氧氧化法是指用臭氧使水中氨氮氧化為氮氣的方法；微生物法，是模擬自然界中氮的循環過程，利用污泥中的專性好氧硝化菌和兼性反硝化菌的聯合作用，將水體中的含氮化合物轉變成氮氣的方法；乳狀液膜法，利用膜內外兩側氨濃度差的推動，氨分子不斷通過膜表面吸附，滲透擴散遷移至膜相內側解吸，從而達到分離去除氨氮的目的；電滲析法，是指在外加直流電場的作用下，利用離子交換膜的選擇透過性，使離子從一部分水中遷移到另一部分水中的物理化學過程；化學沉淀法，通過向廢水中投加某種化學藥劑，除去銨根離子和游離的氨；吹脫法與氣提法，利用水中氨氮的實際濃度與平衡濃度之間的差異，是氨氮轉移至氣相而去除。作為傳統工藝雖然技術相對成熟，應用也非常廣泛，但是傳統工藝在基礎建設和運行成本上都相對很高，并經傳統工藝處理的廢水氨氮含量一般在150～400mg/L之間，遠遠達不到國家規定的排放標準，極易造成二次污染，必須要經過下一步處理才能排放，這使得處理工藝很復雜。

3 氨氮廢水合成烏洛托品閉環吹脫工藝

氨氮廢水閉環吹脫技術合成烏洛托品循環利用處理系統采用閉環吹脫與吸收工藝設計，主要是將高濃度氨氮廢水通過控溫、吹脫、吸收、除氨4道基本工序，利用甲醛吸收吹脫出的氨氣合成烏洛托品，生成的10%烏洛托品直接返回制化工中間體系統進行回用。整個工藝過程大大節省了吸收后副產物的處理成本，減輕了排污負擔，還能創造一定的經濟效益（見圖1氨氮廢水閉環處理工藝流程圖和圖2氨氮吹脫與合成烏洛托品閉環處理系統工藝流程圖）。

圖2 氨氮吹脫與合成烏洛托品閉環處理系統工藝流程圖

1.吹脫進液泵；2.污水循環池；3.換熱盤管；4.吹脫風機；5.除霧器；6.霧化噴頭；7.填料區；8.吹脫塔；9.除霧器；10.霧化噴頭；11.填料區；12.吸收（合成）塔；13.甲醛循環泵；14.換熱盤管；15.烏洛托品集液池

4 氨氮廢水合成烏洛托品閉環吹脫工藝關鍵技術及創新點

4.1 新型廢水霧化技術的應用

該技術采用氣液混合吹脫進液泵，將需處理的廢水和空氣在泵腔內進行混合，然后將廢水提升至塔頂，通過高霧化實心螺旋噴頭將廢水霧化噴淋，使廢水分布地更均勻、霧化地更徹底，增加了吹脫過程中氣液接觸的面積，減少了吹脫的氣液比（從3000降至2000），降低了吹脫的能耗（噸廢水耗電從3Kwh降至2Kwh）。

4.2 吹脫塔使用脫氨劑新工藝

新型脫氨劑的使用降低了污水的表面能（表面張力），使污水在吹脫過程中形成大量的小氣泡，從而使氨氣在這些小氣泡中更好的完成氣液交換。新型脫氨劑的使用還打斷了氨氣與水分子之間的化學力（氫鍵），使平衡向右偏移，反應向正向進行，吹脫效率明顯提高至90%以上，經其處理后的氨含量可以小于0.5ppm。

4.3 采用氨氣廢物綜合利用工藝，研發了合成烏洛托品方法

傳統氨氮吹脫、吸收副產物為銨鹽（硫酸銨或氯化銨），經濟效益極低。本項目技術采用氨氣與甲醛合成烏洛托品，副產物經濟價值高。主要是將高濃度氨氮廢水通過控溫、吹脫、吸收、除氨4到基本工序，利用甲醛吸收吹脫出的氨氣合成烏洛托品，生成的10%烏洛托品直接返回制化工中間體系統進行回用。整個工藝過程大大節省了吸收后副產物的處理成本，減輕了排污負擔，還能創造一定的經濟效益。

4.4 復合材料防腐技術

由于氨氮廢液具有一定的腐蝕性，因此非常有必要對設備做相應的防腐措施。吹脫塔、吸收塔等主體設備使用鋼制襯塑內襯防腐材質（或玻璃鋼-聚丙烯符合材料），是在鋼制罐體內表面襯里聚丙烯或聚乙烯等防腐塑料，兩者緊密連接。鋼制材質確保了產品的強度，塑料層使產品耐腐蝕強度大大提高，提升了產品的可靠性，經久耐用。

4.5 閉環式（氣體，熱量）新結構的設計

吹脫風機的出口連吹脫塔的進口，吹脫塔的出口連吸收塔的進口，吸收塔的出口連風機的進口，形成一個閉路，避免尾氣中氨氣外溢，造成二次污染。同時將風機運行過程中產生的熱量留在系統中，降低氣溫對吹脫效果的影響。普通設備是僅僅通過風機的吹力，消耗風機的風壓來吹脫廢液，該閉路的設計使得設備內部不僅有吹力，也有吸力，從而使吹脫風機壓降可從2000Pa降低至1000Pa，大大的減少風機能耗。

4.6 采用纖維床除霧器

系統在吹脫塔、吸收塔的頂部安裝纖維床除霧裝置，當含有霧粒的氣體水平通過纖維床層時，通過慣性碰撞、直接攔截、布朗運動原理將霧粒捕集在除霧器單個的纖維上，并逐漸凝聚成大顆粒或液膜，在氣流推動力的作用下，穿過纖維床層，并沿床層的內表面在重力的作用下排出床層，達到捕集霧液凈化氣體的作用。該裝置阻力小，除霧效果好，1um以上液滴去除率達到90%以上，能有效防止吹脫后的廢水進入吸收系統中，防止廢水對吸收液的污染，提高了吸收塔中副產物的純度。

5 結束語

綜上所述，氨氮廢水閉環吹脫技術合成烏洛托品循環利用處理系統通過氨氮吹脫技術從溫度、效率、能耗、二次污染、循環利用等多方面進行綜合研究，利用閉環吹脫和副產烏洛托品工藝，解決了高濃度氨氮廢水吹脫中單一吹脫效率相關聯的問題，達到降低氣液比、提高氨氮吹脫效率、杜絕吹脫過程中產生的二次污染、合成烏洛托品循環利用、降低處理運行成本等目的。這種節能、高效、具有經濟效益的氨氮吹脫工藝是市場的發展趨勢及企業需求所在。

【參考文獻】

[1]王莉萍，曹國平，周小虹.氨氮廢水處理技術研究進展[J].化學推進劑與高分子材料，2009，3.

[2]王方，王明亞，王明太.回收氨氮廢水用水處理技術的研究進展[J].當代化工，2011，12.

[3]吳海忠.吹脫法處理高氨氮廢水關鍵因素研究進展[J].綠色科技，2013，2.

[4]魯秀國，羅軍，賴祖明.氨氮廢水處理技術發展現狀[J].華東交通大學學報，2015，2.

[責任編輯：楊玉潔]