利用吹脫法處理高濃度氨氮廢水的研究

梁艷

一、工業氨氮廢水的來源

目前：的全球污染已經引起了廣泛關注，如果在污染之后進行相關處理才是當下值得關注和研究的重要問題，例如工業廢水的處理方式就在不斷的被革新，其中高濃度氨氮廢水處理方法的探索就是其中一項，如何尋求高效率、低成本的處理方式關系到工業產業未來的發展。對于傳統的單段吹脫法，隨著空氣在吹脫塔中由下至上運動，空氣吹脫NH3的能力逐漸降低，而廢水中氨氮濃度卻越來越高，所以吹脫效率會逐漸下降。因此本設計要在其基礎上加以改良，以達到脫氮效率更高的目標。

二、靜態實驗

（一）PH值對吹脫效率影響實驗結果分析

置300mlNH-N濃度為2000mg/L的銨液于50Oml燒杯中，在室溫下用空氣流量為2.0L/min的氣泵吹脫，通過3.5h的吹脫，氣體和液體的比例將會達到1400：1。用氫氧化鈉調節pH分別為9.0、10.0、11.0、12.0、13.0，測定不同pH值下處理后廢水中氨氮濃度并求出吹脫效率。測定數據如表1所示。

吹脫效率與PH關系曲線如圖1所示。

由圖1中可以看出，pH值越高，吹脫效率就會越高，這種提升是同時進行的，在此背景下工業廢水中的氨氮排除率就會從6.57%上升到39.57%;隨著pH值持續升高一直到11的時候，氨氮的排除率就會高達66.10%，由此可見雖然趨勢沒有變化，但是增幅卻有所降低，直到pH值從11開始再繼續提升，吹脫效率就不再提升，基本處于平緩的狀態，排除率開始緩慢增加。

通過上圖數據可以看出，pH值對于吹脫效率的影響也并不是一直都十分明顯的，它會有兩個拐點，基本是在pH值分別達到10和11的時候。這種變化趨勢與氨的離解率和pH值的變化是十分相似的。原理可以解釋如下：由于廢水中銨鹽屬于強酸弱堿鹽，提高pH將逐漸地破壞其電離平衡，當pH值為10時，將電離平衡基本破壞;當pH值小于10時，氨離解率隨pH值升高增大得最快，因此pH值在10之前吹脫效率提高較快;當pH值大于11后，污水中的氨氮大多數以游離氨存在，此時提高pH僅增加少量的游離氨，故對吹脫效率影響不大。在實際操作中，建議吹脫氨氮廢水的pH為10～11，以避免因堿的大量加入而增大處理成本。

本實驗確定pH為11是后續動態實驗的最佳吹脫條件。在實驗條件下，即吹脫時間為3.54，空氣流量為2L/min，廢水體積為300ml，pH為11時，氨氮的吹脫效率為66.10%。

（二）溫度對吹脫效率影響實驗結果分析

置3O0mlNH3-N濃度為2000mg/L的銨液于500ml燒杯中，用氫氧化鈉調節pH至11，用空氣流量為2.0L/min的氣泵吹脫3.54，即氣液比為1400：1。用恒溫水浴鍋控制廢水溫度分別為20℃、30℃、40℃、50℃、60℃，改變溫度做對比實驗測定不同溫度下處理后廢水中氨氮濃度并求出吹脫效率。測定數據如表2所示。

吹脫效率與溫度的關系曲線如圖2所示。

由圖2中可以看出，吹脫效率和溫度之間也有密切的關系，基本溫度在60℃的時候，吹脫率就會達到93.90%，一說效果已經非常明顯，究其原因基本如下：溫度上升之后，水中的氨氮擴散能力就會增強，同時傳質系數也會提升。除此之外，溫度提升之后，氨氮的溶解能力也會增強，從而提升傳質的可能性。

本實驗確定溫度為60r是后續動態實驗的最佳吹脫條件。在實驗條件下，即吹脫時間為3.5h，空氣流量為2L/nm，廢水體積為300mi，叫為11，廢水溫度為60℃時，氨氮的吹脫效率為93陰，%。

（三）氣液比甘吹脫效率影響實驗結果分析

對于工業廢水中氨氮廢水的處理方式還受到氨氮廢水的影響，例如，在利用吹脫方法的時候，氣液比和吹脫時間是成正比變化的。因為一定容量的工業廢水中，氣泵的進氣量是固定的。因此二者會發生同比變化的情況。

分別將5份300ml已知氨氮濃度的銨液置于5支500ml燒杯中，用氫氧化鈉調節pH至11，用空氣流量為2.0L/min的氣泵在室溫下分別吹脫1h、2h、2.5h、3h、3.5h，即氣液比分別為400：1、800：1、1000：1、1200：1、1400：1，測定不同氣液比下處理后氨氮廢水的濃度并求出吹脫效率，研究氣液比對吹脫效率的影響。測定數據如表3所示。

氣液比與吹脫效率的關系曲線如圖3所示。

由圖3中可以看出，吹脫效率隨氣液比的升高而提高，氣液比在800：1～1000：1時，氨氮去除率增幅最大，幾乎呈直線上升。這是因為：隨著氣液的增加，空氣中的氨氮濃度會有所降低，從而傳質的效率會提升，由此可以讓氨氮的吹脫效率能夠進一步提升。

本實驗確定氣液比為1000：1是后續動態實驗的最佳吹脫條件。在實驗條件下，即在室溫條件下，空氣流量為2L/min，廢水體積為300ml，pH為11，氣液比為1000：1時，吹脫效率為45.15%。

（四）最佳實驗條件的確定

根據以上實驗結果及分析，確定了后續的動態實驗的最佳吹脫條件：pH值為11.溫度為6O℃，氣液比為1000：1，在此條件下吹脫效率達94.28%。

三、動態實驗

動態實驗所研究的對象是本次畢業設計的主旨，是對氣吹法除氨氮的一次改革。主要考察氣吹段數對吹脫效率的影響。

動態實驗是在吹脫塔中進行的，塔內裝有拉西環填料（30cm），使氣液兩相在塔內充分接觸，提高吹脫效率。本實驗是在前期靜態實驗所確定的最佳吹脫條件下，在吹脫塔的不同高度位置進行分段氣吹，即不改變總進氣量，將空氣用并聯的導管輸送至吹脫塔內。本次實驗是在最佳吹脫條件下，即pH值為11，溫度為60℃，氣液比為1000：1時分別進行1段、2段、3段、4段吹脫，測定不同氣吹段數下的吹脫效率。

四、結論

1.吹脫效率隨pH升高不斷增大;PH值對吹脫效率的影響存在2個折點，當PH值從9.0升高到10.0時，吹脫效率隨pH的上升幾乎呈直線提高;當PH值從10.0升高到11.0，吹脫效率增大幅度變小;當pH值大于11.0.以后，吹脫效率增大幅度緩慢。

2.吹脫效率受到溫度的影響也比較明顯，隨著溫度的升高，氨氮吹脫效率也會持續提升，基本在溫度達到60℃時，吹脫效率會達到峰值一一93.90%。

3.氣液比增大會提升傳質能力，從而吹脫效率也會提升，可以說而這也是同比變化的。在實驗條件下氣液比從800：1增大到1000：1時氨氮去除率增加最快。

4.吹脫效率隨所分氣吹段數的增多而升高。分段數從1段升高到3段時，吹脫效率的增大幅度最大，吹脫效率從94.28%升高到96.86%;分段數大于3段以后吹脫效率增大緩慢。