什么是氨氮吹脱法
吹脱法多用于处理中高浓度、大流量氨氮废水,吹脱出的氨可以回收利用,但有容易结垢、低温时氨氮去除效率低、吹脱时间长、二次污染、出水氨氮浓度仍偏高等缺点,所以明确影响吹脱法的关键因素,提高氨氮去除率,对于氨氮处理成本控制、水污染得到控制、实现城市的可持续发展具有重要的意义。
一、什么是氨氮吹脱法?
氨氮吹脱法是利用气体分离定律(亨利定律)通过气体分压不同,将游离态氨氮吹脱出废水的一种方法!
1、氨氮吹脱法的原理
其具体原理是利用废水中所含的氨氮等挥发性物质的实际浓度与平衡浓度之间存在的差异,在碱性条件下使用空气吹脱,由于在吹脱过程中不断排出气体,改变了气相中的氨气浓度,从而使其实际浓度始终小于该条件下的平衡浓度,最终使废水中溶解的氨不断穿过气液界面,使废水中的NH3-N得以脱除,常以空气作为载体。氨吹脱是一个传质过程,推动力来自空气中氨的分压与废水中氨浓度相当的平衡分压之间的差,气体组份在液面的分压和液体内的浓度符合亨利定理,即成正比关系。此法也叫“氨解析法”,解析速率与温度、气液比有关。
吹脱法的基本原理是气液相平衡和传质速度理论。废水中的NH3-N通常以铵离子(NH4+)和游离氨(NH3)的状态把持平衡而存在的:
NH4++OH↹NH3+H2O
当PH为中性时,NH3-N主要以铵离子(NH4+)形式存在,当PH值为碱性,NH3-N主要以游离氨(NH3)状态存在吹脱法是在沸水中加入碱,调节PH值至碱性,先将废水中的NH4+转化为NH3,然后通入蒸汽或空气进行解吸,将废水中的NH3转化为气相,从而将NH3-N从水中去除。常用空气或水蒸气作载气,前者称为空气吹脱,后者称为蒸汽吹脱。
2、氨氮吹脱法的优缺点
优点
吹脱法用于处理高浓度氨氮废水具有流程简单、处理效果稳定、基建费和运行费较低等优点,实用性较强。
缺点
进出水需要调整PH、如果没有酸性吸收吹脱出来的氨气随空气进入大气引起二次污染、硬度高的废水结垢严重。
二、氨吹脱的装置类型
垃圾渗滤液脱氮常用的吹脱设备有曝气吹脱池、空气吹脱塔以及蒸汽蒸馏塔,采用装置的不同也将影响氨吹脱的效果,这几种吹脱装置的特性比较见下表。

三、影响因素
吹脱法一般采用吹脱池(也称“曝气池”)和吹脱塔两类设备。但吹脱池占地面积大,而且易污染周围环境,所以有毒气体的吹脱都采用塔式设备。塔式设备中填料吹脱塔主要特征是在塔内装置一定高度的填料层,使具有大表面积的填充塔来达到气—液间充分接触。常用填料有纸质蜂窝、拉西环、聚丙烯鲍尔环、聚丙烯多面空心球等。废水被提升到填充塔的塔顶,并分布到填料的整个表面,水通过填料往下流,与气流逆向流动,废水在离开塔前,氨组份被部分汽提,但需保持进水的pH值不变。空气中氨的分压随氨的去除程度增加而增加,随气水比增加而减少。影响吹脱法处理氨氮废水去除率主要是pH值、温度、气液比/吹脱水位深度、吹脱时间等因素。

1、PH
水中的氨氮,大多以氨离子(NH4+)和游离氨(NH3)保持平衡的状态而存在。其平衡关系式如下:
NH4++OH↹NH3+H2O (1)
式(1)受pH 值的影响,当pH值高时,平衡向右移动,游离氨的比例较大,当pH 值为11 左右时,游离氨大致占90%。
2、温度
氨与氨离子之间的百分分配率可用下式进行计算:
Ka=Kw /Kb=(CNH3·CH+)/CNH4+ (2)
式中:
Ka—— —氨离子的电离常数;
Kw—— —水的电离常数;
Kb—— —氨水的电离常数;
C—— —物质浓度。
由式(2)可以看出,pH 值是影响游离氨在水中百分率的主要因素之一。另外,温度也会影响反应式(1)的平衡,温度升高,平衡向右移动。表(一)列出了不同条件下氨氮的离解率的计算值。表中数据表明,当pH值大于10 时,离解率在80%以上,当pH 值达11时,离解率高达98%且受温度的影响甚微。
3、气液比
气液比: 指空气(蒸汽)和吹脱对象(含氨废水)的体积比。
影响氨气从水中向大气转移的因素有两个:一是水气界面处的表面张力;二是界面处的氨浓度差表面张力最小,气态氨释放量就最大。如果形成水滴,气态氨转移量的增加将会很小。因此,反复形成水滴有助于氨的吹脱。
水和大气中氨氮的浓度差是气态氨转移的动力。为使水滴周围环境中的氨氮浓度最小,必须将空气快速循环,用含低浓度气态氨的空气搅动水滴,有助于加快氨的释放。
对确定的废水量而言,增大气体量,传质推动力相应增大,有利于氨氮吹脱去除。但气量太大,气速过高,将影响废水沿填料正常下流甚至不能流下,即引起液泛现象。因此,对一定废水量,最小液气比受液泛气速控制;但是进水量较小时,会消耗大量的能源,所以一般氨氮吹脱工艺将气液比控制在3000左右。
4、吹脱时间
减小吹脱时间,有利于加快反应速度,提高处理量,减少设备的容积。徐颖采用吹脱法处理垃圾渗滤液,吹脱段pH值为11,气液比在2000~2300,吹脱时间9h,反应条件达到最佳吹脱效率才达到52.0%。卢平等采用吹脱—缺氧—两级好氧工艺处理垃圾渗滤液,垃圾渗滤液取自香港某垃圾填埋场,氨氮浓度1400mg/L,pH值为9.5,吹脱时间12h,经吹脱后氨氮去除率为60%。傅金祥等采用吹脱法垃圾渗滤液,进水氨氮浓度1800mg/L,最佳pH值为11,最佳气液比为360∶1,空气量为3.0L/min,吹脱时间为1h,去除效率可达88.75%。由此可看出处理相同的废水最佳吹脱时间也相差很大,可能是因为采用的填料不同、装置设计的合理性等原因造成,吹脱处理后能够很好地进行后续处理和控制运行成本。

【#核心区这五年# | 海淀用“绿色”铺就城市发展底色】2021年PM2.5年均浓度为33微克/立方米,同比2016年下降54%,七年蝉联城六区最优;绿色生态空间不断扩大,严格“两线三区”空间管控,截至目前森林覆盖率为35.78%,居城六区首位;2021年生态环境质量指数(EI)为65.2,连年位居中心城区首位,生物多样性保护成效显著,在中心城区率先发布野生动植物名录……

近年来,海淀区坚持把服务国家和首都大局摆在首位,牢固树立“绿水青山就是金山银山”的理念,坚持把生态环境保护放在更加突出的位置,深化落实“两新两高”战略,坚定不移地走创新和绿色协同发展之路,全区生态环境质量持续改善,生态环境治理能力不断提升,生态文明建设走在了全市的前列,在中心城区率先荣获“国家生态文明建设示范区”称号,形成一幅处处可见绿水青山的美丽海淀画卷。

为绿色发展筑牢生态屏障
上庄燃气热电有限公司是海淀北部重要的电源支撑点,同时为海淀北部产业园区提供清洁、高效的能源。记者跟随区生态环境综合执法大队执法队员来到现场,对企业的环保数采仪、监测记录、余热锅炉CEMS在线监测站,以及废气排放口、废气监测点位等进行了细致检查。“根据企业的排放情况,我们会定期对企业开展现场检查,主要检查企业的持证情况,以及是否按证排污、是否按要求定期进行检测、现场是否有其他环境违法行为等,以此加强对企业守法的引导与监管,确保污染物达标排放。”区生态环境综合执法大队队员房磊介绍。

五年来,我区持续深化“一微克”行动,蓝天保卫战成效显著。特别是2021年,是大气污染防治史上值得被铭记的一年,经过20多年砥砺攻坚,空气质量实现全面达标,取得了里程碑式突破。PM2.5和O3年均浓度分别为33微克/立方米和152微克/立方米,同步达到国家空气质量二级标准,PM2.5年均浓度比2016年的72微克/立方米相比,下降54%。至此,大气六项主要污染物实现全面达标,七年蝉联城六区第一;全年优良天数287天,比例达到78.6%,接近八成,提前完成“十四五”目标。

水环境质量方面,我区坚持“三水”统筹,碧水保卫战实现突破。“保好水、治差水”,供水千人以上农村集中式水源地全面划定饮用水保护区,定期开展环境状况评估和水质监测,有效保障饮用水安全;实施城乡水环境治理三年行动方案,全区污水处理率达99.5%;实施“水清岸绿”行动计划,全面完成7条河段黑臭水体治理、75条小微水体整治。2021年,8个地表水考核断面水质持续改善,南沙河水质从2016年的劣V类提升至Ⅳ类,地下水水质保持总体稳定。

与此同时,全区土壤环境质量持续保持总体良好。“十四五”期间,监管重点从建设用地和农用地延伸到了未利用地,从“两地”扩展到“三地”。污染地块和受污染耕地安全利用率均达到100%,生活垃圾无害化处理率100%,土壤环境安全得到有效保障。

科技赋能解锁智慧新格局
在海淀,有一双“智慧的眼睛”,26家重点污染源单位的排污情况,都在它的监督之下,只要发现情况不对,这双“慧眼”就会立即锁定目标。它,就是重点污染源自动监控平台。

在区生态环境综合执法大队综合业务科办公室内,自动监控保障专项小组的队员们时刻关注着系统中的有效传输率数值,不时翻动页面查看各个重点污染源单位的指标数据。“这26家重点污染源单位既有涉废气单位,又有涉废水单位,如果是光靠人跑腿检查,效率低还会有所疏漏,但通过这个平台就不一样了,所有重点污染源单位的实时排污数据都能在系统里查到,有效发挥智能化监管‘标尺’的作用。”区生态环境综合执法大队队员张林一边介绍一边点了点鼠标。记者看到,在电脑屏幕上,企业线上实时滚动的各项数据指标,排放所产生的氮氧化物、烟气温度、烟气流速、氧含量等各项指标一目了然。

那么,如此高效率的自动监控平台是如何及时收集监控数据,并保持平稳运行的呢?记者随执法队员来到位于大工村的海淀区循环经济产业园,在这里找到了答案。执法队员柳有峰介绍,燃烧垃圾同时产生的烟气,经过一系列的烟气处理系统后会除去烟气中的有害物质,达标后才能经烟囱排出。而排烟囱顶上有一个烟气采集装置,通过管路烟气到达烟气分析柜里进行分析,数据则传输到与环保设备是联网的数据采集仪上,从而实现数据的实时地传输。

注重科技赋能环境治理,区生态环境局不断强化污染源在线监控数据应用,切实提升精准、科学、依法治污水平,以实际行动助力打好污染防治攻坚战。

同时,我区持续推进“城市大脑”建设,利用大数据、物联网、移动互联网、云计算等技术手段,开展生态环境精细化管理,先后搭建运行渣土车治理、智慧工地、机动车尾气监控、“水务大脑”、水污染实时在线监测、“电力+双碳”等科技治污平台,实现从对污染源的被动治理到“主动采集—智慧预测—精准调度”的转变。启动大气和水环境精细化管理项目建设,加强大气环境质量自动监测,在市级70个高密度站点基础上,科学布设了餐饮、道路、扬尘等6大类198个固定监测设备和5台移动监测设备,构建了监测、评价、预测、溯源、通报、整改、评估闭环管理体系;开发“电力+双碳”应用场景,为政府及管理部门提供节能减排管理支撑和执法研判依据。

从顶层设计到全面部署,五年来,海淀的生态文明理念深入人心,生态环境建设齐头并进,越来越多的人深刻认识到:“青山”和“金山”可以“双赢”;从点滴到全局,五年来,海淀的绿色发展制度保障形成合力,生态共识落地生根,转化成为高能的动力和积极的行动,实现了生态环境日渐向好的活力迸发;从“青山”到“金山”,五年来,海淀的绿色发展底色日益亮丽,贯彻新发展理念,构建新发展格局,“绿色”已融入到经济社会发展各个领域。青山常在、绿水长流、空气常新。大美海淀,到处演绎着生态文明建设的绿色佳话。#聚焦北京市第十三次党代会##北京·海淀区[地点]#

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