氨氣廢氣處理-揚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)中會產(chǎn)生氨氣廢氣，氨氣是一種無色氣體，有刺激性惡臭味，具有一定腐蝕性和毒性，長期吸入會對人體造成不良的影響，而且對環(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，處理氨氣廢氣可以使用水對其進行處理，根據(jù)多年的廢氣處理經(jīng)驗，我們采用廢氣處理塔進行處理。

　　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，我們采用廢氣處理塔方案對氨氣廢氣進行處理。廢氣處理塔以水為介質(zhì)的廢氣處理設(shè)備，氨氣廢氣進入噴淋塔底部，穿過噴淋層，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，達到排放標準。

　　選擇廢氣處理塔處理氨氣廢氣的優(yōu)點：

　　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，壽命長達十年。

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

氣態(tài)氨產(chǎn)生的主要來源有，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。

　　生物過濾除氨氣

　　生物過濾的原理非常簡單：含污染物的氣體，通過某多孔填料床，其中含有固定的微生物，通過這些微生物的降級作用，實現(xiàn)對污染物的生物處理。當異味污染氣體通過介質(zhì)時，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，生物過濾技術(shù)在處理低濃度污染氣體方面具有相當優(yōu)勢。并且該技術(shù)還具有高效，低投入費用和運行費用，安全操作，低能源消耗，不產(chǎn)生副產(chǎn)品，能將許多無機物和有機物轉(zhuǎn)化成無害的氧化物的特點。

　　生物過濾系統(tǒng)

　　主體是三層結(jié)構(gòu)的床式生物過濾器，主要結(jié)構(gòu)為一個高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。在每個過濾床中部安裝了溫度計，用于日常溫度測量。為了使過濾器中有穩(wěn)定的溫度，在系統(tǒng)中安裝了電子溫度調(diào)節(jié)裝置。

　　測量方法

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

　　入口氨氣濃度對除氨效率的影響

　　另外需要研究的就是通過生物過濾系統(tǒng)能夠達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天的實驗，其中廢氣流速為6.48 l/min，廢氣的停留時間(EBRT)為一分鐘。在運行開始階段，進口濃度為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，而能夠達到99.9%以上的除去效率。當入口的氨氣濃度為10 to 236ppmv時，出口氣體中氨氣的濃度低于0.1 ppmv。然而，當入口氨氣濃度超過236時，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。在實驗過程中，壓降數(shù)據(jù)主要通過水壓力計進行測量。經(jīng)觀察，在初幾天壓力就大，過段時間后，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)。

　　過濾材料潮濕度對系統(tǒng)的影響

　　過濾器中介質(zhì)的潮濕度是非常重要的操作參數(shù)，因為它將直接影響系統(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)中的溫度是需要日常控制的，因為溫度對于微生物的生長影響非常大。對于細菌的溫度是30 °C 左右，因此在操作過程中都要爭取將溫度控制在30 °C 左右。

　　在氨氣的生物過濾過程中，微生物將氨轉(zhuǎn)化成硝酸鹽。整個過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-，然后由硝化細菌將NO2-轉(zhuǎn)化成NO3-。在與氨氣物質(zhì)接觸前，過濾介質(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)量以后圍繞到過濾介質(zhì)周圍形成生物膜。污染物質(zhì)經(jīng)擴散從氣態(tài)到進入到含微生物的固定生物膜中，從從氨被氧化成無害的硝酸鹽。

　　氨氣廢氣處理-揚州傳統(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?。中高濃度氨氮廢水通常具有氨氮高、C/N比低的特點，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，運行成本很高。常見工藝有A/O(或A2/O)和SBR工藝。其缺點是處理過程對溫度和工業(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，而且反硝化過程中會產(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+這種有價值的物質(zhì)轉(zhuǎn)化成N2逸入空氣，造成浪費。

　　在A/O工藝中，為了促使反硝化反應(yīng)順利進行，一般要求C/N大于3，對于山東綠霸化工股份有限公司高氨氮廢水中不含有碳源，必須補充碳源才能保證反硝化進行，甲醇是常見的碳源，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充甲醇使構(gòu)筑物的容積大幅增加，處理費用大幅增加。

　　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)移至氣相而達到廢水脫氨的目的。

　　在空氣吹脫過程中，廢水pH、水溫、水力負荷及氣水比對吹脫效果有非常大的影響。一般來說，pH 要提高至10.8-11.5、水溫一般不能低于20℃、水力負荷為2.5-5m3/(m2·h)、氣水比為2500-5000m3/m3，當廢水處理要求更高時甚至達到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，而空氣吹脫塔因為受到塔設(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，氨自廢水進入空氣中，因為空氣量很大，氨在空氣中的濃度很低，必須再采用酸對含氨空氣進行洗滌，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。

　　空氣吹脫法一級除氨效率一般為85%左右，要達到更高的處理要求，則需要多級串連操作。另外，因為廢水中氨的平衡濃度受溫度影響非常大，因此水溫低時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)熱量無法實現(xiàn)綜合回收利用，會導(dǎo)致其廢水處理單耗顯著增加，其經(jīng)濟性將受到很大的影響。通常認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?，其處理機理與吹脫法基本相同，也是一個氣液傳質(zhì)過程，即在高pH值時，使廢水與蒸汽密切接觸，從而降低廢水中氨濃度的過程。傳質(zhì)過程的推動力是氣相中氨的分壓與廢水中氨的濃度對應(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，氨自廢水進入蒸汽中，然后在塔頂精餾成為濃氨水回收，因此無需增加后處理工序。

　　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，對氨氮的去除率可達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發(fā)的力度。

　　折點加氯法

　　折點加氯法是通過投加過量的氯或次氯酸鈉，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。折點氯化法的出水在排放前需用活性炭或與O2進行反氯化，以去除水中的殘余氯。折點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)點是通過正確控制加氯量和對流量進行均化，使廢水的全部氨氮降為零,同時使廢水達到消毒目的，對于低濃度氨氮廢水的處理，此法較經(jīng)濟因此常用作深度處理。但運營成本高，副產(chǎn)物氯胺和氯代有機物會造成二次污染。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。其原理是選用陽離子交換樹脂，將水中的銨離子與樹脂上的鈉離子交換，從而達到去除銨的目的。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，因而選其作為交換樹脂也叫有選擇性的離子交換法，穿透的樹脂要用2%的氯化鈉溶液再生，再生液經(jīng)過去氨處理后再循環(huán)使用，達一定的循環(huán)率后排放。離子交換除氨法樹脂的再生操作復(fù)雜，設(shè)備及管道的腐蝕嚴重，再生下來的氨回用價值不高，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%。工藝比較簡單、設(shè)備投資較少。但是由于需要向廢水中投加國家嚴格控制排放的磷酸鹽(*標準要求磷<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存在的場合。

　　膜分離法

　　采用膜分離技術(shù)處理氨氮廢水是近幾年來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，考慮到膜的阻塞及再生問題，膜分離技術(shù)對水質(zhì)的要求非常高，其長周期運行問題尚需進一步研究。