吹脱法脱除催化剂生产废水中高浓度氨氮的研究

摘要

南京炼油厂催化剂公司生产催化剂过程中产生了高浓度氨氮废水(主要含(NH4)2SO4)，平均氨氮浓度达4300mg/L，若直接大量排放，对环境产生很大的危害。水体中氨氮浓度过高，导致水体富营养化。水资源恶化，也会对人体的健康造成一定影响，同时增加了炼油厂处理污水的负荷。因此必须经过处理，至少达到南京炼油厂接受废水中氨氮标准60 mg/L才能排放，脱除这类废水中的氨氮是处理废水的关键步骤之一。
　　 本文对国内外氨氮废水的处理机理和工艺及其应用现状进行了全面的综述，以南京炼油厂催化剂公司排放的氨氮废水为实例，针对废水高氨氮、可生化性差、较难处理的特点，采用空气吹脱法来处理此类废水。吹脱法脱氨具有工艺流程简单、适应性强，运行成本低，操作简单，去除率效率高等特点，是适合工业化应用的氨氮脱除技术。
　　 本研究对吹脱技术进行了全面的机理研究、小试实验、连续性中等试验研究。小试研究表明，吹脱温度、pH值、吹脱时间等条件是影响氨氮脱除率的主要因素，通过正交试验得出：影响废水氨氮脱除率因素的主次顺序为：吹脱温度>pH值>吹脱时间，单因素法基本确定最佳吹脱条件为：温度θ为80℃，pH=11.5，吹脱时t=120min，在此条件下，氨氮的脱除率可达到99.2％以上，以上条件可作为连续性实验的参考方案。
　　 在小试基础上设计吹脱法脱氨氮的工业性装置与工艺流程，进一步考察连续吹脱过程中吹脱温度、气液比等操作工艺参数对废水中氨氮脱除的影响，综合考虑去除率和经济运行成本，得到连续性试验较适宜的工艺参数：废水pH值控制在11.5，吹脱温度为80℃，气液体积比为300 m3/m3，吹脱后的废水氨氮浓度从4300 mg/L降低到60 mg/L以下，由南京炼油厂进一步生化处理系统，可达到国家一级排放标准15 mg/L。
　　 在催化剂生产工艺的氨氮废水的排放不稳定，氨氮浓度范围变化较大的情况下，采用吹脱法处理南京炼油厂催化剂公司含硫酸盐的氨氮废水，氨氮脱除率能稳定达98％以上，证明脱氨净化工艺具有良好的适应性，极大地提高了设备的可操作性，满足了水质变化大的特点。吹脱过程中鼓入大量的空气，不仅存在气、液相间的传质过程，而且由于空气中含氧气，液相内中存在化学氧化作用，使得氨氮废水中的CODcr浓度有所下降，低于国家一级排放标准值。
　　 吹脱净化工艺从废水中吹脱出的氨采用硫酸对其直接吸收，硫酸铵是催化剂公司生产工艺中的辅助原料之一，产生的硫酸铵可返回催化生产过程中重复利用，不会造成二次污染，同时可节约成本。
　　 综上所述，采用空气吹脱处理催化剂生产废水中高浓度氨氮的工艺是可行的，能够达到较好的处理效果。若再进行工业放大试验，进一步探索符合工业最佳吹脱技术参数，通过处理使废水达标排放，减轻炼油厂后续处理的负荷，有效地保护水资源，具有较好的环境效益和经济效益。