实验中, 吸收液吸收吹脱气中的氨气是否达到饱和可通过吸收液的pH 变化来判断。图4 表明,当吸收液pH<7 时,排放气中氨气的质量浓度约小于1 mg/m3,且随着吸收液的循环吸收,吸收液pH 的增加对排放气中氨气浓度影响不大;但当吸收液pH≥7 后,随着吸收液pH 增加,排放气中氨气浓度迅速增大,表明吸收液已接近饱和状态,因此,在实验中,当吸收液pH≈7 时,可认为吸收液已达饱和状态。
2.2.4 解吸温度对降解率的影响饱和吸收液在加热状态下可释放出氨气, 经多级冷凝后可获得质量分数为10%~20%的氨水。实验表明:饱和吸收液在108℃时解吸效果较好,此时吸收液呈沸腾状态,加热60 min 后,解吸率很快达到91%左右;延长加热时间对吸收液解吸率的影响不大。
2.2.5 吸收液再生次数对降解率的影响
再生后的吸收液循环使用, 并控制吹脱过程进水中的氨氮质量浓度3 000 mg/L,温度40 ℃,气液比1 000∶1,pH≈11; 控制吸收过程循环吸收液流量12 L/h,温度20 ℃,常压。在上述实验条件下考察再生次数对降解率的影响,结果见表2。
由表2 可知,吸收液经5 次吸收-解吸循环,对氨吸收率均保持在99.9%以上, 解吸率均达91%以上,表明新型吸收液具有良好的可再生性。
2.3 连续实验
在吹脱和吸收实验基础上, 对装置进行了连续实验。控制吹脱过程进水中的氨氮质量浓度3 000mg/L,温度40 ℃,气液比1 000∶1,pH≈11;控制吸收过程循环吸收液流量12 L/h,温度20 ℃,常压。实验结果表明,吹脱塔出水氨氮质量浓度稳定在58 mg/L左右,吹脱率约98%;吸收塔排放气中NH3质量浓度稳定在0.9 mg/m3 左右。这说明,实验装置具有较好的稳定性。
2.4 实际废水
在模拟废水研究的基础上, 采用某化工企业实际高浓度氨氮废水进行了验证实验, 该企业废水的氨氮质量浓度高达4 000 mg/L。
吹脱过程实验条件:温度40 ℃,气液比1 500∶1､pH≈11;吸收过程实验条件:温度20 ℃,常压,吸收液流量12 L/h;解吸过程实验条件:温度108 ℃,时间60 min。实验表明:废水经吹脱处理后,吹脱率达95.24%,出水NH3-N 质量浓度<200 mg/L,满足废水生化要求;吹脱气经氨吸收液吸收后,排放气中氨质量浓度降至1.05 mg/m3 左右,满足达标排放要求;饱和吸收液再生的解吸率达91.18%,控制第一冷凝器出料温度在94 ℃左右时, 得到质量分数为15.26%的浓氨水。实验结果与模拟废水较好一致。具体参见http://www.dowater.com更多相关技术文档。
3 结论
(1) 通过对传统氨氮废水吹脱塔结构的改进和高效填料的使用,强化了气液传质过程。吹脱气液比由(3 000~5 000)∶1 大幅降至(1 000~2 000)∶1,氨氮吹脱率提高至95%以上,显著降低了能耗。
(2) 研发的新型可再生复合酸氨吸收液能高效吸收吹脱气中的氨,吸收率达99.9%以上;饱和吸收液在108 ℃下解吸后,解吸率可达91%以上,解吸释放出的高浓度氨气经二级冷凝后, 可获得质量分数为10%~20%的氨水。
(3) 研发的新型可再生复合酸氨吸收液具有较好的稳定性,经多次吸收-解吸循环使用后,仍能保持很高的吸收率和解吸率。
(4) 研发的高浓度氨氮废水处理与氨资源化新技术,实现了废水中氨氮的高效回收与资源化,为高浓度氨氮废水的处理提供了一条新的技术途径。