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摘要：在我国的工业生产中，高浓度氨氮废水的处理是工业水污染去除的一项关键技术，特别是对于化工企业、机械加工企业生产中，高浓度氨氮废水的处理是企业运作过程中非常关键的一部分，有效的处理技术既能够保证污水排放达到国家环境标准，也能使企业的废物处理资金消耗在可接受范围之内，而吹脱技术作为高浓度氨氮废水处理的关键技术，其在运用过程中会受到多重因素的影响，而影响到氨氮废水的处理效率。本论文正是基于此，根据项目调试运营经验，探讨分析吹脱技术在高浓度氨氮废水处理过程中所出现的关键因素控制，以得出最佳的工艺条件，为其他工业生产中所出现的高浓度废水处理提供参考作用。
关键词：氨氮废水；吹脱技术；液气比
引言
在工业运作的多元化发展过程中，生产经营过程中所形成的高浓度氨氮废水愈发成为企业经营关注的重点所在，由于废水的高浓度氨氮表现出COD指数较高，具有很高的耗氧量，如果不加处理而直接排放，会对所排放水体中的水生生物产生较大的毒性，从而引起水体中动植物的不适。并且氨氮属于营养元素之一，是水体富营养化现象的罪魁祸首，造成水藻的大量生长，从而影响水体的生态环境功能。虽然，工业废水中的氨氮处理一直处于不断发展之中，但其依然是各种工业生产废水处理的关键困难所在。目前，国内外采用的处理方法主要分为物理化学法脱氮和生物脱氮两个大的方向，其中物理化学方面的处理技术包括磷酸铵镁沉淀法、吹脱法、折点加氯法、汽提法、离子交换法和液膜法等；而生物方面的技术则主要通过微生物的消化吸收作用来去除水中的氨氮成分，将其转化为可以排出的氮气排向大气中。在本论文着重研究的项目之中，氨氮浓度高达500mg/L，处理难度较大，在工艺设计过程中也对不同的处理工艺进行了比较分析。最终采用吹脱法进行高浓度氨氮废水的处理，通过将废水中的pH值调节至碱性，使离子态的铵通过反应转化成分子状态的氨，再将所产生的废气与大气进行融合接触，使氨氮从液相之中转移到气相之中，以此来达到污染处理的目的。吹脱法处理氨氮技术相对成熟有效，在具体的调试过程中虽然会受到各种因素的干扰而影响处理效果，而对于这种处理调试的过程分析，以及经验总结，将是本论文研究的重点所在，以期望能够为其他高浓度氨氮废水吹脱处理技术的运用提供借鉴参考作用，以更好、妥善的解决工业发展过程中所产生高浓度氨氮废水。
1项目概况
对于高浓度氨氮废水吹脱技术的分析是基于福建省浦城县绿康生化股份有限公司污水处理项目为研究对象，在整个项目运行的2011年3月到2014年11月这一年半的时间内，通过对公司生物制药废水的处理进行调试运营，针对每日水质情况，做出水质资料分析汇总，以确保公司在生产运营过程中所产生的高浓度氨氮废水能够有效处理。作为废水处理的关键工艺，300t/d的高浓度氨氮吹脱系统是整个处理工艺控制的难点，也是关键点所在。这部分高浓度氨氮的来源主要是有机氮经过厌氧处理后大部分转化为氨氮，工艺设计过程中，将厌氧阶段后的氨氮可以近似地代表进水TN，最终实际厌氧出水氨氮在200-500mg/l，大部分时间在300-400mg/l，以至于好氧反应阶段，时常出现氨氮偏高的问题现象，对于好氧反应阶段的处理也是一个不利的因素。如此，则需要对这部分高浓度氨氮进行有效处理，以消除废水中氨氮总量和对后续生活处理的不利影响。
2吹脱氨氮处理技术理论分析
2.1吹脱技术原理
吹脱法主要用于去除废水中所存在的氨氮物质，在吹脱处理过程中，将吹脱气体通入待处理的废水中，使吹脱空气浴液体进行接触，从而转移废水游离氨，使其经气液界面进入到气象中，从而实现氨氮的脱除。这种处理技术的实现是基于水中的氨氮大多数是处于平衡状态，并多为NH3分子、NH4+离子。如下所示为其平衡关系式：
式中：氨离子的电离常数可用Ka表示；水的电离常数可用Kw表示；氨水的电离常数可用Kb表示；物质浓度可用C表示。
当达到较高PH值时，化学反应平衡会向右出现移动，此时，反应中游离状态的氨比例会相应的增大，并且当pH值达到11左右时，游离状态的氨大致所占的比例将会达到90%。此外该反应式的关键因子-温度能够对其平衡状态产生直接影响。化学平衡会在反应温度升高时会向右出现移动。如表1所示，不同条件下的氨氮离解率。由此得知，离解率在废水超过10的PH值会会高于80%，而且离解率在废水为11的PH值时会达到98%，而且此时可忽略不计温度影响反应的效果。
2.2影响因素及液气比的确定
废水中高浓度氨氮的处理效果主要影响因子包括水中温度、PH值分布等。其中某些操作条件，例如喷淋密度、气压比等，则需要在工艺处理中着重关注，其对氨氮废水吹脱处理效率也有较大影响。
氨吹脱处理实质上属于对相的转移，其推动力来源为压力差，具体为废水和空气中的氨分页之差。如图1所示，为物料守恒关系，从中可推出吹脱塔操作线方程，如下式所示：
3吹脱氨氮处理处理技术的应用分析
3.1吹脱技术工艺调试过程分析
污水治理车间工艺员与设备员配合厂方调试人员，定员定岗责任到人，并抽调一位当班操作人员协同配合调试，熟悉系统整体工作流程，然后对系统进行自控单元以及各仪表开机检测，检查各提升泵以及吹脱风机运转情况。然后从3号调节池进水，检查各管道情况，主要检查是否有跑冒滴漏的现象，在一切正常的情况下开车试运行。
在本论文的研究过程中，公司所采用的氨吹脱设备是市场上较为常用的吹脱塔，且主要采用逆流操作的形式，在这种设备中，应有高度一定的材料存在吹脱塔中，从而使气—液传质面积增大，反应过程加快。这种处理模式能够有效促进废水氨气的解吸。
通常选用聚丙烯多面空心球为主要填料。可通过泵体提升吹脱塔废水至填料塔塔顶出，此时整个填料表面会分布废水，其内部会有向下留的废水，逆向接触向上的气体从而改变空气中氨分压，使其因气液比增加降低，因氨去除程度增加升高。因此，在调试过程中尽量保持了水力负荷不变，小范圍调整进水pH和气液比。对吹脱出水做出水质分析，并记录调试过程，得到稳定运行的重要参数。 比如在废水量在进行逆流吹脱塔处理时一定，此时气体量增大将会引起传质推动力的变化并使其得到提升，从而促进氨氮吹脱去除。若气量存在过大问题，将极大提高气速，对填料内部下流废水造成影响，甚至导致下流完全受到抑制，即液泛现象，在调试实验过程中经常出现这类问题。经过多次调试实验总结，得出气液实际比应当与下式要求相符，即
（7）
3.2吹脱氨氮处理技术关键点分析
经过长时间的对氨氮吹脱调试运营，当吸收系统的pH维持在1.3以下时，吹脱结果的氨氮浓度均小于200mg/l，但是当吸收系统的pH超过1.3以上时，吹脱结果的氨氮濃度会在200mg/l至300mg/l之间，这显然难以满足氨氮处理的基本要求，如此情况下，通过专家讨论，研究其他工业项目氨氮吹脱处理的技术经验，得出影响吹脱结果的原因在于吸收塔的内部的喷头可能出现堵塞现象，致使吸收系统的稀硫酸液喷淋不均匀，出现空白区域，无法达到吸收吹脱空气中的含氨成分。特别是本系统为闭路循环系统的情况下，如果吸收效果差，则会严重影响了前期的吹脱效果。而同时对喷头堵塞的原因进行了分析，主要是因为管道安装的焊渣、边角料、填料的碎屑等没有按照规定清理，造成了系统堵塞现象。
在面对如此问题的情况下，调试组决定安排相关人员拆开吸收塔进行内部检查及清理，保证吸收系统的管路通畅，提高系统的吸收效果。氨氮吹脱系统的pH调节槽为废水加入碱液后的缓冲槽，在pH调节槽的顶部，并且设置了放空口，当pH调节槽的液位降低时，放空口向内吸气，当pH调节槽的液位升高时，放空口需向外排出一定量的气体，由于废水本身含有很浓的恶臭味道，在向外排气时，放空口附近能闻到一股恶臭味，这也不能满足公司生产经营的要求，最终分析发现废水恶臭是经放空口溢出pH调节槽，所以公司在放空口部位接管道引至吹脱塔与吸收塔中间的风管部位，溢出恶臭引入吸收系统，不至于影响周边环境。
4结论
高浓度氨氮废水的吹脱处理受多种因素的影响，比如废水中的pH值，废水温度等，但更重要的在于吹脱过程中对于液气比的控制，过大与过小的液气比均布不能有效的去除工业废水中多余的氨氮存量，甚至会影响到其他后续工艺的有效进行，会影响到周围生态环境的变化，比如在本次调试研究中所出现的大量氨氮跑出而使得周围环境中存在大量的臭味，这显然是氨氮废水处理过程中需要重点控制的节点。根据影响氨氮吹脱的各种因素进行比较总结，得出氨氮废水吹脱处理的最佳工艺条件为进水水温：25℃水力负荷为3.0M3/M2.h；进水pH值为10-11；气液比为3000：1，在此运行条件下，吹脱氨氮处理的去除率能达到70%以上，工业废水出厂排放的要求，具有一定的实际运用价值和参考借鉴意义。
并且由于氨氮吹脱废水处理的水质会发生不断的变化，这对于吹脱工艺参数的控制也是一个难点所在，基于这种情况，在工艺系统调试最后阶段，污水治理车间根据调试情况对车间操作人员进行系统操作培训，并制定相应的SOP操作手册，确保新系统投入使用时定员定岗稳定运行，这种管理方面的实施也是确保高浓度氨氮处理技术价值得到有效体现的关键行为所在。
参考文献：
[1]王楠，李思凡，商丽艳.物化法处理高浓度氨氮废水的研究进展[J].当代化工，2014（11）：26-29.
[2]丁思慧.用物化法对高浓度氨氮废水的前期处理[J].安徽化工，2000（10）：69-72.
[3]孙峰，王智.高浓度氨氮废水处理技术研究进展[J].中国资源综合利用，2015（05）：09-11.
[4]王曙光，卢磊，张强强.一种用自养脱氮工艺处理高浓度氨氮废水的方法[J].绿色科技，2016（07）：34-36.
关键词：氨氮废水；吹脱技术；液气比
引言
在工业运作的多元化发展过程中，生产经营过程中所形成的高浓度氨氮废水愈发成为企业经营关注的重点所在，由于废水的高浓度氨氮表现出COD指数较高，具有很高的耗氧量，如果不加处理而直接排放，会对所排放水体中的水生生物产生较大的毒性，从而引起水体中动植物的不适。并且氨氮属于营养元素之一，是水体富营养化现象的罪魁祸首，造成水藻的大量生长，从而影响水体的生态环境功能。虽然，工业废水中的氨氮处理一直处于不断发展之中，但其依然是各种工业生产废水处理的关键困难所在。目前，国内外采用的处理方法主要分为物理化学法脱氮和生物脱氮两个大的方向，其中物理化学方面的处理技术包括磷酸铵镁沉淀法、吹脱法、折点加氯法、汽提法、离子交换法和液膜法等；而生物方面的技术则主要通过微生物的消化吸收作用来去除水中的氨氮成分，将其转化为可以排出的氮气排向大气中。在本论文着重研究的项目之中，氨氮浓度高达500mg/L，处理难度较大，在工艺设计过程中也对不同的处理工艺进行了比较分析。最终采用吹脱法进行高浓度氨氮废水的处理，通过将废水中的pH值调节至碱性，使离子态的铵通过反应转化成分子状态的氨，再将所产生的废气与大气进行融合接触，使氨氮从液相之中转移到气相之中，以此来达到污染处理的目的。吹脱法处理氨氮技术相对成熟有效，在具体的调试过程中虽然会受到各种因素的干扰而影响处理效果，而对于这种处理调试的过程分析，以及经验总结，将是本论文研究的重点所在，以期望能够为其他高浓度氨氮废水吹脱处理技术的运用提供借鉴参考作用，以更好、妥善的解决工业发展过程中所产生高浓度氨氮废水。
1项目概况
对于高浓度氨氮废水吹脱技术的分析是基于福建省浦城县绿康生化股份有限公司污水处理项目为研究对象，在整个项目运行的2011年3月到2014年11月这一年半的时间内，通过对公司生物制药废水的处理进行调试运营，针对每日水质情况，做出水质资料分析汇总，以确保公司在生产运营过程中所产生的高浓度氨氮废水能够有效处理。作为废水处理的关键工艺，300t/d的高浓度氨氮吹脱系统是整个处理工艺控制的难点，也是关键点所在。这部分高浓度氨氮的来源主要是有机氮经过厌氧处理后大部分转化为氨氮，工艺设计过程中，将厌氧阶段后的氨氮可以近似地代表进水TN，最终实际厌氧出水氨氮在200-500mg/l，大部分时间在300-400mg/l，以至于好氧反应阶段，时常出现氨氮偏高的问题现象，对于好氧反应阶段的处理也是一个不利的因素。如此，则需要对这部分高浓度氨氮进行有效处理，以消除废水中氨氮总量和对后续生活处理的不利影响。
2吹脱氨氮处理技术理论分析
2.1吹脱技术原理
吹脱法主要用于去除废水中所存在的氨氮物质，在吹脱处理过程中，将吹脱气体通入待处理的废水中，使吹脱空气浴液体进行接触，从而转移废水游离氨，使其经气液界面进入到气象中，从而实现氨氮的脱除。这种处理技术的实现是基于水中的氨氮大多数是处于平衡状态，并多为NH3分子、NH4+离子。如下所示为其平衡关系式：
式中：氨离子的电离常数可用Ka表示；水的电离常数可用Kw表示；氨水的电离常数可用Kb表示；物质浓度可用C表示。
当达到较高PH值时，化学反应平衡会向右出现移动，此时，反应中游离状态的氨比例会相应的增大，并且当pH值达到11左右时，游离状态的氨大致所占的比例将会达到90%。此外该反应式的关键因子-温度能够对其平衡状态产生直接影响。化学平衡会在反应温度升高时会向右出现移动。如表1所示，不同条件下的氨氮离解率。由此得知，离解率在废水超过10的PH值会会高于80%，而且离解率在废水为11的PH值时会达到98%，而且此时可忽略不计温度影响反应的效果。
2.2影响因素及液气比的确定
废水中高浓度氨氮的处理效果主要影响因子包括水中温度、PH值分布等。其中某些操作条件，例如喷淋密度、气压比等，则需要在工艺处理中着重关注，其对氨氮废水吹脱处理效率也有较大影响。
氨吹脱处理实质上属于对相的转移，其推动力来源为压力差，具体为废水和空气中的氨分页之差。如图1所示，为物料守恒关系，从中可推出吹脱塔操作线方程，如下式所示：
3吹脱氨氮处理处理技术的应用分析
3.1吹脱技术工艺调试过程分析
污水治理车间工艺员与设备员配合厂方调试人员，定员定岗责任到人，并抽调一位当班操作人员协同配合调试，熟悉系统整体工作流程，然后对系统进行自控单元以及各仪表开机检测，检查各提升泵以及吹脱风机运转情况。然后从3号调节池进水，检查各管道情况，主要检查是否有跑冒滴漏的现象，在一切正常的情况下开车试运行。
在本论文的研究过程中，公司所采用的氨吹脱设备是市场上较为常用的吹脱塔，且主要采用逆流操作的形式，在这种设备中，应有高度一定的材料存在吹脱塔中，从而使气—液传质面积增大，反应过程加快。这种处理模式能够有效促进废水氨气的解吸。
通常选用聚丙烯多面空心球为主要填料。可通过泵体提升吹脱塔废水至填料塔塔顶出，此时整个填料表面会分布废水，其内部会有向下留的废水，逆向接触向上的气体从而改变空气中氨分压，使其因气液比增加降低，因氨去除程度增加升高。因此，在调试过程中尽量保持了水力负荷不变，小范圍调整进水pH和气液比。对吹脱出水做出水质分析，并记录调试过程，得到稳定运行的重要参数。 比如在废水量在进行逆流吹脱塔处理时一定，此时气体量增大将会引起传质推动力的变化并使其得到提升，从而促进氨氮吹脱去除。若气量存在过大问题，将极大提高气速，对填料内部下流废水造成影响，甚至导致下流完全受到抑制，即液泛现象，在调试实验过程中经常出现这类问题。经过多次调试实验总结，得出气液实际比应当与下式要求相符，即
（7）
3.2吹脱氨氮处理技术关键点分析
经过长时间的对氨氮吹脱调试运营，当吸收系统的pH维持在1.3以下时，吹脱结果的氨氮浓度均小于200mg/l，但是当吸收系统的pH超过1.3以上时，吹脱结果的氨氮濃度会在200mg/l至300mg/l之间，这显然难以满足氨氮处理的基本要求，如此情况下，通过专家讨论，研究其他工业项目氨氮吹脱处理的技术经验，得出影响吹脱结果的原因在于吸收塔的内部的喷头可能出现堵塞现象，致使吸收系统的稀硫酸液喷淋不均匀，出现空白区域，无法达到吸收吹脱空气中的含氨成分。特别是本系统为闭路循环系统的情况下，如果吸收效果差，则会严重影响了前期的吹脱效果。而同时对喷头堵塞的原因进行了分析，主要是因为管道安装的焊渣、边角料、填料的碎屑等没有按照规定清理，造成了系统堵塞现象。
在面对如此问题的情况下，调试组决定安排相关人员拆开吸收塔进行内部检查及清理，保证吸收系统的管路通畅，提高系统的吸收效果。氨氮吹脱系统的pH调节槽为废水加入碱液后的缓冲槽，在pH调节槽的顶部，并且设置了放空口，当pH调节槽的液位降低时，放空口向内吸气，当pH调节槽的液位升高时，放空口需向外排出一定量的气体，由于废水本身含有很浓的恶臭味道，在向外排气时，放空口附近能闻到一股恶臭味，这也不能满足公司生产经营的要求，最终分析发现废水恶臭是经放空口溢出pH调节槽，所以公司在放空口部位接管道引至吹脱塔与吸收塔中间的风管部位，溢出恶臭引入吸收系统，不至于影响周边环境。
4结论
高浓度氨氮废水的吹脱处理受多种因素的影响，比如废水中的pH值，废水温度等，但更重要的在于吹脱过程中对于液气比的控制，过大与过小的液气比均布不能有效的去除工业废水中多余的氨氮存量，甚至会影响到其他后续工艺的有效进行，会影响到周围生态环境的变化，比如在本次调试研究中所出现的大量氨氮跑出而使得周围环境中存在大量的臭味，这显然是氨氮废水处理过程中需要重点控制的节点。根据影响氨氮吹脱的各种因素进行比较总结，得出氨氮废水吹脱处理的最佳工艺条件为进水水温：25℃水力负荷为3.0M3/M2.h；进水pH值为10-11；气液比为3000：1，在此运行条件下，吹脱氨氮处理的去除率能达到70%以上，工业废水出厂排放的要求，具有一定的实际运用价值和参考借鉴意义。
并且由于氨氮吹脱废水处理的水质会发生不断的变化，这对于吹脱工艺参数的控制也是一个难点所在，基于这种情况，在工艺系统调试最后阶段，污水治理车间根据调试情况对车间操作人员进行系统操作培训，并制定相应的SOP操作手册，确保新系统投入使用时定员定岗稳定运行，这种管理方面的实施也是确保高浓度氨氮处理技术价值得到有效体现的关键行为所在。
参考文献：
[1]王楠，李思凡，商丽艳.物化法处理高浓度氨氮废水的研究进展[J].当代化工，2014（11）：26-29.
[2]丁思慧.用物化法对高浓度氨氮废水的前期处理[J].安徽化工，2000（10）：69-72.
[3]孙峰，王智.高浓度氨氮废水处理技术研究进展[J].中国资源综合利用，2015（05）：09-11.
[4]王曙光，卢磊，张强强.一种用自养脱氮工艺处理高浓度氨氮废水的方法[J].绿色科技，2016（07）：34-36.