高濃度(600mg/L)氨氮污水處理一直是困擾業(yè)界的一個難題。
目前應(yīng)用的較為普遍的方法是吹脫法。此類方法都存在一個共同的問題:能耗高、占地面積大、投資較大、運營成本高,因此難以普遍推廣應(yīng)用。
湘潭普蘭德環(huán)境生物有限公司在這一領(lǐng)域做了新的嘗試:運用動力波技術(shù)吹脫氨氮和獨特的工藝(游離氨技術(shù))。因在運用動力波技術(shù)吹脫氨氮時能量主要作用在特定物質(zhì)上,因此能耗較其他吹脫法低,而且設(shè)備集成度高,占地面積大為減少。
湘潭普蘭德公司基于以上技術(shù),向國家科技部申報了“重點行業(yè)高氨氮污染減排和‘零排放’關(guān)鍵技術(shù)與設(shè)備”創(chuàng)新項目,并獲得科技部創(chuàng)新基金管理中心的項目立項及資金支持。該公司目前已完成中試平臺裝置,不久即可應(yīng)用于工業(yè)示范項目。
該項目的主要技術(shù)特點是:
一、理論創(chuàng)新
1、首次將動力波旋轉(zhuǎn)泡沫分離技術(shù)與設(shè)備應(yīng)用于高氨氮工業(yè)污水的處理,有效解決了我國高氨氮污水處理投資大、占地面積大,處理成本高、能耗高的技術(shù)難題;
2、首次采用催化還原和催化活化技術(shù)制備全固體二氧化氯污水處理(消毒)劑,有效解決了目前市場上廣泛使用的二氧化氯發(fā)生器和消毒劑投加裝置存在的濃鹽(硫)酸為原料,采購、運輸和貯存不方便,且投資大、不安全的老大難問題;
3、首次將馬里奧特原理應(yīng)用于二氧化氯加注裝置,有效解決了超低劑量二氧化氯活化液加注的恒流控制問題。
4、首次將二氧化氯的高效氧化特性與高效動力波常溫吹脫技術(shù)相結(jié)合,使“反應(yīng)-分離”一步完成,可取得十分理想的處理效果。
5、將錐度螺旋填料專利技術(shù)應(yīng)用于動力波裝置的游離氨回收,為實現(xiàn)高氨氮污水處理項目中氨的資源化回收和零排放的清潔循環(huán)工藝創(chuàng)造了條件。
二、應(yīng)用創(chuàng)新
和現(xiàn)有污水處理處理裝置相比,在相同的污水處理能力、水質(zhì)與技術(shù)要求條件下,本項目投資可減少20~30%,占地面積可減少40~60%,能耗可減少20~40%,處理成本可下降20~50%。具體而言如下:
1、采用純物理法常溫、常壓操作,無二次污染。
2、設(shè)備技術(shù)含量高,氨氮去除效率高,但投資少,占地面積小,能耗小,處理成本低。
3、可多級串聯(lián)使用或與其他污水處理工藝結(jié)合使用,不受污水中氨氮濃度的限制,不受污水中其他鹽類的影響,特別適合于高濃度工業(yè)污水處理,真正做到達標排放。
1、設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單,無任何活動部件,維護簡單;不怕高溫、不易堵塞;可靠性好,運行周期長;
2、吹脫尾氣中的氨氮可高效回收,便于實現(xiàn)氨的資源化回收和零排放的清潔循環(huán)工藝
3、不僅可以處理氨氮,而且也可代替曝氣氧化工藝,處理COD。
三、技術(shù)創(chuàng)新
本項目屬于系統(tǒng)集成創(chuàng)新技術(shù),它包括了氨氮的高效游離技術(shù)、動力波旋轉(zhuǎn)泡沫分離裝置與技術(shù),以及錐度螺旋填料游離氨回收技術(shù)等三個組成部分。主要技術(shù)創(chuàng)新如下:
1、氨氮的高效游離技術(shù)
二氧化氯具有強氧化性能,主要表現(xiàn)在可對富電子或供電子的原子或原子團進行攻擊,強行掠奪電子,使之失去活性或性質(zhì)改變,能與多種無機物、有機物等發(fā)生反應(yīng),使之成為無毒無害的物質(zhì)。我公司生產(chǎn)的二氧化氯專用污水處理劑,即利用了二氧化氯的這種特性,成功地使染料中間體N-N二甲基苯胺和水合肼獲得降解。并較好的解決了傳統(tǒng)采用濃酸為活化劑而產(chǎn)生的產(chǎn)品采購、運輸、貯存、使用不方便和爆炸、灼傷的安全隱患問題,不會產(chǎn)生二次污染。二氧化氯專用加注裝置為各類處理規(guī)模二氧化氯藥劑的連續(xù)、準確計量加注提供了條件,有效地解決了超低流量、小劑量二氧化氯加注時的恒流控制問題,也為垃圾污水、醫(yī)院污水和染料、印染、制藥、農(nóng)藥、石油化工、有機合成等特殊行業(yè)的污水處理提供了良好的配套設(shè)備。
2、動力波旋轉(zhuǎn)泡沫分離裝置與技術(shù)
動力波旋轉(zhuǎn)流泡沫分離裝置由波管、吸收管、循環(huán)槽、循環(huán)泵、風機等五部分構(gòu)成。工作時,氣相從波管的頂部由上而下進入,而液相則由特制的噴頭呈螺旋狀由下往上噴射,氣液兩相在波管內(nèi)逆流接觸,高速旋轉(zhuǎn)的液流包裹、夾帶大量帶壓氣體高速旋轉(zhuǎn),形成巨大扭力不斷分割、擠壓氣體,被包裹的帶壓的氣體則因體積不斷縮小,便向外膨脹,形成大量氣泡,并在波管內(nèi)形成穩(wěn)定的泡沫層,即為駐波。駐波層內(nèi)的大量氣泡不僅大大增加了氣液兩相間的傳質(zhì)面積(比表面積≥780m2/m3),當大量高速噴出液相流體的撞擊與(氣)液兩相的雙向擠壓時,氣泡會發(fā)生破裂,從而使剛從液相中解析出來的游離氨氮又重新返回高速氣流中,氣液兩相也因此得以分離,也使泡沫有極高的更新頻率(≥33次/s)。
由于動力波裝置可以單獨使用,也可以多級疊加使用,還可以與吸附、離子交換、生化、膜處理等其他污水處理工藝組合使用,因此采用本技術(shù)處理工業(yè)高氨氮污水,氨氮的含量可不受限制,污水中酸、堿、鹽的含量也不受限制。
3、錐度螺旋游離氨同步回收技術(shù)
由污水中吹脫出來的游離氨可經(jīng)動力波裝置的尾氣排入大氣,若直接排放會污染大氣。因此我們在尾氣管中特別設(shè)計了錐度螺旋填料氨回收裝置。錐度螺旋填料是一種特殊的工業(yè)填料,具有氣相負荷大、吸收效率高、阻力小,并具有自清洗功能,是氨回收填料的最佳選擇。如果排放的污水中氨氮值特別高(≧2000mg/L),可以利用錐度螺旋填料專利技術(shù),高效回收從污水中脫出的游離氨,將其制備成一定濃度的氨水,或硫酸銨、氯化銨與其他胺產(chǎn)品。從而實現(xiàn)清潔化生產(chǎn),實現(xiàn)零排放。此外,同步回收技術(shù),可以即時將波管內(nèi)吹脫出來的游離氨從裝置內(nèi)移走,使污水中氨的游離反應(yīng)過程能順利地向生成物方向進行,從而可獲得更好的氨氮吹脫效果。
四、工藝創(chuàng)新
1、反應(yīng)-分離、解析-吸收過程的一體化工藝設(shè)計
動力波旋轉(zhuǎn)泡沫分離裝置采用了反應(yīng)-分離、解析-吸收過程的一體化設(shè)計,使反應(yīng)產(chǎn)物得以迅速分離,使反應(yīng)過程向有利于生成物的方向移動,從而大大加速了反應(yīng)的過程,提高了反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率和氨氮的去除率,縮短了工藝流程,降低了項目投資。
2、多種污水處理工藝的組合使用
動力波裝置可以非常方便的與吸附、離子交換、生化、膜處理等其他污水處理工藝組合使用,以達到所需要的深度氨氮處理要求。組合后的處理工藝,完全可以使各類工業(yè)污水實現(xiàn)達標排放,或?qū)嵤┕I(yè)廢液綠色全循環(huán)處理工藝,實現(xiàn)“零排放”的環(huán)保戰(zhàn)略目標。
3、錐度螺旋填料回收游離氨
由污水中吹脫出來的尾氣不直接排入大氣,而是利用錐度螺旋填料高效率地回收吹脫出的游離氨或其他有用的易揮發(fā)氣相組分,實現(xiàn)清潔化生產(chǎn),實現(xiàn)零排放。
4、工藝過程的通用性
如果將其中的液相換成特別配置的脫硫、脫硝劑,則該工藝技術(shù)也可應(yīng)用于煙道氣或其他工業(yè)廢氣的處理,亦有良好的處理效果。
五、結(jié)構(gòu)創(chuàng)新
1、動力波旋轉(zhuǎn)泡沫分離裝置采用了特殊的旋轉(zhuǎn)泡沫噴頭,借助于動量平衡原理可產(chǎn)生高傳質(zhì)面積、高更新頻率和高傳質(zhì)系數(shù)的駐波層。
2、動力波裝置采用了多功能集成單體獨立設(shè)計方案,其大小和級數(shù),可根據(jù)氨氮濃度的高低、污水處理規(guī)模的需要設(shè)計;既可單獨使用,也可以多級串聯(lián)或并聯(lián)使用,與其他污水處理工藝組合使用,可以滿足各種特殊處理環(huán)境與處理要求的需要。