污水处理中的汽提法性能说明

污水处理中的汽提法性能说明汽提法通常用于脱除污水中的溶解性气体和某些挥发性物质。其 原理是将空气或水蒸气等载气通入水中， 使载气与污水充分接触。 导 致污水中的溶解性气体和某些挥发性物质向气相转移， 从而达到脱除 水中污染物的目的。 一般使用空气为载气时称为吹脱， 使用蒸汽为载 气时称为汽提。空气吹脱通常只用于脱除用石灰石中和酸性污水和经过软化处理或电渗析、反渗透处理后的污水中的 CO2以提高因CO2而产生的 低 pH 值、满足后续生物处理的需要。汽提法常被用于含有 H2S HCN NH3、CS2等气体和甲醛、苯胺， 挥发酚等主他挥发性有机物的工业废水的处理。 以避免这些酸性物质 对活性污泥中微生物可能产生的毒害和避免发生硫化氢中毒事故。1. 常用类型处理含有硫化物、酚、氰化物、氨氮等物质的酸性污水常用的蒸 汽汽提方式有双塔汽提和单塔汽提两大类。双塔汽提是使原料污水依次进入硫化氢汽提塔和氨气汽提塔，在 两个塔内分别实现硫化氢和氨气从污水中分离的过程。 双塔汽提可同 时获得高纯度的硫化氢和氨气，净化水水质较好， 可回用或进入综 合污水处理厂处理后排放。其缺点是设备复杂，蒸汽消耗量大。单塔汽提是利用硫化氢和氨在不同温度下在水中溶解度的变化存在差异这一特性，使污水在汽提塔内温度高低变化， 从而实班氨与酸 性气分别从污水中脱出。单塔汽提的特点是在一个汽提塔内同时实现 硫，化氢和氨气分离的过程。其优点是设备简单、蒸汽单耗低。常用 的单塔汽提为单塔加压侧线抽出汽提（见图2 - 9）。该工艺流程具有设备简单、操作平稳、蒸汽单耗低、原料水质适应范围宽等特点，能 同时高效率地将硫化氢和氨脱出。净化水水质好。当污水中氨含量较低，只需脱除硫化氢时。为进一步简化流程和操作。可采用单塔加 压 无侧线抽出流程（见图 2-10）。汽提产生的硫化氢和氨气必须予以回收。因为焚烧只是将硫化氢 氧化为二氢化硫后排放，而二氧化硫是产生酸雨的一个主要原因。 国 家有关法规对此有严格的规定。因此。提倡使用的汽提装置要同时具 备将硫化氢收集处理的能力，一般是将硫化氢送到硫磺同收装置制硫。图2-9单塔加压侧线抽出汽提示意图1-汽提塔；2-换热器$ 3-级怜凝翳；4-二级冷砸器：5-三级冷凝器:6-一级分凝器；7二级越一三繼分凝器2. 单塔加压侧线抽出汽提原理打人汽提塔顶部，将塔顶温度降低后，实现硫化氢、二氧化碳从污水 中分离的过程：经与净化水换热后的原料水作为热进料打入塔的上 部，塔底部由重沸器或蒸汽直接供热，将硫化氢、氧化碳和氨气从污 水中分离出来，塔底排出合格的净化水，塔中部形成一个硫化氢含量 最少、氨气浓度最高的区域。由此抽出富氨侧线气，实现氨气从污水 中分离的过程，3. 单塔加压侧线抽出汽提塔运行控制的参数单塔加压侧线抽出汽提法的主要控制参数有塔底温度、塔顶温度 操作压力、侧线抽出比等，另外，抽出 口位置、冷热进料比、酸性 气流量等对汽提效果的影响也很大，操作中对以上这些参数都应该严 格控制。汽提塔内进行的是一个化学电离平衡与相平衡共存的精馏分 离过程，具体参数值与酸性水水质、水量及对酸性气、净化水的水质 要求等因素有关。实际生产中，塔底温度、塔顶温度、操作压力是固定不变的，但 由于酸性原料水的浓度很难保持稳定不变。 为保证酸性气质量和净化 水的水质较好，要根据污水的具体性质，结合一定的汽提负荷。进行 优化筛选来确定侧线抽出比， 、抽出口位置、冷数进料比、酸性气流 量这几个参数的具体值。4. 单塔加压侧线抽出汽提塔塔底温度的控制塔底温度：160163C，不能低于160C。根据酸性水(NH3 - H2S- CO2 H20)的性质，当温度高于120C时, 随着温度的继续升高，NH4HS NH4HCO3 NH4COONH2的水解反 应加速进行， NH3、H2S、CO2 等水解产物加速向气相转移，水中这 些成分的含量自然会急速下降。 汽提塔就是利用酸性气在水中的这种 特性，将酸性水初步净化。工业生产经验表明， 对于质量比小于 2%的酸性污水， 如果侧线抽 出口以下取20块浮阀塔盘，则塔底温度为 160163C时，可以使 净化水中氨含量小于 250mg/L、硫化氢小于100mg/L。为满足越来 越严格的排放标准的要求，尽可能降低净化水中硫化氢和氨的含量。 必须保证塔底温度不能低于 160 C。5. 单塔加压侧线抽出汽提塔塔顶温度的控制塔顶温度：3545C,即卩40C左右。理论上讲，以80 C为界。硫化氢和氨在汽提塔气相中的组成会出 现相反的变化。低于 80C时，NH3在水中的溶解度较大，而 H2S CO2 的溶解度较小。温度越低，气相中硫化氢的分压越高，单塔侧 线抽山汽提法正是利用这一特性完成 H2S CO2与NH3的分离。在 低温和一定压力下，气相中的 NH3 几乎全部溶解在液相中，并与水 中的H5S CO2形成可溶性的铵盐。由于H2S和CO2在液相中的溶 解度较小，此时气相主要有 H2S和CO2组成。当温度高于80C时， NH3 在液相的溶解度就迅速降低。 大量挥发使得气相中 NH3 的浓度 随之急增。 从而改本气相的组成。 为达到既保证塔顶排出的酸性气体 的质量、又降低蒸汽消耗的目的，塔顶温度的控制十分重要。工业生产经验表明，在塔上段分离单元高度足够时，若塔顶温度 为3545C，对于质量比高达 8%的酸性污水，氨几乎都溶解在液 相中，酸性气体中氨的体积比含量均小于0.2%。因此要严格控制塔顶温度在40C左右。当进水水质相对稳定时，塔顶温度也不要出现 大的波动。6. 单塔加压侧线抽出汽提塔操作压力的控制操作压力；塔底压力0.510.53MPa,塔顶压力为 0.49 0.50MPa 当塔顶温度不变时。 对于同样的原水， 塔顶压力的变化会影响塔顶气 相组分。若塔顶气相平衡压力升高，气相硫化氢的浓度就会变大；反 之。若塔顶气相平衡压力降低，气相硫化氢的浓度就会变小。 同样，当塔顶压力不变时，对于同样的原水，气相温度的改变也 会引起气相组分的变化。 如果气相温度降低， 气相中硫化氢组分含量 就会升高 ; 反之，如果气相温度升高。气相中硫化氢组分含量就会降 低。实际生 产 上。通常的做法是保特塔的操作压力不变，由于塔底 温度由塔底压力决定， 即塔底温度也保持衡定， 一般通过采取改变汽 提负荷、侧线抽出比、冷热进料比、酸性气流量等措施以调整塔顶温 度的方法来控制净化水的水质和酸性气体的质量。工业生产经验表明，汽提塔底温度控制在160163C时，塔底液相的蒸汽压性质与水汽的性质相似，因此，一般控制塔底压力为 0.510.53MPa,减掉全塔塔盘和填料的 35kPa的压降，塔顶压力 常维持在 0.49 0.50MPa。7. 单塔加压侧线抽出汽提塔侧线抽出比的控制单塔加压侧线抽出汽提塔的侧线抽出比是指侧线抽出气量与汽提 塔进污水量的比值。根据硫化氢、二氧化碳、氨在不同温度下在水中 的溶解特性，通过用蒸汽在汽提塔塔底汽提后，污水中的硫化氢、二 氧化碳、氨进入气相，并向塔顶方向移动，在塔顶再用低温污水打回 流将温度降到40C左有，于是气相中的NH3再次溶解于水中。即又 回到液相。此时气相以硫化氢、 二氧化碳等酸性气体为主， 这样一来， 可以通过在塔顶排出气相，完成酸性气的分离过程。水流在向塔底方向流动过程中不断升温， 当温度超过80C后。氨就会再次从液相讲人气相。 于是在汽提塔中部气相逐渐积累。 形成氨 聚集区。单塔加压侧线抽出汽提就是利用这一特性， 在汽提塔中部合 活的位置开侧线。将富氨气体抽出。 再经分凝系统逐级分凝后，获 得初级气氨产品。完成氨分离过程。因此。侧线抽出比与原料水的浓 度、汽提蒸汽负荷和净化水水质直接相关。生产经验表明，侧线抽出比直接影响净化水水质。当来水浓度一 定时，若侧线抽出比过小， 塔内富氨聚集区的范围加宽。会异致部分 氨再次回到液相。 月式净化水中氨含量 上升。若侧线抽出比过大。 分凝系统的冷凝液量增加会导致汽提蒸汽消耗量变大， 引起装置能耗 升高。因此，侧线抽出比和抽出比位置的确定与净化水水质及汽提能 耗有关，针对不同原料水， 要经过改变参数值来筛选确定。侧线抽出 比一般为 20%左右。8。单塔加压 侧线抽出汽提塔冷热进料比的控制单塔加压侧线抽出汽提的冷热进料比是指冷进料和热进料数量的 比值。冷热进料比减小。 冷进料减少，热进料增加。有对于降低能耗。 进料比的大小与原料酸性水的浓度有关， 由于冷进料主要在塔顶冷回 流，因此原料酸性 水浓度越高。为保持塔顶40 C左右的低温和酸性 气的质量，所需要的冷进料量就越大。装置的能耗也相应增加。 生产上冷热进料比一般为 1： 5左右。9. 单塔加压侧线抽出汽提塔酸性气流量的控制根据酸性水体系的性质，当塔顶温度不变时，塔顶压力的变化与 塔顶气相组分有关，气相中 H2S和CO2的浓度增加时，气相平衡压 力就升高，如果气相H2S和CO2浓度减少时，气相平衡压力就降低。 同样，塔顶压力不变时，温度升高则气相中的 H2S 和 CO2 浓度降 低，而温度降低则气相中的 H2S和CO2浓度增加。在实际生产中， 塔内的压力一般都保持不变， 因此，可以将塔顶的温度作为控制酸性 气流量和质量的参数。 即温度隆低时加大酸性气的流量，温度升高 时减少酸性气的流量。另外，当原料水中硫化氢含量发生变化后，塔上段的气相组成就 会发生改变，继而影响塔上段的温度分布。因此，通过塔上段的温差 变化可以掌握原料水中硫化氢含量是否发生变化， 根据塔上段的温差 变化的多少调节酸性气的流量， 可以达到使净化水中硫化氢含量尽可 能低的目的。通常是原料水中硫化氢含量升高后，塔上段的气相中硫化氢的分 压就会增加， 随之引起塔上段的温差变大， 此时加大酸性气的流量目 即可 以达到稳定汽提塔操作压力、保证净化水水质的目的。反之， 原料水中硫化氢含量降低后， 塔上段的气相中硫化氢的分压就会减少、 塔上段的温差变小。 此时减小酸性气的流量才可以达到稳定汽提塔操 作压力、保证净化水水质的目的。10. 单塔加压侧线抽出汽提塔原料水中氨的含量升高后的 对策当原料水中氨的含量升高后，在汽提塔内表现为中部氨聚集区会 逐渐加宽， 同时受塔底段分离级数的限制， 净化水中氨的含量也会逐 渐升高。此时为保证净化水质量， 可同时采取加大汽提蒸汽负荷量和 加大侧线抽出气量两种措施。（1）加大汽提蒸汽负荷量，可以促使液内压力将会升高，为稳定 汽提塔的操作压力，最好还要加大侧线抽出气量，将氨带出塔体，保 持塔压的平衡。（2）加大侧线抽出气量。将氨带出塔体，由于塔中部抽出气量加 大，塔内压力将会降低，此时加大汽提蒸汽负荷量，可以将液相中的 NH3 汽提出来，使净化水的水质得到保证，又保持了塔内压力的平 衡。实际上， 上述两种措施是相辅相成的， 一般根据塔顶压 力来控制 侧线抽出气量， 并通过定时监测进水水质的化验结果， 调节汽提蒸汽 负荷量，从而保证汽提塔操作压力的稳定和净化水的质量。11. 单塔加压侧线抽出汽提塔运行的注意事项（1）根据原料水的来源和性质。必要时要采取脱气除油措施。由 干酸性水通常是从 上游装置的油水分离器排出来的。水中会不可避 免地溶有少量轻质油， 为减少污油在汽提塔相关设备中的积累和对汽 提塔内汽液平衡的影响， 一定要严格控制进入汽提塔的酸性污水的含油量。 可采取在原料水进口处设除油器、 罐和分凝 器上设排油口等措施。（2）处理高浓度酸性污水时，冷进料要有冷却措施。如前所述， 汽提塔酸性气的质量主要与塔顶温度有关。 而作为冷进料的原料水温 度 又直接影响塔预温度。工，业生产经验表明。即使酸性污水中硫 化氢和氨的重量比高达 8%。如果作为冷回流的原料水温度较低、能 有效地将塔顶温度控制在 40 C左右，那么此时酸性气的质量是有保 证的。因此。 为了克服原料水温的不稳定性，最好能配备冷进料的 冷却措施， 在保证酸性气质量和净化水水质的条件下， 不仅增加装置 的处理能力。还可以降低整个装置的生产能耗。（3）为保证酸性气的质量，酸性气要有冷凝冷却器。如前所述，即使酸性水水质发生一些变化，只要将汽提塔塔顶温度控制在40 C以下。即便塔顶温度有所改变。酸性气的质量仍是有保证的。但工业 生产经验表明，由于种种原因，汽提塔塔顶温度极易发生波动，而塔 顶温度刚开始变化时，汽提塔的操作仍可保持基本稳定。因此，为保 证酸性气的质量和增加装置的操作稳定性， 在尽可能控制塔顶温度不 变的同时，最好设一台酸性气的冷凝冷却器、降低酸性气的温度。（4）侧线气分凝系统的第二级冷凝器负荷要有适当富裕量。 为节 省能量，作为侧线气冷却介质的原料水经过换热后都是作为汽提塔的 热进料，即通过调节热进料的流量可以控制分凝系统第一级冷凝器的 冷后温度。因为第一级冷凝器的主要作用是从侧线气中脱水， 因此第 级冷凝器的冷后富氨气温度的变化直接影响第二级冷凝器的负荷。为能适应第级冷凝器的冷后温度变化与热负荷的转移， 要保证第二 级冷凝器负荷要有适当富裕量。 为保证分凝系统的操作稳定性。 要使 第二级冷凝器负荷的富裕量能适应第一级冷凝器的冷后富氨气温度 波动士 5C的要求。如果难以达到上述目的，还可以考虑增设第三级 冷凝器。