水和污水中含有溶解气体,例如用石灰石中和硫酸污水时会产生大量CO2;水在软化除盐过程中,经过氢离子交换器后,产生大量CO2;某些工业废水中含有H₂S、HCN CS2及挥发性有机酸等。这些物质可能会对系统产生腐蚀,或者本身有害,或者对后续处理不利,因此必须除去,可以采用吹脱法处理。
吹脱法的基本原理是气液相平衡及传质速率理论。当空气通入水中,空气可以与溶解性气体产生吹脱作用及化学氧化作用。氧化反应的程度取决于溶解气体的性质、浓度、温度、 pH值等因素,需要试验来确定。在工程上一般采用的吹脱设备有吹脱池和吹脱塔(内装填料或筛板)等。某维尼纶厂的酸性废水经过石灰石滤料中和后,废水中产生大量的游离 CO2,pH值为4.2~4.5,不能满足生物处理的要求,需经吹脱处理除去水中游离的 CO2。
采用塔式装置吹脱效率较高,有利于回收有用气体,防止二次污染。在塔内设置栅板或瓷环填料或筛板,以促进气液两相的混合,增加传质面积。填料塔的主要特征是在塔内装置一定高度的填料层,污水由塔顶往下喷淋,空气由鼓风机从塔底送入,在塔内逆流接触,进行吹脱与氧化。污水吹脱后从塔底经水封管排出。自塔顶排出的气体可进行回收或进一步处理。
从污水中吹脱出来的气体,可用吸收或吸附的方法进行回收。例如用NaOH溶液吸4 CN,成NaCN;,成NaS,然后将饱和溶液蒸发结晶;用活性炭吸附H2S后用亚氨基硫化物的溶液浸洗,进行解吸,反复浸洗几次后,往活性炭中通入水蒸气清洗和溶液经蒸发后可回收硫。在吹脱过程中,影响吹脱的因素有很多,主要有以下几种。
(1)温度 一定力下,温度升高气体在水中的溶解度降低,对吹脱有利。如氰化钠在中水解成氰化氢。水解速率在 40℃以上时能迅速提高,产生的HCN率迅升高。
(2)气液比 空气量过少,气液两相接触不够;空气量过多,不仅不经济,还会造成液泛,即污水被气流带走,破坏正常操作。为了使传质效率较高,工程上常采用液泛极限气液比的80%设计。
(3)pH值 在不同的pH值条件下,气体的存在状态不同。因为只有游离的H2S HCN才能被吹脱,所以对含有S一、CN-的污水应在偏酸的条件下进行吹脱。
(4)油类物质污水中油类物质会阻碍气体向大气中扩散,而且会阻碍填料,影响吹脱进行,应在预处理中除去。
(5)物质时,在脱程中,会产生大量泡沫,当用吹脱池时,会给操作运转和环境卫生带来不良影响,同时也影响吹脱效率。因此,在吹脱前应采取措施去除表面活性剂。