汽提

汽提法通常用于脫除污水中的溶解性氣體和某些揮發(fā)性物質。其原理是將空氣或水蒸氣等載氣通入水中，使載氣與污水充分接觸，導致污水中的溶解性氣體和某些揮發(fā)性物質向氣相轉移，從而達到脫除水中污染物的目的。一般使用空氣為載氣時稱為吹脫，使用蒸汽為載氣時稱為汽提。

空氣吹脫通常只用于脫除用石灰石中和酸性污水和經過軟化處理或電滲析、反滲透處理后的污水中的C02，以提高因（：02而產生的低pH值、滿足后續(xù)生物處理的需要。

汽提法常被用于含有H2S、HCN、NH3、CSz等氣體和甲醛、苯胺、揮發(fā)酚等其他揮發(fā)性有機物的工業(yè)廢水的處理，以避免這些酸性物質對活性污泥中微生物可能產生的毒害和避免發(fā)生硫化氫中毒事故。

1.常用類型

處理含有硫化物、酚、氰化物、氨氮等物質的酸性污水常用的蒸汽汽提方式有雙塔汽提和單塔汽提兩大類。

雙塔汽提是使原料污水依次進人硫化氫汽提塔和氨氣汽提塔，在兩個塔內分別實現(xiàn)硫化氫和氨氣從污水中分離的過程。雙塔汽提可同時獲得高純度的硫化氫和氨氣，凈化水水質較好，可回用或進人綜合污水處理廠處理后排放。其缺點是設備復雜，蒸汽消耗量大。

單塔汽提是利用硫化氫和氨在不同溫度下在水中溶解度的變化存在差異這一特性，使污水在汽提塔內溫度高低變化，從而實現(xiàn)氨與酸性氣分別從污水中脫出。單塔汽提的特點是在一個汽提塔內同時實現(xiàn)硫化氫和氨氣分離的過程，其優(yōu)點是設備簡單、蒸汽單耗低。常用的單塔汽提為單塔加壓側線抽出汽提（見圖2- [#]),該工藝流程具有設備簡單、操作平穩(wěn)、蒸汽單耗低、原料水質適應范圍寬等特點，能同時高效率地將硫化氫和氨脫出，凈化水水質好。當污水中氨含量較低，只需脫除硫化氫時，為進一步簡化流程和操作，可采用單塔加壓無側線抽出流程（見圖 [#]-10)。

汽提產生的硫化氫和氨氣必須予以回收，因為焚燒只是將硫化氫氧化為二氧化硫后排放，而二氧化硫是產生酸雨的一個主要原因，國家有關法規(guī)對此有嚴格的規(guī)定。因此，提倡使用的汽提裝置要同時具備將硫化氫收集處理的能力，一般是將硫化氫送到

圖2-9單塔加壓側線抽出汽提示意圖 [#]一汽提塔；2_換熱器；3—一級冷凝器；4一二級冷凝器；5—三級冷凝器；

6一一級分凝器；7—二級分凝器；8—三級分凝器

2.單塔加壓側線抽出汽提原理

單塔加壓側線抽出汽提的具體原理是在低溫（低于sot)和一定壓力下，氨在水中溶解度較大，相比之下二氧化碳、硫化氫等酸性氣體的溶解度較小，即液相中氨含量較大而氣相則主要由酸性氣組成。當溫度較高（大于 [#]0尤）時，因為氨在水中的溶解度迅速下降而揮發(fā)至氣相，從而改變氣相組成，使氣相主要成分為氨。

單塔加壓側線抽出汽提的流程是以冷原料水或凈化水作為冷進料打人汽提塔頂部，將塔頂溫度降低后，實現(xiàn)硫化氫、二氧化碳從污水中分離的過程；經與凈化水換熱后的原料水作為熱進料打人塔的上部，塔底部由重沸器或蒸汽直接供熱，將硫化氫、二氧化碳和氨氣從污水中分離出來，塔底排出合格的凈化水，塔中部形成一個硫化氫含量少、氨氣濃度高的區(qū)域，由此抽出富氨側線氣，實現(xiàn)氨氣從污水中分離的過程。

3.單塔加壓側線抽出汽提塔運行控制的參數(shù)

單塔加壓側線抽出汽提法的主要控制參數(shù)有塔底溫度、塔頂溫度、操作壓力、側線抽出比等，另外，抽出口位置、冷熱進料比、酸性氣流量等對汽提效果的影響也很大，操作中對以上這些參數(shù)都應該嚴格控制。汽提塔內進行的是一個化學電離平衡與相平衡共存的精餾分離過程，具體參數(shù)值與酸性水水質、水量及對酸性氣、凈化水的水質要求等因素有關。

實際生產中，塔底溫度、塔頂溫度、操作壓力是固定不變的，但由于酸性原料水的濃度很難保持穩(wěn)定不變，為保證酸性氣質量和凈化水的水質較好要根據(jù)污水的具體性質，結合一定的汽提負荷，進行優(yōu)化篩選來確定側線抽出比、抽出口位置、冷熱進料比、酸性氣流量這幾個參數(shù)的具體值。

4.單塔加壓側線抽出汽提塔塔底溫度的控制

塔底溫度：160~163t，不能低于160T。

根據(jù)酸性水（NH3-H2S-C02-H20)的性質，當溫度高于 [#]20°C時，隨著溫度的繼續(xù)升高，NH4HS、NH4HC03、NH4COONH2的水解反應加速進行，NH3、H2S、C02等水解產物加速向氣相轉移，水中這些成分的含量自然會急速下降。汽提塔就是利用酸性氣在水中的這種特性，將酸性水初步凈化。

工業(yè)生產經驗表明，對于質量比小于2%的酸性污水，如果側線抽出口以下取20塊浮閥塔盤，則塔底溫度為時，可以使凈化水中氨含量小于250mg/L、硫化氫小于100mg/L。為滿足越來越嚴格的排放標準的要求，盡可能降低凈化水中硫化氫和氨的含量，必須保證塔底溫度不能低于160t。

5.單塔加壓側線抽出汽提塔塔頂溫度的控制塔頂溫度：35-々ST，即40尤左右。

理論上講，以801為界，硫化氫和氨在汽提塔氣相中的組成會出現(xiàn)相反的變化。低于801時，NH3在水中的溶解度較大，而！!#、（：02的溶解度較小。溫度越低，氣相中硫化氫的分壓越高，單塔側線抽出汽提法正是利用這一特性完成h2s、co2與 ^13的分離。在低溫和一定壓力下，氣相中的NH3幾乎全部溶解在液相中，并與水中的H2S、C02形成可溶性的銨鹽。由于h2s和《)2在液相中的溶解度較小，此時氣相主要有H2S和(：02組成。當溫度高于80t：時，^^3在液相的溶解度就迅速降低，大量揮發(fā)使得氣相中nh3的濃度隨之急增，從而改變氣相的組成。為達到既保證塔頂排出的酸性氣體的質量、又降低蒸汽消耗的目的，塔頂溫度的控制十分重要。

工業(yè)生產經驗表明，在塔上段分離單元高度足夠時，若塔頂溫度為35~45弋，對于質量比高達8%的酸性污水，氨幾乎都溶解在液相中，酸性氣體中氨的體積比含量均小于0.2%。因此要嚴格控制塔頂溫度在40尤左右，當進水水質相對穩(wěn)定時，塔頂溫度也不要出現(xiàn)大的波動。

6.單塔加壓側線抽出汽提塔操作壓力的控制

操作壓力：塔底壓力0_51~ [#].53MPa,塔頂壓力為0.49~0.50MPao當塔頂溫度不變時，對于同樣的原水，塔頂壓力的變化會影響塔頂氣相組分。若塔頂氣相平衡壓力升高，氣相硫化氫的濃度就會變大；反之，若塔頂氣相平衡壓力降低，氣相硫化氫的濃度就會變小。

同樣，當塔頂壓力不變時，對于同樣的原水，氣相溫度的改變也會引起氣相組分的變化。如果氣相溫度降低，氣相中硫化氫組分含量就會升高；反之，如果氣相溫度升高，氣相中硫化氫組分含量就會降低。實際生產上，通常的做法是保持塔的操作壓力不變，由于塔底溫度由塔底壓力決定，即塔底溫度也保持衡定，一般通過采取改變汽提負荷、側線抽出比、冷熱進料比、酸性氣流量等措施以調整塔頂溫度的方法來控制凈化水的水質和酸性氣體的質量。

工業(yè)生產經驗表明，汽提塔底溫度控制在160~ [#]63T時，塔底液相的蒸汽壓性質與水汽的性質相似，因此，一般控制塔底壓力為0.51~0.53MPa,減掉全塔塔盤和填料的3~ [#]kPa的壓降，塔頂壓力常維持在0.49~ [#].50MPa。

7.單塔加壓側線抽出汽提塔側線抽出比的控制

單塔加壓側線抽出汽提塔的側線抽出比是指側線抽出氣量與汽提塔進污水量的比值。根據(jù)硫化氫、二氧化碳、氨在不同溫度下在水中的溶解特性，通過用蒸汽在汽提塔塔底汽提后，污水中的硫化氫、二氧化碳、氨進人氣相，并向塔頂方向移動，在塔頂再用低溫污水打回流將溫度降到40弋左右，于是氣相中的NH3再次溶解于水中，即又回到液相，此時氣相以硫化氫、二氧化碳等酸14氣體為主，這樣一來，可以通過在塔頂排出氣相，完成酸性氣的分離過程。

水流在向塔底方向流動過程中不斷升溫，當溫度超過80T后，氨就會再次從液相進入氣相，于是在汽提塔中部氣相逐漸積累，形成氨聚集區(qū)。單塔加壓側線抽出汽提就是利用這一特性，在汽提塔中部合適的位置開一側線，將富氨氣體抽出，再經分凝系統(tǒng)逐級分凝后，獲得初級氣氨產品，完成氨分離過程。因此,側線抽出比與原料水的濃度、汽提蒸汽負荷和凈化水水質直接相關。

生產經驗表明，側線抽出比直接影響凈化水水質。當來水濃度一定時，若側線抽出比過小，塔內富氨聚集區(qū)的范圍加寬，會導致部分氨再次回到液相，引起凈化水中氨含量上升。若側線抽出比過大，分凝系統(tǒng)的冷凝液量增加會導致汽提蒸汽消耗量變大，引起裝置能耗升高。因此，側線抽出比和抽出比位置的確定與凈化水水質及汽提能耗有關，針對不同原料水，要經過改變參數(shù)值來篩選確定。側線抽出比一般為20%左右。

8.單塔加壓側線抽出汽提塔冷熱進料比的控制

單塔加壓側線抽出汽提的冷熱進料比是指冷進料和熱進料數(shù)量的比值，冷熱進料比減小，即冷進料減少、熱進料增加，有利于降低能耗。進料比的大小與原料酸性水的濃度有關，由于冷進料主要在塔頂冷回流，因此原料酸性水濃度越高，為保持塔頂 [#]01左右的低溫和酸性氣的質量，所需要的冷進料量就越大，裝置的能耗也相應增加。

生產上冷熱進料比一般為1: 5左右。

9.單塔加壓側線抽出汽提塔酸性氣流量的控制

根據(jù)酸性水體系的性質，當塔頂溫度不變時，塔頂壓力的變化與塔頂氣相組分有關，氣相中H2S和co2的濃度增加時，氣相平衡壓力就升高，如果氣相H2S和co2濃度減少時，氣相平衡壓力就降低。同樣，塔頂壓力不變時，溫度升高則氣相中的h2s和co2濃度降低，而溫度降低則氣相中的H2S和C02濃度增加。在實際生產中，塔內的壓力一般都保持不變，因此，可以將塔頂?shù)臏囟茸鳛榭刂扑嵝詺饬髁亢唾|量的參數(shù)。即溫度降低時加大酸性氣的流量，溫度升高時減少酸性氣的流量。

另外，當原料水中硫化氫含量發(fā)生變化后，塔上段的氣相組成就會發(fā)生改變，繼而影響塔上段的溫度分布。因此，通過塔上段的溫差變化可以掌握原料水中硫化氫含量是否發(fā)生變化，根據(jù)塔上段的溫差變化的多少調節(jié)酸性氣的流量，可以達到使凈化水中硫化氫含量盡可能低的目的。

通常是原料水中硫化氫含量升高后，塔上段的氣相中硫化氫的分壓就會增加，隨之引起塔上段的溫差變大，此時加大酸性氣的流量即可以達到穩(wěn)定汽提塔操作壓力、保證凈化水水質的目的。反之，原料水中硫化氫含量降低后，塔上段的氣相中硫化氫的分壓就會減少、塔上段的溫差變小，此時減小酸性氣的流量才可以達到穩(wěn)定汽提塔操作壓力、保證凈化水水質的目的。

10.單塔加壓側線抽出汽提塔原料水中氨的含量升高后的對策

當原料水中氨的含量升高后，在汽提塔內表現(xiàn)為中部氨聚集

區(qū)會逐漸加寬，同時受塔底段分離級數(shù)的限制，凈化水中氨的含量也會逐漸升高。此時為保證凈化水質量，可同時采取加大汽提蒸汽負荷量和加大側線抽出氣量兩種措施。

(1)加大汽提蒸汽負荷量，可以促使液相中的nh3向汽相轉移，從而使凈化水的水質得到保證。此時由于蒸汽負荷加大，塔內壓力將會升高，為穩(wěn)定汽提塔的操作壓力，好還要加大側線抽出氣量，將氨帶出塔體，保持塔壓的平衡。

(2)加大側線抽出氣量，將氨帶出塔體，由于塔中部抽出氣量加大，塔內壓力將會降低，此時加大汽提蒸汽負荷量，可以將液相中的NH3汽提出來，使凈化水的水質得到葆證，又保持了塔內壓力的平衡。

實際上，上述兩種措施是相輔相成的；一般根據(jù)塔頂壓力來控制側線抽出氣量，并通過定時監(jiān)測進水水質的化驗結果，調節(jié)汽提蒸汽負荷量，從而保證汽提塔操作壓力的穩(wěn)定和凈化水的質暈。

11.單塔加壓側線抽出汽提塔運行的注意事項

(1)根據(jù)原料水的來源和性質，必要時要采取脫氣除油措施。由于酸性水通常是從上游裝置的油水分離器排出來的，水中會不可避免地溶有少量輕質油，為減少污油在汽提塔相關設備中的積累和對汽提塔內汽液平衡的影響，一定要嚴格控制進人汽提塔的酸性污水的含油量�？刹扇≡谠�料水進口處設除油器、罐和分凝器上設排油口等措施。

(2)處理高濃度酸性污水時，冷進料要有冷卻措施。如前所述，汽提塔酸性氣的質量主要與塔頂溫度有關，而作為冷進料的原料水溫度又直接影響塔頂溫度。工業(yè)生產經驗表明，即使酸性污水中硫化氫和氨的重量比高達8%,如果作為冷回流的原料水溫度較低、能有效地將塔頂溫度控制在40T左右，那么此時酸性氣的質量是有保證的。因此，為了克服原料水溫的不穩(wěn)定性，好能配備冷進料的冷卻措施，在保證酸性氣質量和凈化水水質的條件下，不僅增加裝置的處理能力，還可以降低整個裝置的生產能耗。

(3)為保證酸性氣的質量，酸性氣要有冷凝冷卻器。如前所述，即使酸性水水質發(fā)生一些變化，只要將汽提塔塔頂溫度控制在401以下，即便塔頂溫度有所改變，酸性氣的質量仍是有保證的。但工業(yè)生產經驗表明，由于種種原因，汽提塔塔頂溫度極易發(fā)生波動，而塔頂溫度剛開始變化時，汽提塔的操作仍可保持基本穩(wěn)定。因此，為保征酸性氣的質量和增加裝置的操作穩(wěn)定性，在盡可能控制塔頂濞度不變的同時，好設一臺酸性氣的冷凝冷卻器、降低酸性氣的溫度。

(4)側線氣分凝系統(tǒng)的第二級冷凝器負荷要有適當富裕量。為節(jié)省能量，作為側線氣冷卻介質的原料水經過換熱后都是作為汽提塔的熱進料，即通過調節(jié)熱進料的流量可以控制分凝系統(tǒng)第一級冷凝器的冷后溫度。因為第一級冷凝器的主要作用是從側線氣中脫水，因此第一級泠凝器的冷后富氨氣溫度的變化直接影響第二級冷凝器的負荷。為能適應第一級冷凝器的冷后溫度變化與熱負荷的轉移，要保證第二級冷凝器負荷要有適當富裕量。為保證分凝系統(tǒng)的操作穩(wěn)定侏，要使第二級冷凝器負荷的富裕量能適應第一級冷凝器的冷后竄氨氣溫度波動±51的要求。如果難以達到上述目的，還可以考慮增設第三級冷凝器。