“资源化”技术破解氨氮污染困局

2010-12-23 08:59 来源: 科学时报
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  2007年,氨氮是长江、黄河、海河和辽河的首要污染物,同时也是珠江和淮河的主要污染物。2008年重点流域水污染防治专项规划考核结果表明,海河、辽河、三峡库区及其上游、黄河中上游等流域大部分断面氨氮超标,太湖、巢湖、滇池等流域氨氮达标率也偏低。2009年《中国环境统计年报》显示,我国废水中的氨氮排放总量已达122.6万吨,相当于受纳水体环境容量的4倍左右;而其中化工、有色等以高浓氨氮废水为主的8个行业氨氮排放量占全国工业氨氮排放总量的85.9%……

  环境保护部环境规划院副院长吴舜泽撰文表示:“氨氮作为主要超标污染物在七大水系中出现频率非常高,氨氮污染是全国性的污染问题。”在今年10月召开的中共十七届五中全会上通过的“十二五”规划建议中,氨氮已成为继COD后的全国主要水污染物排放的约束性控制指标。

  这将是一个强制性的标准,但氨氮废水排放企业如何摆脱困局?

 
核心技术破解困局

  调查显示,我国化工、有色等以高浓氨氮废水为主的8个行业的氨氮排放量占全国工业氨氮排放总量的85.9%,而这些废水处理情况不容乐观。

  “资源化处理技术是一条全新的氨氮废水处理路径,可以使氨氮污染物削减率和利用率均大于99%,而以往全国工业废水的氨氮去除率平均不超过68%。”中科院过程工程研究所助理研究员刘晨明在接受《科学时报》记者采访时表示。

  由中科院过程所、天津大学研发的“863”计划项目成果“高浓氨氮废水资源化处理技术与工程示范”提供了破解氨氮污染困局的新方法。近日,这一技术在北京通过了中国环境科学学会组织的成果鉴定。

  “目前氨氮废水处理的方法主要有‘吹脱法’、‘生物法’等,但这些方法都存在很大缺陷。”刘晨明解释,吹脱法即将气体通入水中,使气液相充分接触,使水中溶解的游离氨穿过气液界面,向气相转移,从而达到脱除氨氮的目的。这需要空气作为处理过程的载体。

  刘晨明表示:“‘吹脱法’存在二次污染问题,废水是处理完了,但排放了有毒气体。而在‘生物法’中,微生物往往不足以降解高浓度氨氮废水,有时所加入的微生物还面临被‘毒死’的危险。而使用‘高浓氨氮废水资源化处理技术’则不存在这些问题。”

  中国工程院院士金鉴明、中国工程院院士张全兴等鉴定组专家表示:“项目组研发的以高效低能耗精馏为基础的高浓度氨氮废水的资源化处理新工艺,和研制适合氨氮废水处理的高效精馏塔关键设备,是新技术的核心所在。”

  中科院过程所研究员曹宏斌表示:“这些核心技术基于氨与水分子相对挥发度的差异,通过在精馏塔内进行数十次气液相平衡,可以将氨氮以分子氨的形式从水中分离,然后以氨水或液氨的形式从塔顶排出。经过这一过程,脱氨后的废水氨氮浓度可降至10毫克/升以下,达到国家一级排放标准(小于15毫克/升)。”

 
资源化处理:变废为宝

  新技术的一个关键词是“资源化”,这是以往氨氮废水处理技术没有实现的。

  “精馏塔处理后的氨水或液氨从塔顶排出后,即被冷凝器冷却到常温成为高纯氨水进行回收。这一过程使氨氮资源回收率超过99%。”刘晨明解释说,“氨氮以氨水的形式回收,氨水可以直接作为生产原料使用,实现了污染物的资源化,这相对于传统技术节能40%。其运行成本受水质影响,在5~20元/吨范围内波动。”

  刘晨明表示:“虽然采用‘高浓氨氮废水资源化处理技术’可能会使企业初期投资高出30%,但在处理过程中,收支抵消后,有些企业每处理1吨废水还能够盈利2~6元。而传统的处理技术无法回收氨水,因此没有盈利。所以,‘高浓氨氮废水资源化处理技术’在具有良好环境效益的同时,也具有良好的经济效益。”

  不管什么技术,企业能用才是硬道理。刘晨明说:“经过实践证明,传统的精馏处理技术在企业应用过程中难以实现长期免维护运行,原因是废水在处理过程中容易结水垢。新技术开发出高温、高碱条件下专用阻垢分散剂,一举解决了这一问题,使维护周期大大延长。”

  据曹宏斌介绍,目前项目组利用该技术已在天津、福建、辽宁、吉林、广东、湖南等地建成7套处理规模为100~400吨/天的示范工程,全部稳定运行。这项技术将主要应用于冶金、化工、食品加工等行业的氨氮废水处理,而这些行业产生的氨氮废水量占全国总排放量的一半以上。

  目前,作为处理高浓度氨氮废水的首选技术,“高浓氨氮废水资源化处理技术”已被环保部列入2010年《国家先进污染防治示范技术名录》。