吹脫法的基本原理是利用廢水中所含的氨氮等揮發(fā)性物質(zhì)的實(shí)際濃度與平衡濃度之間存在的差異，在堿性條件下使用空氣吹脫，由于在吹脫過程中不斷排出氣體，改變了氣相中的氨氣濃度，從而使其實(shí)際濃度始終小于該條件下的平衡濃度，使廢水中溶解的氨不斷穿過氣液界面，使廢水中的NH3-N得以脫除，常以空氣作為載體。氨吹脫是一個(gè)傳質(zhì)過程，推動(dòng)力來自空氣中氨的分壓與廢水中氨濃度相當(dāng)?shù)钠胶夥謮褐g的差，氣體組份在液面的分壓和液體內(nèi)的濃度符合亨利定理，即成正比關(guān)系。此法也叫“氨解析法”，解析速率與溫度、氣液比有關(guān)。
吹脫法一般采用吹脫池（也稱“曝氣池”）和吹脫塔兩類設(shè)備。但吹脫池占地面積大，而且易污染周圍環(huán)境，所以有毒氣體的吹脫都采用塔式設(shè)備。塔式設(shè)備中填料吹脫塔主要特征是在塔內(nèi)裝置一定高度的填料層，使具有大表面積的填充塔來達(dá)到氣—液間充分接觸。常用填料有紙質(zhì)蜂窩、拉西環(huán)、聚丙烯鮑爾環(huán)、聚丙烯多面空心球等。廢水被提升到填充塔的塔頂，并分布到填料的整個(gè)表面，水通過填料往下流，與氣流逆向流動(dòng)，廢水在離開塔前，氨組份被部分汽提，但需保持進(jìn)水的pH值不變?？諝庵邪钡姆謮弘S氨的去除程度增加而增加，隨氣水比增加而減少。影響吹脫法處理氨氮廢水去除率主要是pH值、溫度、氣液比／吹脫水位深度、吹脫時(shí)間等因素。
垃圾滲濾液脫氮常用的吹脫設(shè)備有曝氣吹脫池、空氣吹脫塔以及蒸汽蒸餾塔，采用裝置的不同也將影響氨吹脫的效果，這幾種吹脫裝置的特性比較見下表。
表1-1 吹脫裝置特性比較
吹脫裝置 | 曝氣吹脫池 | 空氣吹脫塔 | 蒸汽蒸餾塔 | ||
冷卻通風(fēng)塔 | 板式塔 | 填料塔 | |||
外形尺寸 | 一般為矩形 | 柱狀塔 | 柱狀塔 | 柱狀塔 | 柱狀塔 |
脫氮效率 | 低 | 較高 | 高 | 高 | 高 |
能源消耗 | 高 | 低 | 較高 | 較低 | 高 |
運(yùn)行管理 | 裝置結(jié)構(gòu)簡單，運(yùn)行管理方便，費(fèi)用高 | 裝置結(jié)構(gòu)簡單，運(yùn)行管理方便，費(fèi)用低 | 裝置結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，運(yùn)行管理不方便，費(fèi)用高 | 裝置結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，運(yùn)行管理較方便，費(fèi)用較高 | 裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，運(yùn)行管理不方便，費(fèi)用高 |
存在問題 | 占地面積大，吹脫尾氣無法收集處理，造成二次污染 | 效率低，吹脫尾氣不易收集處理，造成二次污染 | 適應(yīng)水質(zhì)水量變化能力差，塔阻較高，能耗較大 | 投資較大，填料容易結(jié)垢阻塞，需定期清洗 | 裝置復(fù)雜，投資大，維護(hù)管理要求高，費(fèi)用大 |
水中的氨氮，大多以氨離子（NH4+）和游離氨（NH3）保持平衡的狀態(tài)而存在，吹脫效率與水中游離氨含量直接相關(guān)。其平衡關(guān)系式如下：
NH4+ + OH- D NH3 + H2O （1）
氨與氨離子之間的百分分配率可用下式進(jìn)行計(jì)算：
Ka=Kw /Kb=（CNH3·CH+）/CNH4+ （2）
式中：Ka———氨離子的電離常數(shù)；Kw———水的電離常數(shù)；
Kb———氨水的電離常數(shù)； C———物質(zhì)濃度。
式（1）受pH值的影響，當(dāng)pH 值高時(shí)，平衡向右移動(dòng)，游離氨的比例較大，當(dāng)pH 值為11 左右時(shí)，游離氨大致占90％。由式（2）可以看出，根據(jù)水的離子積為常數(shù)的原理，即［H+］［OH-］= Kw為一常數(shù)， pH 值是影響游離氨在水中
百分率的主要因素之一。另外，溫度也會(huì)影響反應(yīng)式（1）的平衡，溫度升高，平衡向右移動(dòng)。
不同條件下氨氮的離解率的計(jì)算值如下表所示，表中數(shù)據(jù)表明，當(dāng)pH值大于10 時(shí)，離解率在80%以上，當(dāng)pH值達(dá)11時(shí)，離解率高達(dá)98%且受溫度的影響甚微。
表1-2 不同pH、溫度下氨氮的離解率
pH | 20℃ | 30℃ | 35℃ |
9.0 | 25 | 50 | 58 |
9.5 | 60 | 80 | 83 |
10.0 | 80 | 90 | 93 |
11.0 | 98 | 98 | 98 |
根據(jù)一些文獻(xiàn)資料的報(bào)道，吹脫法適宜的pH值為11左右，保證吹脫效率的同時(shí)，降低藥劑費(fèi)用。
生成氨氣的反應(yīng)是一個(gè)吸熱反應(yīng)，當(dāng)溫度較高時(shí)，氨氣的揮發(fā)速度大于溶解速率，平衡向右進(jìn)行，但當(dāng)溫度大于30℃時(shí)，水分蒸發(fā)速度加快，導(dǎo)致廢水的氨氮濃度升高，使得去除率下降。
根據(jù)一些文獻(xiàn)資料的報(bào)道，處理不同氨氮廢水需要的較佳溫度不同，沒有一個(gè)適合的范圍，需要通過實(shí)驗(yàn)研究確定。
吹脫設(shè)備增大供氣量或氣水自由接觸表面積都能加速ＮＨ３的傳質(zhì)，然而在實(shí)際工程應(yīng)用中，在用地許可的情況下，增大后者可以提高處理效果，節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用。
根據(jù)文獻(xiàn)資料的報(bào)道總結(jié)，針對(duì)不同種類廢水，利用填料的不盡相同，應(yīng)該增加吹脫傳質(zhì)面積，減少動(dòng)力消耗，提高吹脫效率。
減小吹脫時(shí)間，有利于加快反應(yīng)速度，提高處理量，減少設(shè)備的容積。
根據(jù)文獻(xiàn)資料的報(bào)道，總結(jié)處理相同的廢水較佳吹脫時(shí)間也相差很大，可能是因?yàn)椴捎玫奶盍喜煌?/span>、裝置設(shè)計(jì)的合理性等原因造成，吹脫處理后能夠很好地進(jìn)行后續(xù)處理和控制運(yùn)行成本。
