申请日2013.01.18
公开(公告)日2013.05.08
IPC分类号C02F1/20; C02F101/16; C02F1/58; C02F1/44
摘要
本发明属于废水脱氨技术领域，特别涉及一种应用集成膜对工业高含氨废水进行高效膜脱氨处理的技术方法。该集成膜脱氨方法采用真空膜脱氨及膜吸收脱氨联用二步法脱氨方式实现废水的高效、低耗脱氨。首先采用真空膜脱氨方式脱除氨氮废水中80%左右的氨氮，再采用膜吸收脱氨方式脱除废水中剩余99%左右氨氮，总脱氨效率超过99%。真空膜脱氨脱除的氨采用吸收法制15%左右的氨水，回用于生产。膜吸收脱氨产生的酸性含氨废吸收液返回真空膜脱氨单元，与原水混合后进行真空脱氨。本发明氨氮脱除率高，实现资源化利用，解决了单一采用膜吸收脱氨存在的废酸性含铵废液的再利用难题，避免了二次污染。
权利要求书
1.一种氨氮废水膜集成脱氨的方法，其特征在于，采用真空膜脱氨方 法与膜吸收脱氨方法对氨氮废水进行脱氨。
2.根据权利要求1所述的氨氮废水膜集成脱氨的方法，其特征在于， 所述的真空膜脱氨方法为：
1)预处理含氨废水，通入真空脱氨循环槽，通过真空脱氨循环泵泵入 真空脱氨膜组件，调整真空度为0.08～0.095Mpa、pH值为10～11、温度为 20～50℃，进行真空膜脱氨2～5小时，得到真空脱除的氨气和含氨废水;
2)将真空脱除的氨气排入氨回收真空系统，制成质量含量14.5%～15% 的氨水，回用于生产;将真空脱除的含氨废水返回真空脱氨循环槽后再通过 真空脱氨循环泵泵入真空脱氨膜组件，直至废水氨氮值不大于所述预处理含 氨废水中氨氮质量浓度的15%～25%;将真空脱除的含氨废水中废水氨氮值不 大于所述预处理含氨废水氨氮质量浓度的15%～25%的废水泵入膜吸收循环 槽。
3.根据权利要求2所述的氨氮废水膜集成脱氨的方法，其特征在于， 所述的预处理为：将含氮废水用NaOH溶液调整pH值至10～11，经过5～20 微米的过滤器过滤。
4.根据权利要求1所述的氨氮废水膜集成脱氨的方法，其特征在于， 所述的膜吸收脱氨方法为：
1)将膜吸收循环槽中的含氮废水通过膜吸收循环泵泵入膜吸收膜组件， 进行膜吸收脱氨1～3小时;所述的膜吸收膜组件分别与膜吸收循环槽及吸 收剂循环槽循环连接，当含氮废水中废水氨氮值大于排放或回用标准限值 15～50mg/L时，含氮废水返回膜吸收循环槽再通过膜吸收循环泵泵入膜吸收 膜组件，直至含氮废水中废水氨氮值不大于15～50mg/L;将含氮废水中废水 氨氮值不大于15～50mg/L的废水调整pH值至6～9外排或回用;
2)膜吸收膜组件工作时，所述的吸收剂循环槽通过吸收剂循环泵将膜 吸收剂泵入所述的膜吸收膜组件中，生成含氨氮的酸性废液;当所述的含氨 废液的氨氮值小于15～50mg/L时，膜吸收剂始终在吸收剂循环槽与膜吸收 膜组件之间循环;当所述的含氨废液的氨氮值不小于15～50mg/L时，膜吸 收剂通入与所述的真空脱氨循环槽相同的吸收剂缓冲槽，然后通入所述的真 空脱氨循环槽与预处理含氨废水混合。
5.根据权利要求1至4任一所述的氨氮废水膜集成脱氨的方法，其特 征在于，所述的真空脱氨膜组件与膜吸收膜组件为中空膜组件。
6.根据权利要求1至4任一所述的氨氮废水膜集成脱氨的方法，其特 征在于，所述的真空脱氨膜组件与膜吸收膜组件内设有疏水微孔膜。
7.根据权利要求6所述的氨氮废水膜集成脱氨的方法，其特征在于， 所述的疏水微孔膜的孔径为0.02～0.08μm。
8.根据权利要求6所述的氨氮废水膜集成脱氨的方法，其特征在于，所述的 疏水微孔膜为疏水性聚丙烯膜或疏水性纤维膜。
9.根据权利要求6所述的氨氮废水膜集成脱氨的方法，其特征在于， 所述的疏水性纤维膜为PVDF或PTFE膜。
10.根据权利要求1或2或3或4或7或8或9所述的氨氮废水膜集成 脱氨的方法，其特征在于，所述的氨氮废水中的废水氨氮值大于1000mg/L。
说明书
一种氨氮废水膜集成脱氨的方法
技术领域
本发明涉及废水脱氨技术领域，特别涉及一种应用集成膜对工业高含氨 废水进行高效膜脱氨处理的集成脱氨方法。
背景技术
作为常见的水体和大气污染，氨氮污染对人类健康和生态环境都会产生 极大的危害，氨氮是水体中的主要耗氧污染物之一，直接排入水体，容易引 起水体的污染。我国氨氮废水量大面广，主要来自石油化工、冶金、制药、 化肥等工业废水，以及人和动物的排泄物、生活污水、垃圾处理厂的次级出 水等。
目前处理氨氮废水的主要技术有：生物脱氮法、吹脱法及汽提法、折点 加氯法、离子交换法、化学沉淀法、催化湿式氧化法、电渗析法以及液膜法 等方法。
生物脱氮法是城市污水与工业废水最常用的方法，主要利用微生物在厌 氧、缺氧、好氧等生化处理过程的作用下，使水中氨氮物质转化为氮气，但 生物脱氮法对废水水质要求较高，不适合低有机物、高浓度、高盐分、难降 解的工业废水的脱氮。吹脱法及汽提法均是将废水pH值调节至碱性时，离 子态铵转化为分子态氨，使氨氮从液相转移到气相。该法常用于高浓度氨氮 废水的处理。但在实际操作时存在处理效率低，高气水比吹脱造成处理成本 高，容易造成二次污染等现象。折点加氯法与离子交换法只适用于处理低浓 度氨氮废水，采用离子交换法处理高浓度的氨氮废水，会因树脂再生频繁而 造成操作困难、运行费用高，其树脂再生液为高浓度氨氮废水，仍需要进一 步处理。化学沉淀法主要是利用废水中的氨氮与磷酸根及镁离子生成磷酸氨 镁(鸟粪石)沉淀，再将沉淀滤除，从而去除废水中的氨氮。此法可以处理 各种浓度的氨氮废水，但亦存在处理成本高、脱除效率低，处理设施操作维 护不便，磷酸铵镁纯度低，处理困难等缺点。
显而易见，以上介绍的几种废水氨氮脱除的方法各有优缺点，但这些方 法均存在一定的缺点和应用局限，如处理成本高，条件控制严格，易造成二 次污染等。
随着膜技术水平的进步，膜技术在环境领域中的应用优势日益显现，氨 氮废水膜脱氨技术亦是研究与应用的热点。目前常用的膜脱氨技术有真空膜 脱氨、膜蒸馏脱氨、膜吸收脱氨、膜生物反应器脱氨等。其中膜生物反应器 是生物脱氨的分支，在高浓度难降解工业废水脱氨领域应用有限。真空膜脱 氨与膜吸收脱氨均是采用疏水微孔膜将液/气或液/液两相分隔开来，疏水膜 膜孔提供了液/气或液/液两相间传质的界面，传质驱动力为膜界面两侧的氨 分压差。真空膜脱氨与膜吸收脱氨均是膜蒸馏脱氨的两种形式，只不过真空 膜脱氨是利用真空技术将膜界面跨膜氨分子快速带出，使形成界面氨分压 差;膜吸收脱氨是利用酸性溶液作吸收剂，其快速的化学反应使界面氨分压 差增大明显，具有较高的脱氨效率。膜脱氨技术提供了更大的接触面积，是 一种全新的、更加有效的接触传质。膜脱氨法具有投资少、能耗低、高效、 使用方便和操作简单等特点，此外膜吸收法还有传质面积大的优点和没有雾 沫夹带、液泛、沟流、鼓泡等现象发生，其技术优势十分明显。
采用膜脱氨技术处理高浓度工业含氨废水同样存在一些技术难题需要 解决。真空膜脱氨的脱氨效率有限，其脱氨效率与起始氨氮浓度、温度、真 空度、pH、脱氨时间及膜性能等有直接的关系，一般真空脱氨工业装置只有 60-88%左右的脱氨效率，脱氨后废水难以达标排放或回用标准，但其脱除的 氨可回收制成15%左右的氨水回用于工业生产，从而可以降低含氨废水处理 成本;膜吸收脱氨采用稀硫酸、稀盐酸或酸性废液脱氨，其脱氨效率与起始 氨氮浓度关系不大，但酸性溶液pH值、温度、脱氨时间及膜性能对脱氨效 率有明显的影响，膜吸收脱氨效率一般可达95-99%，是一种高效的膜脱氨方 式，甚至可以将氨氮脱至10mg/L以下。但膜吸收脱氨后形成的硫酸铵、氯 化铵等副产物，由于浓度低，pH值低不能直接作为肥料加以利用，需要解决 废吸收液的回收问题。目前一般采用的“蒸发-浓缩-结晶制盐技术”又存在 处理成本高的现实问题，废吸收液的综合利用常与企业所从事的行业、所处 的地理位置及工业环境有很大的关系，总体而言，废吸收液的处置是颇为棘 手的问题，处置不当极易形成二次污染。高浓度(氨氮浓度大于1000mg/L) 氨氮废水单独采用真空膜脱氨或膜吸收脱氨方式均存在处理效率有限或处 理成本高的缺点，寻求经济高效的膜脱氨处理技术与工艺是解决氨氮废水资 源化与处理达标的最有效途径之一。
主要参考文献：
(1)赵宗升，刘鸿亮，李炳伟，袁光钰。高浓度氨氮废水的高效生物脱 氮途径。中国给水排水，2001,17(5):24-28。
(2)何岩，赵由才，周恭明。高浓度氨氮废水脱氮技术研究进展。工 业水处理，2008,28(1)：1-4。
(3)杨晓奕，蒋展鹏，潘成峰。膜法处理高浓度氨氮废水的研究。水处 理技术，2003,29(2):85-88。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术中的不足，提供一种采用二 步法脱氨的高效经济的集成脱氨的方法。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：采用真空膜脱氨方法与膜吸 收脱氨方法对氨氮废水进行脱氨。
本发明的有益效果为：不仅可以获得超过99%氨氮脱除效率，实现高浓 度氨氮废水的达标排放，而且可以氨水形式回收95%～99%以上的高氨氮废水 中的氨，实现资源化利用，解决了单一采用膜吸收脱氨存在的废酸性含铵废 液的再利用难题，避免了二次污染，而且该集成膜脱氨方式具有投资省、操 作简单、运行管理方便、占地面积小、成本低等优点。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
进一步，所述的真空膜脱氨方法为：
1)预处理含氨废水，通入真空脱氨循环槽，通过真空脱氨循环泵泵入 真空脱氨膜组件，调整真空度为0.08～0.095Mpa、pH值为10～11、温度为 20～50℃，进行真空膜脱氨2～5小时，得到真空脱除的氨气和含氨氮废水;
2)将真空脱除的氨气排入氨回收真空系统，制成质量含量14.5%～15% 的氨水，回用于生产;将真空脱除的含氨废水返回真空脱氨循环槽后再通过 真空脱氨循环泵泵入真空脱氨膜组件，直至废水氨氮值不大于所述预处理含 氨废水中氨氮质量浓度的15%～25%;将真空脱除的含氨废水中废水氨氮值不 大于所述预处理含氨废水氨氮质量浓度的15%～25%的废水泵入膜吸收循环 槽。
进一步，所述的预处理为：将含氨氮废水用NaOH溶液调整pH值至10～ 11，经过5～20微米的过滤器过滤。
进一步，所述的膜吸收脱氨方法为：
1)将膜吸收循环槽中的含氮废水通过膜吸收循环泵泵入膜吸收膜组件， 进行膜吸收脱氨1～3小时;所述的膜吸收膜组件分别与膜吸收循环槽及吸 收剂循环槽循环连接，当含氮废水中废水氨氮值大于排放或回用标准限值 15～50mg/L时，含氮废水返回膜吸收循环槽再通过膜吸收循环泵泵入膜吸收 膜组件，直至含氮废水中废水氨氮值不大于15～50mg/L;将含氮废水中废水 氨氮值不大于15～50mg/L的废水调整pH值至6～9外排或回用;其中，15～ 50mg/L为国家标准中规定的数值要求。
2)膜吸收膜组件工作时，所述的吸收剂循环槽通过吸收剂循环泵将膜 吸收剂泵入所述的膜吸收膜组件中，生成含氨氮的酸性废液;当所述的含氨 废液的氨氮值小于15～50mg/L时，膜吸收剂始终在吸收剂循环槽与膜吸收 膜组件之间循环;当所述的含氨废液的氨氮值不小于15～50mg/L时，膜吸 收剂通入与所述的真空脱氨循环槽相同的吸收剂缓冲槽，然后通入所述的真 空脱氨循环槽与预处理含氨废水混合。
进一步，所述的真空脱氨膜组件与膜吸收膜组件为中空膜组件。
进一步，所述的真空脱氨膜组件与膜吸收膜组件内设有疏水微孔膜。
进一步，所述的疏水微孔膜的孔径为0.02～0.08μm。
进一步，所述的疏水微孔膜为疏水性聚丙烯膜或疏水性纤维膜。
进一步，所述的疏水性纤维膜为PVDF或PTFE膜。所述的PVDF为聚偏 氟乙烯，所述的PTFE为聚四氟乙烯。
进一步，所述的氨氮废水中的废水氨氮值大于1000mg/L。
