申请日2008.09.16
公开(公告)日2009.04.08
IPC分类号C02F9/06; C02F1/469; C02F1/42
摘要
本发明公开了一种回收无机氨氮废水用的电去离子处理方法及装置，其方法由如下步骤组成：1.预处理，增设离子交换除钙器，使出水水质达SDI≤5，硬度≤1mg/L，浊度≤1NTU，COD≤1mg/L;2.第一级电去离子装置，其产水为工艺用纯水，可回收利用，采用溢流浓缩法，使循环浓水的铵盐质量浓度达1%;3.第二级电去离子装置，用2组电去离子装置串联，使进入淡水室中的第一级浓水脱盐，供回收利用，再次采用溢流浓缩法，使循环浓缩液铵盐的质量浓度达10%以上，该浓缩液可供浓缩，得到铵盐产品。本发明不仅可达到系统的零排放要求，而且回收利用铵盐浓缩液和得到工艺用纯水。本发明工艺先进，成本低，能耗低，操作简单。
权利要求书
1.一种回收无机氨氮废水用的电去离子处理方法，其特征在于如下工艺步骤：
(1)预处理
将无机氨氮废水收集于废水罐1中，经预处理，再通过增设的离子交换除钙器3，除去 该废水中残留的钙镁离子，使出水水质达SDI≤5，硬度≤1mg/L，浊度≤1NTU，COD≤1 mg/L;
(2)第一级电去离子处理
经预处理符合上述要求的无机氨氮废水，进入第一级电去离子装置，废水分别流入各 个并联设置膜堆的淡水室6，在直流电场作用下，该废水中的铵盐离子，经离子交换膜迁移 至各个浓水室7，而同时获得的工艺用纯水，从淡水室6出口流出，收集于纯水罐8中， 通过纯水罐8出口纯水输出管9，送至工艺系统回用;
另一股无机氨氮废水，进入第一级电去离子装置浓水罐5，经水泵进入备个并联设置 的膜堆的浓水室7，其出水再回入浓水罐5，如此循环流动，直至浓水罐5中浓缩液内铵盐 质量浓度达1%;
(3)第二级电去离子处理
从第一级电去离子装置浓水罐5抽出的铵盐质量浓度达1%的浓缩液，经水泵送入第 二级电去离子装置的前组各个并联设置膜堆的淡水室12，再流入后组各个并联设置膜堆的 淡水室14，在直流电场的作用下，该浓缩液的铵盐离子经离子交换膜分别迁移至各个浓水 室13和15，含有残留铵盐的废水从各个淡水室14出口汇流至废水罐1;
铵盐质量浓度为1%的浓缩水，从第一级电去离子装置浓水罐5溢流入第二级电去离 子装置的浓水罐10，经水泵先送入第二级电去离子装置前组各个膜堆的浓水室13，然后再 流入后组各个膜堆的浓水室15，其出水再回入浓水罐10，如此循环流动，直至浓水罐10 中浓缩液内铵盐质量浓度达10%以上，再从浓水罐10的溢流管11流出，供循环蒸发装置 浓缩，获得铵盐产品。
2.按照权利要求1所述的回收氨氮废水用的电去离子处理方法其特征在于所述的无机氨氮 废水中铵盐质量浓度的范围为0.03%～3%。
3.按照权利要求1所述的回收氨氮废水用的电去离子处理方法，其特征在于步骤(2)和(3) 所述的电去离子装置是回收氨氮废水专用的，其极水室不与浓水室及其他膜堆部分相通， 极水室有专门的流水冷却回路，极水室水流自下而上流动，利于排气和降温;浓水室内不 填导电树脂，而在淡水室内填充的离子交换树脂，根据欲回收铵盐不同而有所区别，对硝 酸铵可用阴、阳混合树脂，对氯化铵、碳酸铵、碳酸氢铵、硫酸铵和硫酸氢铵，则用单一 阳树脂;电去离子装置中浓、淡水室内水流方向为逆流。
4.按照权利要求1所述的回收氨氮废水用的电去离子处理方法，其特征在于步骤(1)所 述的除钙器为NH4型离子交换器，其再生系统为开放式，可根据需要从排污管5排出少量 含钙镁离子的污水。
说明书
一种回收无机氨氮废水用的电去离子方法及装置
技术领域
本发明技术领域涉及无机氨氮废水的回收，特别涉及利用电去离子膜技术对化肥、化 工行业所产生无机氨氮废水进行处理，回收铵盐类化工原料并得到工艺用纯水，实现废水 零排放。
背景技术
在化肥和化工企业的生产过程中，尤其是在生产氯化铵、硝酸铵、硫酸铵等工艺的企 业，产生了大量的无机氨氮废水，不仅浪费了化工原料，而且污染了环境。这种无机氨氮 废水，呈酸性，腐蚀性强，用常用的处理方法回收很困难，生物氧化法只能将废水中氨氮 氧化，根本不能回收;离子交换法能回收铵盐则需要频繁再生;反渗透膜技术可以将废水 中的化工原料分离出来，而且能制得工艺用水，但反渗透处理的水回收率较低，其浓水排 放量高，当废水铵盐浓度较低时，需要多级反渗透膜处理，才能使无机氨氮废水中的铵盐 得到回收，大大地增加了处理废水的成本。电渗析法也能对废水进行回收处理，但当处理 较低浓度废水时，易产生浓差极化，耗电大大增加，增加了运行费用。因此开发一种能处 理性能好、成本低的无机氨氮废水的技术已势在必行。
电去离子技术是近年来得到产业化的一种新型膜技术，电去离子技术是电渗析和离子 交换有机结合的产物，已在电子、电力、制药和化工等行业制备纯水中得到推广使用(用 电去离子装置代替原来的混床)。电去离子又称为填充床电渗析，说明它是在电渗析基础上 发展起来的，电去离子装置的性能优于普通电渗析器，电去离子装置的膜面积小，电阻小、 耗电低、效率高。电去离子装置与离子交换器相比，电去离子装置连续运行、不设备用， 无需用酸碱再生，环保效益好。
电去离子技术不仅用于纯水制备，而且可应用于软化水制备和重金属废水的回收，从 而从离子含量极少的纯水应用领域扩展到离子含量很高的自来水和废水应用领域，从离子 膜分离领域扩展到离子膜浓缩领域。因此，在发明了电去离子软水技术和电去离子回收重 金属废水技术基础上，针对无机氨氮废水的特点和现有回收方法的不足，提出一种电去离 子回收无机氨氮废水的方法及装置。
发明内容
一种回收无机氨氮废水用的电去离子处理方法，由如下工艺步骤组成：
(1)预处理
将无机氨氮废水收集于废水罐1中，经预处理，再通过增设的离子交换除钙器3，除去 该废水中残留的钙镁离子，使出水水质达SDI≤5，硬度≤1mg/L，浊度≤1NTU，COD≤1 mg/L;
(2)第一级电去离子处理
经预处理符合上述要求的无机氨氮废水，进入第一级电去离子装置，废水分别流入各 个并联设置膜堆的淡水室6，在直流电场作用下，该废水中的铵盐离子，经离子交换膜迁移 至各个浓水室7，而同时获得的工艺用纯水，从淡水室6出口流出，收集于纯水罐8中， 通过纯水罐8出口纯水输出管9，送至工艺系统回用;
另一股无机氨氮废水，进入第一级电去离子装置浓水罐5，经水泵进入各个并联设置 的膜堆的浓水室7，其出水再回入浓水罐5，如此循环流动，直至浓水罐5中浓缩液内铵盐 质量浓度达1%;
(3)第二级电去离子处理
从第一级电去离子装置浓水罐5抽出的铵盐质量浓度达1%的浓缩液，经水泵送入第 二级电去离子装置的前组各个并联设置膜堆的淡水室12，再流入后组各个并联设置膜堆的 淡水室14，在直流电场的作用下，该浓缩液的铵盐离子经离子交换膜分别迁移至各个浓水 室13和15，含有残留铵盐的废水从各个淡水室14出口汇流至废水罐1;
铵盐质量浓度为1%的浓缩水，从第一级电去离子装置浓水罐5溢流入第二级电去离 子装置的浓水罐10，经水泵先送入第二级电去离子装置前组各个膜堆的浓水室13，然后再 流入后组各个膜堆的浓水室15，其出水再回入浓水罐10，如此循环流动，直至浓水罐10 中浓缩液内铵盐质量浓度达10%以上，再从浓水罐10的溢流管11流出，供循环蒸发装置 浓缩，获得铵盐产品。
本发明回收无机氨氮废水中铵盐质量浓度的范围为0.03%～3%。
本发明上述步骤(2)和(3)所述的电去离子装置是回收氨氮废水专用的，其极水室 不与浓水室及其他膜堆部分相通，极水室有专门的流水冷却回路，极水室水流自下而上流 动，利于排气和降温;浓水室内不填导电树脂，而在淡水室内填充的离子交换树脂，根据 欲回收铵盐不同而有所区别，对硝酸铵可用阴、阳混合树脂，对氯化铵、碳酸铵、碳酸氢 铵、硫酸铵和硫酸氢铵则用单一阳树脂为宜;电去离子装置中浓、淡水室内水流方向为逆 流。
本发明上述步骤(1)所述的除钙器为NH4型离子交换器，其再生系统为开放式，可根 据需要从排污管4排出少量含钙镁离子的污水。
本发明的积极效果是：
(1)本发明处理工艺先进，有效的降低处理成本。由于本发明采用电去离子分离和浓缩 膜技术，该装置的脱盐率和水的回收率高于电渗析和反渗透膜技术，因此处理的效率高。 所用膜堆用高分子材料注塑而成，不用特殊的合金材料，耐腐蚀，选材方便，处理时也不 采用任何化学药剂，使设备造价和处理费用降低。
(2)节约能源。由于本发明采用在直流电场下，实现离子分离和浓缩的电去离子技术， 发生工艺过程的条件是常温，无相变，因此与产生相变的蒸馏浓缩法相比，大幅度降低能 耗
(3)同时回收铵盐浓缩液和工艺纯水，实现废水资源化，废水回收系统零排放，杜绝了 污染源，使生态环境得到保护，环保和经济效益好。
(4)操作简单，改善了生产劳动环境，实现清洁文明生产。
