申请日2017.12.15
公开(公告)日2018.05.15
IPC分类号C02F9/04; C02F101/16
摘要
本发明提供了一种采用膜技术处理氨氮废水的工艺。该工艺包括下述步骤：调节氨氮废水的pH至10‑12.5，之后经过砂滤、保安过滤器和超滤，然后进入膜吸收组件中，废水中的游离态氨被吸收液吸收，除去氨氮后的废水经中和后排放;砂滤为用石英砂过滤，石英砂粒径为2‑4mm;保安过滤器过滤精度为4‑5μm;超滤采用超滤膜组件进行，超滤膜组件的超滤膜为聚丙烯，聚丙烯孔径为0.008‑0.01μm;膜吸收组件的膜为疏水膜，疏水膜的材质为聚丙烯;膜吸收组件包括至少3个膜吸收组件串联。本发明的工艺能耗低，去除率高，膜使用寿命长，工艺简单，结构紧凑，占地面积小，可自动运行，节省人力，成本低，受温度影响小，无二次污染。
权利要求书
1.一种采用膜技术处理氨氮废水的工艺，其特征在于，其包括下述步骤：
调节氨氮废水的pH至10-12.5，之后经过砂滤、保安过滤器和超滤，然后进入膜吸收组件中，废水中的游离态氨被吸收液吸收，除去氨氮后的废水经中和后排放;
其中，所述砂滤为用石英砂过滤，所述石英砂的粒径为2-4mm;
其中，所述保安过滤器的过滤精度为4-5μm;
其中，所述超滤为用超滤膜组件进行过滤，所述超滤膜组件的超滤膜为聚丙烯，所述聚丙烯的孔径为0.008-0.01μm;
其中，所述膜吸收组件的膜为疏水膜，所述疏水膜的材质为聚丙烯;所述膜吸收组件包括至少3个膜吸收组件串联。
2.如权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述调节pH在搅拌状态下进行;
和/或，所述调节pH用氢氧化钙溶液和/或氢氧化钠溶液进行。
3.如权利要求2所述的工艺，其特征在于，所述氢氧化钠水溶液的质量浓度为25-35%，较佳地为30%;
和/或，所述氢氧化钙水溶液的质量浓度为8-12%，较佳地为10%。
4.如权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述氨氮废水的氨氮浓度为100-20000mg/L，较佳地为1700-9000mg/L。
5.如权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述疏水 膜为中空纤维膜。
6.如权利要求5所述的工艺，其特征在于，所述中空纤维膜的内径为0.3-0.6μm，壁厚为0.15-0.25μm，孔径为0.05-0.3μm，孔隙率为45%-60%。
7.如权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述膜吸收组件的个数为3个或4个。
8.如权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述吸收液包括稀硫酸或稀硝酸。
9.如权利要求8所述的工艺，其特征在于，所述稀硫酸的质量浓度为7-9%，较佳地为8%;
和/或，所述稀硝酸的质量浓度为4-6%，较佳地为5%。
10.如权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述中和采用中和罐进行。
说明书
一种采用膜技术处理氨氮废水的工艺
技术领域
本发明涉及环保领域，具体涉及一种采用膜技术处理氨氮废水的工艺。
背景技术
高氨氮废水因其水量大，成分复杂，毒性强等特点，对环境的危害极大，使水体富营养化，水生动植物大量死亡。此外，大量的有机污染物又具有致癌性，危害人体健康。生活污水和低浓度工业废水的氨氮处理主要采用生化法，工艺成熟，处理效果也很好。但是，化工、焦化、养殖等以高氨氮废水为主的行业，氨氮排放量占全国工业氨氮总排放量的85.9%，处理状况却不容乐观，氨氮去除率不到68%。
处理高氨氮废水的技术主要有以下几种：
1、吹脱法
作为现在处理氨氮废水的普遍方法之一，吹脱法的研究主要集中在：吹脱设备(现阶段以吹脱塔为主)、吹脱形式(自然吹脱、鼓风吹脱)、填料形式(拉西环、聚丙烯鲍尔环等)、吹脱参数(气水比、pH值、温度等)。吹脱法通过调节pH值，将废水调成碱性，氨氮主要以游离氨的形式存在，然后通过鼓入空气将游离氨吹出。影响吹脱效率的主要因素有：pH值、水温、气液比、足够的气液分离空间等。
2、化学沉淀法
化学沉淀法是在含有NH4+离子的废水中，投加Mg2+和PO43-，使之与NH4+生成难溶复盐磷酸氨镁MgNH4PO4·6H2O(简称MAP)结晶，通过沉淀，使MAP从废水中分离出来。
3、汽提法除氨技术
汽提法的原理与吹脱法相同，都是通过调碱，使废水中的氨氮以游离态形式存在，通过鼓入蒸汽，将游离氨分离出来。
4、折点加氯法
折点加氯法是将氯气通入废水中达到某一点，在该点时水中游离氯含量最低，而氨的浓度降为零。
5、离子交换法
离子交换法比较适合处理较低浓度氨氮废水，利用沸石的强选择性将氨氮去除。
但上述方法存在以下缺陷：
吹脱法在处理过程中由于气液比高，因此能耗比较高，且处理效率受温度影响很大，在冬天温度比较低的时候，处理效果很难满足要求，在运行过程中氨气容易泄露，会造成二次污染，由于运行过程中会鼓入大量空气，空气中的二氧化碳在碱性条件下会与钙镁离子生成沉淀。
化学沉淀法处理高氨氮废水工艺比较简单、处理效率高。但是，废水中残留的氨氮浓度还是较高;另外，两种药剂的投加量、副产物磷酸氨镁的处理及药剂的加入，造成的二次污染还需解决。
汽提法是利用蒸汽将氨气吹出，利用的蒸汽量比较大，因此汽提法同样存在能耗高的问题，而且汽提法也会造成氨气泄漏，造成二次污染。
折点加氯法需要加入次氯酸盐将氨氮氧化成氮气，对次氯酸盐的需求量比较大，同时会生成副产物氯胺等，对微生物具有毒害作用，影响后续生化工艺。
离子交换法的树脂再生困难，且运行费用高，同时树脂再生还会产生高浓度氨氮废水。
目前出现了关于采用膜技术来处理高氨氮废水的报道，CN103183393A报道了利用真空脱气膜技术处理氨氮废水的工艺，CN106045175A提供了一种浸没式、折流式、密闭式疏水膜连续脱氨氮的工艺，CN104058519A给出了利用真空脱气膜技术处理氨氮废水的工艺。但这些技术均没有很好地解决上述问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于克服了现有技术中能耗高、处理效率低、成本高、易造成二次污染、以及产生有毒的副产物等缺陷，提供了一种采用膜技术处理氨氮废水的工艺。本发明的工艺能耗低，去除率可稳定达到99%以上，出水氨氮浓度可以达到5mg/L以下，延长膜的使用寿命，降低成本，受温度影响小，工艺简单，结构紧凑，占地面积小，整个设备能实现自动运行，节省人力，且不会造成二次污染。
本发明提供了一种采用膜技术处理氨氮废水的工艺，其包括下述步骤：
调节氨氮废水的pH至10-12.5，之后经过砂滤、保安过滤器和超滤，然后进入膜吸收组件中，废水中的游离态氨被吸收液吸收，除去氨氮后的废水经中和后排放;
其中，所述砂滤为用石英砂过滤，所述石英砂的粒径为2-4mm;
其中，所述保安过滤器的过滤精度为4-5μm;
其中，所述超滤为用超滤膜组件进行过滤，所述超滤膜组件的超滤膜为聚丙烯，所述聚丙烯的孔径为0.008-0.01μm，
其中，所述膜吸收组件的膜为疏水膜，所述疏水膜的材质为聚丙烯;所述膜吸收组件包括至少3个膜吸收组件串联。
本发明中，所述调节pH的操作和条件为本领域常规的调节pH的操作和条件，较佳地，所述调节pH在搅拌状态下进行，所述调节pH用氢氧化钙溶液和/或氢氧化钠溶液，一般来说，所述氢氧化钠水溶液的质量浓度为25-35%，较佳地为30%;所述氢氧化钙水溶液的质量浓度为8-12%，较佳地为10%。
本发明中，所述氨氮废水可以为化工、焦化、养殖等领域产生的氨氮含量较高的废水，其中氨氮浓度可为100-20000mg/L的废水，例如氨氮浓度1700-9000mg/L的废水。
本发明中，所述超滤膜组件为本领域常规的超滤膜组件，市售可得，例如购自重庆华膜设备有限公司型号为HM200PP的超滤膜组件。
本发明中，较佳地，所述疏水膜为中空纤维膜。
其中，较佳地，所述中空纤维膜的内径为0.3-0.6μm，壁厚为0.15-0.25μm，孔径为0.05-0.3μm，孔隙率为45%-60%。
本发明中，所述膜吸收组件为本领域常规使用的膜吸收组件，市售可得，例如购自洁海瑞泉膜科技有限公司型号为PSS-SGM-P80的膜吸收组件。
本发明中，所述膜吸收组件的个数和构造可为本领域常规，一般来说可根据进水和出水氨氮浓度来决定，例如所述膜吸收组件的个数可以为3个或4个。
本发明中，本领域技术人员知晓可根据水量决定并联的个数，例如总水量为5t/h，每个膜组件最大进水量为1t/h，则需要并联5个组件，并联是为了分流。
本发明中，一般来说，在所述吸收液中使用稀硫酸或稀硝酸吸附从所述膜吸收组透过的氨氮;所述吸收液可以回用到膜吸收组件中，也可经过蒸发浓缩回收铵盐，以作为肥料或化工原料。
其中，所述稀硫酸的质量浓度较佳地为7-9%，更佳地为8%;所述稀硝酸的质量浓度较佳地为4-6%，更佳地为5%。
本发明中，所述吸收液的添加方式采用低浓度缓慢多次添加，可以避免由于酸的浓度过高对膜丝造成损害，所述吸收液的添加次数可根据实际情况确定。
本发明中，所述中和的操作和条件为本领域常规的中和的操作和条件，例如可采用中和罐进行。
本发明中，本领域技术人员均知，所述脱氨氮的废水需达到排放的标准才能排放，一般来说，经过本发明处理的废水的氨氮浓度可以达到5mg/L以下。
在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。
本发明的积极进步效果在于：
1、本发明的工艺，去除率可稳定达到99%以上，出水氨氮浓度可以达到5mg/L以下。
2、本发明的工艺，不需要鼓入大量空气，节省能耗，吨水能耗在1元左右。
3、本发明的工艺受温度影响较小，在冬天不需要加热也能稳定运行。
4、本发明的工艺操作简单，结构紧凑，占地面积小，整个设备能实现自动运行，节省人力。
5、本发明的工艺只产生硫酸铵一种副产物，其浓度可高达30%左右，比其他同类方法得到的副产物浓度可高出10个百分点，显著降低了副产物蒸发浓缩的成本。同时，氨氮的去除过程是在膜组件中完成，不会造成氨气泄漏，因此整个过程不会造成二次污染。
6、本发明的工艺能够延长膜吸收组件的使用寿命，可延长50%左右，这样可以大大的降低生产成本。
