氧化锆是重要的锆盐基础化工产品，由于氧化锆性质不活泼，具有高熔点、低电阻率、高折射率和低热膨胀系数的特性，因此它成为了耐高温材料、耐火材料、陶瓷制品和人造钻石等领域的重要原料。氧化锆生产方法较多，如：氯氧化锆热解法、胶体法、挤压法、浸渍法、水解法等等。工业耐火材料中氧化锆多用电熔融法制得，在精细陶瓷中稳定的氧化锆一般采用湿法工艺制取，目前最成熟和常用的是中和沉淀法制取氧化锆。这些常用的氧化锆制取工艺中会有氨水的加入，生产流程中会产生氨氮废水，若这些生产废水处理不当，不但对周围生态环境造成破坏和污染，而且废水中的有用资源得不到循环利用，限制了企业的可持续性发展。
国内对于废水中氨氮的去除方法较多，反渗透、离子交换法、折点加氯法和电化学处理法只适用于低浓度氨氮的处理。高盐高浓度氨氮废水成分复杂，毒性强，不能采用生物法，土壤灌溉法和低浓度氨氮的处理方法。针对高浓度氨氮处理方法有研究学者提出了磷酸钙镁沉淀法、空气吹脱法、汽提法和汽提蒸馏法，而这些方法各有优缺点。如磷酸钙镁沉淀法，虽然方法简单，只需加入镁盐和磷酸盐，但由于磷污染物的引入，容易造成二次污染。空气吹脱法和汽提法，其工艺简单，效率稳定，投资较低，但能耗大，处理成本高。汽提精馏法，效率高，无二次污染，但处理条件较难精确控制。
针对以上氧化锆生产现状和传统处理方法的分析，为此，需要从企业的实际情况出发，本着经济、有效的原则，寻求一种更加经济有效的工艺设计处理此废水，以响应国家的零排放政策并回收利用废水中的有用资源。本文采用电渗析法对氧化锆生产过程产生的含氨废水进行处理，并结合纳滤、反渗透和多效蒸发系统，进行工艺设计，最终实现氧化锆生产废水零排放。
一、电渗析原理简介
电渗析膜采用均相离子交换膜，包括包括阴离子交换膜(AM，简称阴膜)和阳离子交换膜(CM，简称阳膜)两种，由于离子交换膜的选择透过性，阴膜只允许透过阴离子，阳膜只允许透过阳离子。如图1所示，电渗析器由阴膜和阳膜交替地组装在一起，由隔板分开，再配以电极板、极板和端板组成。一张阴膜和一张阳膜这样一个交替单元称为一个膜对，是电渗析器工作的基本单元，每个膜对构成一个浓缩室一个淡化室，一台电渗析器由数百个这样的膜对组成。
电渗析工作原理如图2所示，在直流电场下，阴离子向阳极方向迁移，阳离子向阴极方向迁移，分别透过阴、阳膜迁移到相邻隔室中去。结果是淡室中的溶液浓度降低，浓室中的溶液浓度相应升高，从而形成了淡化液与浓缩液。
二、项目概况及工艺流程
本项目为某厂生产氧化锆所产生的氯化铵废水处理项目，系统工程水量为1350t/d。该项目废水中含盐量为2%左右，首先经盐酸微调pH，经过两级电渗析后，废水电导率达到4000μs/cm，然后进入纳滤系统，纳滤产水进入反渗透系统，纳滤浓水回到电渗析系统;反渗透产出淡水回用，浓水进入纳滤系统;电渗析产出的10%以上浓水进入蒸发系统，产出固体氯化铵。该工艺过程从废水中得到了氯化铵产品，产水回用，从而做到了废水零排放。
项目所用电渗析器为山东天维膜技术有限公司开发中心研制的TWED-60-200电渗析器，本文主要对该工艺中电渗析系统进行介绍。
工艺流程图如下：
本项目中电渗析系统采用二级电渗析工艺，使得浓水达到多效蒸发浓度，浓水得到固体产品，淡水达到纳滤进水要求，纳滤淡水再经二级反渗透使产水回用。该电渗析系统设计为全自动控制，设定程序进行自动化冲洗、自动倒极和自动化学清洗，冲洗水回到电渗析浓水池，系统还配制了离线化学清洗系统，该工艺操作简单方便。
三、结果分析
离子交换膜是电渗析器的核心配件，本项目电渗析系统采用的阴离子交换膜(TWEDAIS)和阳离子交换膜(TWEDCIS)均由山东天维膜技术有限公司研制，离子交换膜的主要参数如表1所示。
本文对该项目电渗析系统设备连续运行中的电流、电压、电导率、能耗、产水率等参数做了记录，电渗析淡水可达到纳滤进水要求，电导率4000μS/cm左右，浓水浓度可达到10%以上蒸发得到氯化铵固体产品。本氧化锆废水零排放项目电渗析系统运行参数如下所示。
四、结论及展望
本文采用电渗析系统作为主工艺单元，结合纳滤、反渗透和多效蒸发系统，成功的将氧化锆生产废水中的氯化铵转化为了固体氯化铵产品，而且得到的淡水进行了回用，这一过程实现了废水资源化利用，做到了废水零排放。整个工艺流程能耗低、占地面积小，操作简单方便，为企业解决了废水处理难题，减轻了企业对环境的压力，产水再利用，为企业节省了生产用水，大大降低了企业生产成本，实现了清洁生产和废水资源化。(来源：山东省荷电高分子膜材料重点实验室，山东省海洋精细化工重点实验室)
