CN100364900C - 反渗透膜浓缩氯化铵废液的方法 - Google Patents

反渗透膜浓缩氯化铵废液的方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种反渗透膜浓缩氯化铵废液的方法。将水质达到SDI＜3、浊度＜0.1NTU的氯化铵原液，送入反渗透膜组；其中：反渗透膜组根据原水水质和浓缩要求设置为一级多段或多级多段；其中段是指膜组件的浓水，流经下一组膜组件处理，流经n组膜组件即称为n段；级是指膜组件的产品水，流经下一组膜组件处理，流经n组膜组件即称为n级。每一级反渗透，料液均经过高压泵加压后进入膜组的第一段，第一段以后的一段或多段之间设置增压泵或者能量回收装置。本发明适用于氯化铵原液的浓度为500mg/L至40000mg/L。最终可使系统的浓缩液的浓度达到5%以上。

Description

反渗透膜浓缩氯化铵废液的方法
技术领域
本发明涉及一种氯化铵溶液的浓缩方法，特比别涉及一种氯化铵废液的反渗透膜浓缩氯化铵废液的方法。
背景技术
对于氯化铵溶液的处理，目前主要工艺方法是物理法和化学法，物理法中有离子交换法、氨吹脱汽提法、蒸发结晶法等方法。化学法有生物脱氮法，折点氯化法，化学沉淀法等方法。
离子交换法是：沸石是一种对氨离子有很强选择性的硅铝酸盐，一般作为离子交换树脂用于去除氨氮的为斜发沸石，其对离子的选择顺序依次为：Ca+＞Rb+＞NH4+＞K+＞Na+＞Li+＞Ba+＞Sr+＞Ca2+＞Mg2+，此法具有投资省、工艺简单的优点，但对于浓度较高的含氨废水，会使树脂再生频繁而造成操作困难，且再生液为高浓度氨氮废水仍需进一步处理。
氨吹脱、汽提法是：吹脱、汽提法用于脱除水中溶解气体和某些挥发性物质。用于脱除废液中的氨离子时需要在废液中加入强碱使氨离子转化为游离氨。氨吹脱、汽提工艺具有流程简单、处理效果稳定等优点，但其缺点是生成水垢，在大规模的氨吹脱、汽提塔中，生成水垢是一个严重的操作问题。另外该法处理氯化铵废液需要在高pH的条件下进行，调节pH值需要消耗大量化学药品，操作费用较高。
蒸发法是：蒸发法采用热能将氯化铵废液中的水蒸发出来使废液浓缩，结合结晶过程可回收废液中的氯化铵，同时废液蒸发产生的二次蒸汽可经过冷凝在工艺中回收利用。但蒸发的操作费用很高，由于氯化铵的腐蚀性强，设备投资很大。不适合低浓度的氯化铵废液处理。
生物脱氮法是：生物脱氮包括生物硝化和生物反硝化。生物硝化是在好氧条件下，通过亚硝酸盐菌和硝酸盐菌的作用，将氨氮氧化成亚硝酸盐和硝酸盐的过程。反硝化就是在缺氧条件下，由于反硝化菌的作用，将NO2 -和NO3 -还原为N2的过程。生物脱氮可去除多种含氮化合物，其处理效果稳定，不产生二次污染，而且比较经济，但有占地面积大、低温时效率低、易受有毒物质影响且运行管理比较麻烦等缺点。当废液中氨离子的含量较高时菌种无法生存，因此无法处理浓度超过10000mg/L的氯化铵溶液。
折点氯化法是：折点氯化法是投加过量的氯或次氯酸钠，使废水中氨完全氧化为N2的方法。此法效果较好，不受水温影响，操作方便，但对于高浓度废水的处理运行成本很高。
化学沉淀法是：化学沉淀法一般采用H3PO4和MgO来处理废液。其基本原理是向NH4 +废水中投加Mg2+和PO4 3-，使之和NH4 +生成难溶复盐MgNH4PO4 6H2O(简称MAP)结晶，再通过重力沉淀使MAP从废水中分离。化学沉淀法可以处理各种浓度氨氮废水。其与生物法结合处理高浓度氨氮废水，曝气池不需达到硝化阶段，曝气池体积比硝化一反硝化法可以减小约一倍。但MAP沉淀法要广泛应用于工业废水处理，尚需解决以下两个问题：(1)寻找价廉高效的沉淀剂；(2)开发MAP作为肥料的价值。
上述的各种处理氯化铵废液的方法中，化学法都是将氨离子除去而不能对氯化铵进行有效的回收利用，物理法则有操作复杂、设备投资和操作费用高的缺点。有的处理方法需加入化学试剂，容易对原水造成二次污染，同时，要求条件比较苛刻，处理过程相对繁琐。
发明内容
本发明的目的是解决现有的氯化铵废液处理技术的不足，提供一种无污染、操作方便、设备投资适中并且可对氯化铵回收利用的新型氯化铵处理工艺，即反渗透膜浓缩氯化铵废液的方法。
本发明是这样实现的：
将水质达到SDI＜3、浊度＜0.1NTU的氯化铵原液，送入反渗透膜组；其中：反渗透膜组根据原水水质和浓缩要求设置为一级多段或多级多段；其中段是指膜组件的浓水，流经下一组膜组件处理，流经n组膜组件即称为n段；级是指膜组件的产品水，流经下一组膜组件处理，流经n组膜组件即称为n级。
上述的多段优选2段至10段，多级优选2级至4级。
每一级反渗透，料液均经过高压泵加压后进入膜组的第一段，第一段以后的一段或多段之间设置增压泵或者能量回收装置。回收浓缩液能量，降低系统的运行成本。
同时，根据排放或工艺用水标准设置第二、三、四级。使最终的脱铵水达到标准要求，二级、三级、四级的浓缩液进入前一级进料液做循环浓缩。反渗透膜组示意如图1所示。
本发明适用于氯化铵原液的浓度为500mg/L至40000mg/L。最终可使系统的浓缩液的浓度达到5％以上。
反渗透膜法处理有设备投资适中、易于控制、操作方便、不使用化学药品从而避免了对原水的二次污染等优点。同时，反渗透膜法处理后的氯化铵浓溶液可进一步回收利用有助于实现氯化铵废水的零排放，而分离出来的产品水也可以作为工艺纯水来使用可节省大量工艺用水。另外，在本发明中采用了能量回收技术可节省大量能源，采用了段间增压技术提高了水的回收率可大大降低废液的处理成本。
附图说明
图1：反渗透膜组示意图；
图2：实施例1工艺流程图；
图3：实施例2工艺流程图。
具体实施方案
实施例1：
有两股氯化铵废液，一股流量为120吨/小时，浓度为1000mg/L，pH值为7.5，另一股流量为40吨/小时，浓度为30000mg/L，pH值为7.3，温度为25℃。要求处理后浓氯化铵的浓度达到6％以上，产品水的总含盐量低于10mg/L。
本装置的设计思路为：经机械过滤器和超滤装置进行预处理，然后进入反渗透装置，工艺流程图见图2。反渗透装置设计成两级，第一级六段，第二级两段，为了便于工艺描述，本装置分成四组，第一级的第一段和第二段为第一组，第三段和第四段为第二组，第五段和第六段为第三组，第二级为第四组。反渗透装置设计如下：
第一组反渗透膜组
经过预处理后的氯化铵废液，其氯化铵含量为1000mg/L经本组的高压泵加压后进入第一级的第一组反渗透膜组。本组使用96支反渗透膜，设计回收率为70％。该组分为两段，第一段的淡水含盐量为11.5mg/L，该淡水直接进入产品水箱。第二段淡水的含盐量为46mg/L，为达到工艺用水的要求，进入第二级反渗透进行进一步处理。经过本组处理，使浓水的氯化铵含量达3280mg/L左右。
第二组反渗透膜组
第一组的浓水直接进入第二组反渗透装置做进一步浓缩，本组使用36支反渗透膜，设计回收率为70％。经过该组处理，使浓溶液的氯化铵含量提高到10500mg/L左右，其淡水侧的含盐量为186mg/L，此组的目的是为了让浓水进一步浓缩以达到工艺要求的浓度，同时也提高了整套装置的回收率。由于本组淡水的含盐量达不到工艺用水的含盐量要求，该组的淡水也去二级反渗透装置进一步处理。
第三组反渗透膜组
第二组的浓水和流量为40吨/小时氯化铵含量为30000mg/L的浓废水混合后，经高压泵加压进入第三组反渗透装置，本组使用72支反渗透膜，设计成两段，回收率60％，经过该组处理后浓水的氯化铵含量达61975mg/L左右，流量为20.3m3/h。为了降低能耗并增加膜的回收率，根据浓水压力高的特点在此组设置了能量回收装置。能量回收装置采用透平式能量回收设备，放置在两段之间，通过能量回收装置后水压可升高2MPa左右，使得浓盐水的能量得到有效的回收，降低装置的电力消耗并增加了膜的回收率。
第四组反渗透膜组
前三组反渗透的淡水混合后，经过二级反渗透高压泵加压进入第四组反渗透(第二级反渗透)做脱盐处理，本级使用66支反渗透膜，设计成两段，回收率为70％。处理后的浓水返回到第一组反渗透的进水口进行循环，淡水作为产品水进入产品水箱，该级所产淡水的含盐量为4.7mg/L，产水量为60.4m3/h，与第一组第一段的产水混合后，总产水量为131.9m3/h，总的含盐量为8.4mg/L。
装置水的总回收率为82％，稀氯化铵废液浓缩倍数为60倍，浓氯化铵废液的浓缩倍数为2倍。每吨产品水总电耗为2.1度。工艺流程见附图二。
实施例2：
有一股氯化铵废液，流量为100吨/小时，浓度为30000mg/L，pH值为7.5，温度为25℃。处理的要求同实例1。
本例的设计方案为：废水首先经机械过滤器和超滤装置进行预处理，然后进入反渗透装置，工艺流程图见附图3。反渗透装置设计成两级，第一级两段，第二级两段，反渗透装置设计如下：
第一级设计成两段，原水经过机械过滤和超滤装置后用高压泵打入反渗透膜组，本级使用120支反渗透膜，设计回收率为52％，经过该级处理后浓水达到氯化铵含量62000mg/L左右，流量为53.5m3/h。为了降低能耗并增加膜的回收率，根据浓水压力高的特点在此级设置了能量回收装置。能量回收装置为透平式能量回收设备，放置在两段之间，通过能量回收装置后水压升高2MPa左右，使得浓盐水的能量得到有效的回收，降低装置的电力消耗并增加了膜的回收率。
第二级也设计成两段，本级的反渗透进水为一级反渗透的淡水，本级使用54支反渗透膜，设计回收率为80％，处理后的浓水返回到第一级反渗透的进水口进行循环，淡水作为产品水进入产品水箱，该级所产淡水的氯化铵含量为7.2mg/L，产水量为46.5m3/h。装置水的总回收率为46.5％，氯化铵废液浓缩倍数为2.1倍。每吨产品水总电耗为3.5度。

Claims (4)

1.一种反渗透膜浓缩氯化铵废液的方法，其特征是：将水质达到SDI＜3、浊度＜0.1NTU的氯化铵原液，送入反渗透膜组；其中：反渗透膜组根据原水水质和浓缩要求设置为一级多段或多级多段；其中段是指膜组件的浓水，流经下一组膜组件处理，流经n组膜组件即称为n段；级是指膜组件的产品水，流经下一组膜组件处理，流经n组膜组件即称为n级。
2.如权利要求1所述的一种反渗透膜浓缩氯化铵废液的方法，其特征是所述的多段为2段至10段，多级为2级至4级。
3.如权利要求1所述的一种反渗透膜浓缩氯化铵废液的方法，其特征是对所述的每一级反渗透，料液均经过高压泵加压后进入膜组的第一段，第一段以后的一段或多段之间设置增压泵或者能量回收装置。
4.如权利要求1所述的一种反渗透膜浓缩氯化铵废液的方法，其特征是所述的氯化铵原液的浓度为500mg/L至40000mg/L。
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