CN101139144A - 利用膜分离处理化肥厂酸性铵氮废水的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种利用膜分离处理化肥厂酸性铵氮废水的方法，包括以下步骤：a.将油分离后的废水导入固液分离装置，分离出的固体残渣回用；废水导入胶体分离装置，进行微滤和超滤处理；b.处理后的废水用高压泵增压拍进入第一级反渗透膜组件进行浓缩，若电导率大于13ms/cm，则送回磷铵生产车间；若浓水电导率小于13ms/cm，则返回到第一级反渗透膜组件的进水口，执行循环操作；渗透过第一级反渗透膜的淡水，进入第二级反渗透膜组件进行脱盐，电导率小于13ms/cm的浓水返回到第一级反渗透膜组件的进水口，渗透过第二级反渗透膜的淡水排放。本发明能耗低、化学试剂耗量少、无二次污染，并在废水处理的同时，实现有价值成分氮、磷等的回收利用的特点。

Description

利用膜分离处理化肥厂酸性铵氮废水的方法
技术领域
本发明涉及环境保护领域，特别涉及化肥生产过程中产生的含氟或不含氟的高浓度铵氮废水的处理方法。
背景技术
化肥工业是我国重要的支柱产业之一，在国民经济中占有十分重要的地位。但是在化肥的生产过程中不可避免地会产生难于处理的高浓度铵氮废水。铵氮虽然在目前国家是以二级污染物作为污染控制，但是由于废水中铵氮的存在，大量排放到江河、湖泊甚至海洋，使水环境中的营养过剩，产生水体的富营养化，从而引起藻类污染。
工业废水的氨氮去除方法有多种，主要包括物理法、化学法、生物法等。其中物理法有反渗透、蒸馏、土壤灌溉等技术；化学法有离子交换、氨吹脱、折点加氯、焚烧、催化裂解、电渗析、电化学处理等技术；生物法有藻类养殖、生物硝化、固定化生物技术等。
不同铵氮废水处理方法均有其不足和适用范围。例如：
1、折点氯化法，该法去除氨氮虽然投资较少，但运行费用高，副产物氯胺和氯代有机物会造成二次污染，氯化法只适用于处理低浓度氨氮废水。
2、离子交换法，该法具有工艺简单、投资省、去除率高的特点，适用于中低浓度的氨氮废水(＜500mg/L)，对于高浓度的氨氮废水会因树脂再生频繁而造成操作困难。再生液为高浓度氨氮废水，仍需进一步处理。
3、吹脱法，该法除较高的能耗与碱耗外，利用吹脱技术处理氨氮的不足还在于使氨氮由液相转移至气相，如果没有相应的回收技术，很容易导致大气的二次污染。此技术主要用于高浓度氨氮废水的预处理。
4、磷酸铵镁沉淀法，该法采用磷酸铵镁沉淀法处理氨氮废水的氨氮浓度不大于1500mg/L。
5、生物法处理，该法处理高浓度氨氮废水还存在的困难有：(1)为了能使微生物正常生长，必须增加回流比来稀释原废水；(2)硝化过程不仅需要大量氧气，而且反硝化需要大量的碳源，一般认为COD/TKN至少为9。这对于焦化行业以及化肥行业中的高氨氮、低碳源废水的生物脱氮处理，就必须增加较多外加碳源，使处理成本增加。
6、膜生物反应器处理氨氮废水会解决传统活性污泥法存在的一些问题，但膜污染问题尚未见有较好的解决办法。同时在使用中需选择合适的菌种，增加成本。
7、反渗透膜过程也仅应用于硝酸铵厂的铵氮废水处理，主要是由于硝酸盐在膜过程中不产生结垢问题。而针对磷肥生产过程中的铵氮废水采用反渗透为核心的膜法处理的工艺尚未见报道。
中国专利公开号CN1546393公开了一种“膜基吸收法处理高浓度氨氮废水资源化技术”所提及的铵氮废水处理方法涉及到膜分离过程，所采用的是以微滤膜或超滤膜为介质，在碱性条件下是气态氨通过膜组件，在膜的另一侧用酸吸收氨气而达到除去氨氮的目的。膜在分离过程中起的作用为分布器，使通过膜的氨气能更有效地被酸所吸收。但是该方法的问题在于：调节pH需要消耗大量的酸和碱，提高了处理成本。中国专利公开号CN1736901公开了“一种处理含氨氮废水的方法”则是以膜为阻隔介质将微生物能控制在一定的范围内(如膜的进水侧)，使微生物能在一定的范围内与废水接触从而达到除去氨氮的目的。但是该方法有如下的问题存在：在工业废水较为恶劣的条件下微生物的培养和繁殖问题；以及对微生物尸体的处理并为提出解决办法，造成二次污染等问题等。
综上所述，对于磷肥厂高浓度铵氮废水处理目前还没有切实可行的方法，这主要是因为废水成分复杂，没有一种能有效同时去除废水中多种杂质的方法。
发明内容
本发明的目的在于克服上述缺点而提供的一种能耗低、化学试剂耗量少、无二次污染，能使磷肥生产过程中产生的废水排放达标，并在废水处理的同时，实现有价值成分氮、磷等的回收利用以及处理后的水可以作为脱盐水或工艺用水回用的利用膜分离处理化肥厂酸性铵氮废水的方法。
本发明的一种利用膜分离处理化肥厂酸性铵氮废水的方法，包括以下步骤：
a、监测废水电导率，若电导率大于13ms/cm，则用泵送回磷铵生产车间回收利用；若电导率小于13ms/cm，则将废水用增压泵送入油水分离装置，将油分离后的废水导入固液分离装置，分离出的固体残渣回用；固体残渣分离后的废水导入胶体分离装置，进行微滤和超滤处理，处理后的废水的水质满足反渗透进水要求；
b、将经过胶体分离装置后的废水用高压泵增压至1.0～1.2MPa，进入第一级反渗透膜组件进行浓缩，经浓缩后的浓水若电导率大于13ms/cm，则用泵送回磷铵生产车间；若浓水电导率小于13ms/cm，则返回到第一级反渗透膜组件的进水口，执行循环操作，直至浓水电导率大于13ms/cm，则用泵送回磷铵生产车间；渗透过第一级反渗透膜的淡水，再用高压泵增压至1.0～1.2MPa，进入第二级反渗透膜组件进行脱盐，所产生的电导率小于13ms/cm的浓水返回到第一级反渗透膜组件的进水口，渗透过第二级反渗透膜的淡水排放。
上述的利用膜分离处理化肥厂酸性铵氮废水的方法，其中固液分离装置采用的分离方法为：800目以上的滤布过滤、疏水膜表面过滤、叠片式过滤中的一种或其组合。
上述的利用膜分离处理化肥厂酸性铵氮废水的方法，其中：反渗透系统采用抗污染的芳香聚酰胺复合膜，基本参数为脱盐率99.5％，最大操作压力：4.14MPa，最大进水流量：3.6m3/h。
上述的利用膜分离处理化肥厂酸性铵氮废水的方法，其中：废水的水质条件为水温：5～45℃，浊度(FUT)：50～500，pH值：2.0～6.0，水不溶性固体颗粒：0～10g/L。
上述的利用膜分离处理化肥厂酸性铵氮废水的方法，其中反渗透进水要求为：水质条件为浊度(FUT)：＜1，电导率：0.01～12.0ms/cm，溶解性总固份含量(TDS)：0.5～5.0g/L。
本发明与现有技术相比，由以上技术方案可知，它是将废水通过油水分离装置使机械泵或由其他方式带入废水的油类有机物与水分离，其目的是避免油类有机物对微滤膜、超滤膜以及反渗透膜的污染。经油水分离后的废水进入固液分离装置进行固液分离，其目的是将直径大于20μm的固体颗粒从水体中除去。分离出的固体P2O5含量为40％，可以返回磷铵生产车间。固体颗粒被分离后的水体，仍然存在大量的微细颗粒或胶体，需要通过胶体分离装置予以去除，使水体的污染指数＜5或浊度＜1FTU。第一级反渗透膜过程用于废水的浓缩，使反渗透浓水部分有效成分的含量达到工艺回用的标准；第二级反渗透膜过程起脱盐的作用，使废水中的污染物离子浓度降低到国家标准规定的废水排放标准指标以下。本发明既能浓缩废水中可利用的有效成份，又能去除污染物离子；在去除铵氮使化肥厂生产过程中废水达到排放或回用标准的同时，浓缩了废水中的可利用成份，有效实现了资源的回收利用。具有处理效率高，无需加入酸碱调节pH值，无需投加絮凝剂或混凝剂进行沉降；在去除氨氮的同时，还去除磷和氟污染物；能回收废水中氮和磷有效成份；工艺简单，运行方便；运行成本低；占地面积少。
附图说明
附图为本发明的工艺流程图；
具体实施方式
通过以下试验例来进一步证实本发明的有益效果
采用实施例1-3的方法处理2-4组，用实施例4的方法处理1、5组不同指标的高浓度氨氮废水，结果如下：
指标   电导率(ms/cm)   NH3-N(mg/L)   P2O5(mg/L)   F-(mg/L)
  1   处理前   12.1   9.00×102   2.16×104   6.14×102
  处理后   7.55×10-2   2.60   0.91   0.43
  脱除率(％)   99.93   99.71   99.95   ：99.99
  2   处理前   10.1   8.40×102   1.79×104   4.81×102
  处理后   4.99×10-2   1.7   0.58   0.43
  脱除率(％)   99.51   99.80   99.99   99.91
  3   处理前   8.02   5.20×102   1.43×104   6.11×102
  处理后   3.33×10-2   1.5   0.45   0.21
  脱除率(％)   99.58   99.71   99.99   99.96
  4   处理前   5.95   4.50×102   1.06×104   4.77×102
  处理后   3.12   0.73   0.37   0.18
  脱除率(％)   99.48   99.83   99.99   99.96
  5   处理前   4.04   2.30×102   7.20×103   3.91×102
  处理后   2.22×10-2   0.65   0.16   0.17
  脱除率(％)   99.45   99.72   99.99   99.96
实施例1：
参见附图：利用膜分离处理化肥厂酸性铵氮废水的方法，包括以下步骤：
a、监测废水(废水的水质条件为水温：5～45℃，浊度(FUT)：50～500，pH值：2.0～6.0，水不溶性固体颗粒：0～10g/L)电导率，若电导率大于13ms/cm，则用泵送回磷铵生产车间回收利用；若电导率小于13ms/cm，则将废水用增压泵送入油水分离装置，将油分离后的废水导入装有800目以上的滤布的固液分离装置。分离出的固体残渣回用；固体残渣分离后的废水导入胶体分离装置，进行微滤和超滤处理，处理后的废水的水质满足反渗透进水要求，即水质条件为浊度(FUT)：＜1，电导率：0.01～13.0ms/cm，溶解性总固份含量(TDS)：0.5～5.0g/L；
b、将经过胶体分离装置后的废水用高压泵增压至1.0～1.2MPa，进入第一级反渗透膜组件进行浓缩，经浓缩后的浓水若电导率大于13ms/cm，则用泵送回磷铵生产车间；若浓水电导率小于13ms/cm，则返回到第一级反渗透膜组件的进水口，执行循环操作，直至浓水电导率大于13ms/cm，则用泵送回磷铵生产车间；渗透过第一级反渗透膜的淡水，再用高压泵增压至1.0～1.2MPa，进入第二级反渗透膜组件进行脱盐，所产生的电导率小于13ms/cm的浓水返回到第一级反渗透膜组件的进水口，渗透过第二级反渗透膜的淡水排放。反渗透系统采用抗污染的芳香聚酰胺复合膜，基本参数为脱盐率99.5％，最大操作压力：4.14MPa，最大进水流量：3.6m3/h。
实施例2：
参见附图：利用膜分离处理化肥厂酸性铵氮废水的方法，包括以下步骤：
a、监测废水(废水的水质条件为水温：5～45℃，浊度(FUT)：50～500，pH值：2.0～6.0，水不溶性固体颗粒：0～10g/L)电导率，若电导率大于13ms/cm，则用泵送回磷铵生产车间回收利用；若电导率小于13ms/cm，则将废水用增压泵送入油水分离装置，将油分离后的废水导入装有疏水膜的固液分离装置。分离出的固体残渣回用；固体残渣分离后的废水导入胶体分离装置，进行微滤和超滤处理，处理后的废水的水质满足反渗透进水要求，即水质条件为浊度(FUT)：＜1，电导率：0.01～13.0ms/cm，溶解性总固份含量(TDS)：0.5～5.0g/L；
b、同实施例1。
实施例3：
参见附图：利用膜分离处理化肥厂酸性铵氮废水的方法，包括以下步骤：
a、监测废水(废水的水质条件为水温：5～45℃，浊度(FUT)：50～500，pH值：2.0～6.0，水不溶性固体颗粒：0～10g/L)电导率，若电导率大于13ms/cm，则用泵送回磷铵生产车间回收利用；若电导率小于13ms/cm，则将废水用增压泵送入油水分离装置，将油分离后的废水导入叠片式过滤装装置。分离出的固体残渣回用；固体残渣分离后的废水导入胶体分离装置，进行微滤和超滤处理，处理后的废水的水质满足反渗透进水要求，即水质条件为浊度(FUT)：＜1，电导率：0.01～13.0ms/cm，溶解性总固份含量(TDS)：0.5～5.0g/L；
b、同实施例1。
实施例4：
参见附图：利用膜分离处理化肥厂酸性铵氮废水的方法，包括以下步骤：
a、监测废水(废水的水质条件为水温：5～45℃，浊度(FUT)：50～500，pH值：2.0～6.0，水不溶性固体颗粒：0～10g/L)电导率，若电导率大于13ms/cm，则用泵送回磷铵生产车间回收利用；若电导率小于13ms/cm，则将废水用增压泵送入油水分离装置，将油分离后的废水导入叠片式过滤装装置后，透过水再导入装有疏水膜的固液分离装置。分离出的固体残渣回用；固体残渣分离后的废水导入胶体分离装置，进行微滤和超滤处理，处理后的废水的水质满足反渗透进水要求，即水质条件为浊度(FUT)：＜1，电导率：0.01～13.0ms/cm，溶解性总固份含量(TDS)：0.5～5.0g/L；
b、同实施例1。

Claims (5)

1.一种利用膜分离处理化肥厂酸性铵氮废水的方法，包括以下步骤：
a、监测废水电导率，若电导率大于13ms/cm，则用泵送回磷铵生产车间回收利用；若电导率小于13ms/cm，则将废水用增压泵送入油水分离装置，将油分离后的废水导入固液分离装置，分离出的固体残渣回用；固体残渣分离后的废水导入胶体分离装置，进行微滤和超滤处理；
b、将经过胶体分离装置后的废水用高压泵增压至1.0～1.2MPa，进入第一级反渗透膜组件进行浓缩，经浓缩后的浓水若电导率大于13ms/cm，则用泵送回磷铵生产车间；若浓水电导率小于13ms/cm，则返回到第一级反渗透膜组件的进水口，执行循环操作，直至浓水电导率大于13ms/cm，则用泵送回磷铵生产车间；渗透过第一级反渗透膜的淡水，再用高压泵增压至1.0～1.2MPa，进入第二级反渗透膜组件进行脱盐，所产生的电导率小于13ms/cm的浓水返回到第一级反渗透膜组件的进水口，渗透过第二级反渗透膜的淡水排放。
2.如权利要求1所述的利用膜分离处理化肥厂酸性铵氮废水的方法，其中固液分离装置采用的分离方法为：800目以上的滤布过滤、疏水膜表面过滤、叠片式过滤中的一种或其组合。
3.如权利要求1或2所述的利用膜分离处理化肥厂酸性铵氮废水的方法，其中：反渗透系统采用抗污染的芳香聚酰胺复合膜，基本参数为脱盐率99.5％，最大操作压力：4.14MPa，最大进水流量：3.6m3/h。
4.如权利要求3所述的利用膜分离处理化肥厂酸性铵氮废水的方法，其中：废水的水质条件为水温：5～45℃，浊度：50～500，pH值：2.0～6.0，水不溶性固体颗粒：0～10g/L。
5.如权利要求3所述的利用膜分离处理化肥厂酸性铵氮废水的方法，其中反渗透进水要求为：水质条件为浊度：＜1，电导率：0.01～12.0ms/cm，溶解性总固份含量：0.5～5.0g/L。
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