CN101648738B

CN101648738B - 一种回收氨氮废水用的电去离子方法及装置

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Publication number: CN101648738B
Application number: CN2009101775571A
Authority: CN
Inventors: 王方
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2008-09-16
Filing date: 2009-09-15
Publication date: 2012-07-04
Anticipated expiration: 2029-09-15
Also published as: CN101402497A; CN101648738A

Abstract

一种回收氨氮废水用的电去离子方法及装置本发明公开了一种回收氨氮废水用的电去离子方法及装置，其方法如下：根据欲处理废水的水量和其铵盐质量浓度，选用若干个模块，经串、并联连接，组成1套电去离子装置，该装置的进水为经预处理符合要求的氨氮废水，其产水为工艺用纯水，无含氮化合物，可回收利用，另采用浓水循环增浓法，得铵盐增浓液，其铵盐质量浓度达到1％～25％这一预期要求。该增浓液经蒸浓结晶，可得到固体铵盐产品。本发明不仅可达到系统的零排放要求，而且同时回收利用铵盐增浓液和工艺用纯水。本发明工艺先进，成本低，能耗低，操作简单。

Description

一种回收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，产生了大量的氨氮废水，不仅浪费了化工原料，而且污染了环境。这种氨氮废水，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，需要多组反渗透膜处理，才能使氨氮废水中的铵盐得到回收，大大地增加了处理废水成本。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、成本低的回收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的电渗析器，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，从电去离子膜分离领域扩展到电去离子膜浓缩领域。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氨氮废水的方法及装置。

发明内容

1.一种回收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)一股经预处理后，水质达到污染系数SD I≤5，浊度≤1NTU，COD≤1mg/L，硬度≤1mg/L要求的氨氮废水，分别流入各个并联设置的首个模块淡水室，在直流电场作用下，该废水中的NH₄ ⁺、NO₃ ^-离子，经离子交换膜迁移至各个浓水室，经多级串联模块，使末级模块淡水室的出水中氨氮质量浓度小于15mg/L，将该出水收集于纯水罐中，通过纯水罐出口纯水输出管，送至工艺系统回用；

(2)另一股经预处理后，水质符合上述要求的氨氮废水，进入电去离子装置浓水罐，经水泵进入各个并联设置的首个模块浓水室，从淡水室迁移过来的离子，不断进入流经多级串联模块浓水室的浓水中，使浓水增浓，该浓水再回入浓水罐，浓水如此循环增浓，直至浓水罐中增浓液内铵盐质量浓度达到为1％～25％这一预期要求，最后，增浓液再从浓水输出管流出，经蒸发浓缩结晶，获得铵盐化工产品。

2按照权利要求1所述方法的回收氨氮废水用的电去离子装置，其特征是主要包括膜堆、电极装置、紧固装置和增浓装置四个部分组成：膜堆是该装置的核心部分，位于该装置的中间，呈板框形，它是由离子交换膜隔开的，呈相应交替排列的浓、淡水室组成，在淡水室内填充有树脂；电极装置位于膜堆的两端部外侧，由电极和极室组成；紧固装置位于膜堆的两个端部，由螺栓和压板组成，螺钉穿过整个膜堆和两端压板，拧紧螺母，压板就压紧膜片和固定各室位置；增浓装置是由连接膜堆浓水室与浓水罐之间的管道、水泵和浓水罐所组成，浓水能在增浓装置中循环并由于从膜迁移过来的离子不断进入而得到增浓。

3.按照权利要求1所述方法的回收氨氮废水用的电去离子装置，其特征是模块的浓水室内不填树脂，靠独立的管道与浓水罐相连，浓水循环流动并得到增浓。

4按照权利要求1所述方法的回收氨氮废水用的电去离子装置，其特征是模块的淡水室内水流方向自上而下，与浓水室和极水室内水流方向相反，呈逆流布置。

5.按照权利要求1所述方法的回收氨氮废水用的电去离子装置，其特征是模块的淡水室内填充的树脂，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。

6.按照权利要求1所述方法的回收氨氮废水用的电去离子装置，其特征是模块的极水室不与浓水室及淡水室相通，靠独立的管道与极水罐相连，极水循环流动。

本发明回收氨氮废水中铵盐质量浓度在3％以下。

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，实现离子分离和增浓的电去离子技术，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)同时回收铵盐增浓液和工艺纯水，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。

附图说明

图1本发明工艺流程图

图2回收含硝酸铵的氨氮废水用的电去离子模块示意图

图3回收含其他铵盐的氨氮废水用的电去离子模块示意图

具体实施方式

下面结合附图详细阐明原理、装置结构及实例。

以某厂硝酸铵废水为例，水中硝酸铵质量浓度为0.25％。该废水是硝酸铵生产过程中的冷凝液，水质单纯，除含一定量硝酸铵外，不含其他盐类，可采用简单的预处理方式处理，使其出水水质达到污染系数SD I≤5，浊度≤1NTU，COD≤1mg/L，硬度≤1mg/L。

本实施方案采用电去离子处理，将经预处理符合上述要求的0.25％的氨氮废水分为两股，一股水流送入电去离子装置处理，水流通过各个并联设置的串联模块。并联模块的多少取决于欲处理废水的水量，废水量越大，并联模块数越多；而串联模块的多少取决于欲处理水中铵盐质量浓度，铵盐质量浓度越高，串联的模块数就越多。

这些串联模块按串联前后次序分为1#、2#、3#、4#、5#、6#。水流依次通过串联模块的淡水室4、6、8、10、12、14，在直流电场作用下，该废水中所含的NH₄ ⁺、NO₃ ^-分别迁移至各级模块的浓水室5、7、9、11、13、15，由于离子迁出而不含盐分的纯水从最后的淡水室14出口流出、收集于纯水罐16中，通过纯水罐16出口，从纯水输出管17送至工艺系统回用。

另一股氨氮废水进入电去离子装置浓水罐2，经水泵进入各个并联设置的串联模块，依次通过各级串联模块的浓水室5、7、9、11、13、15，其出水再回入浓水罐2，如此循环流动，独立运行，不与淡水循环系统相连，随着淡水室中硝酸铵向浓水室不断迁移，浓水室中硝酸盐浓度就增大，由于浓水流量和淡水流量之比为1∶9，所以浓水中，硝酸铵浓度增加极快，最后增浓液中，硝酸铵的质量浓度可达10％以上。

回收氨氮废水用的电去离子装置是由膜堆、电极装置、紧固装置和增浓装置这四部分所组成，前三部分的组合物称为模块。图2和图3是回收氨氮废水用的电去离子模块的示意图，图2适合于回收硝酸盐废水，这时淡水室内填充的是阳树脂24和阴树脂25；图3适用回收其他铵盐废水，这时淡水室内只填充阳树脂24。

膜堆的基本单元称为膜对，它由浓水隔板21、阴膜22、淡水隔板23、阳膜26各一张组成，构成一个淡水室和一个浓水室，在淡水室内填装阳树脂24和阴树脂25(见图2)，或只填阳树脂24(见图3)。膜堆是由若干个膜对组合而成。膜堆两端是极水室20、电极板19和压板18。

回收氨氮废水用的电去离子处理方法及装置的应用和推广，实现废水回收系统的零排放，既解决了环境污染问题，又回收了铵盐化工原料和工艺用纯水，取得了经济和环保效益的双丰收。本发明工艺先进，成本低，耗能低，操作简单。

Claims

1.一种回收氨氮废水用的电去离子方法，其特征在于如下工艺步骤：

(1)一股经预处理后，水质达到污染系数SDI≤5，浊度≤1NTU，COD≤1mg/L，硬度≤1mg/L要求的氨氮废水，分别流入各个并联设置的首个模块淡水室，在直流电场作用下，该废水中的NH₄ ⁺、NO₃ ^-离子，经离子交换膜迁移至各个浓水室，经多级串联模块，使末级模块淡水室的出水中氨氮质量浓度小于15mg/L，将该出水收集于纯水罐中，通过纯水罐出口纯水输出管，送至工艺系统回用；

2.按照权利要求1所述方法的回收氨氮废水用的电去离子装置，其特征是主要包括膜堆、电极装置、紧固装置和增浓装置四个部分组成：膜堆是该装置的核心部分，位于该装置的中间，呈板框形，它是由离子交换膜隔开的，呈相应交替排列的浓、淡水室组成，在淡水室内填充有树脂；电极装置位于膜堆的两端部外侧，由电极和极水室组成；紧固装置位于膜堆的两个端部，由螺栓和压板组成，螺钉穿过整个膜堆和两端压板，拧紧螺母，压板就压紧膜片和固定各室位置；增浓装置是由连接膜堆浓水室与浓水罐之间的管道、水泵和浓水罐所组成，浓水能在增浓装置中循环并由于从膜迁移过来的离子不断进入而得到增浓。

3.按照权利要求1所述方法的回收氨氮废水用的电去离子装置，其特征是模块的浓水室内不填树脂，靠独立的管道与水泵和浓水罐相连，浓水循环流动并得到增浓。

4.按照权利要求1所述方法的回收氨氮废水用的电去离子装置，其特征是模块的淡水室内水流方向自上而下，与浓水室和极水室内水流方向相反，呈逆流布置。

5.按照权利要求1所述方法的回收氨氮废水用的电去离子装置，其特征是模块的淡水室内填充的树脂，根据欲回收铵盐不同而有所区别：对硝酸铵用阴、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。

6.按照权利要求1所述方法的回收氨氮废水用的电去离子装置，其特征是模块的极水室不与浓水室及淡水室相通，靠独立的管道与水泵和极水罐相连，极水循环流动。