CN103964612B

CN103964612B - 一种高cod、高含盐量、高重金属含量的中低浓度氨氮废水的脱氨处理方法

Info

Publication number: CN103964612B
Application number: CN201410218477.7A
Authority: CN
Inventors: 黄玲华; 韦凤密
Original assignee: Beijing Saike Kanglun Environmental Science & Technology Co Ltd
Current assignee: Beijing Saike Kanglun Environmental Science & Technology Co Ltd
Priority date: 2014-05-22
Filing date: 2014-05-22
Publication date: 2016-06-29
Anticipated expiration: 2034-05-22
Also published as: CN103964612A

Abstract

本发明公开了一种高COD、高含盐量、高重金属含量的中低浓度氨氮废水的脱氨处理方法，其采用碱液对氨氮废水调节pH值到10左右，使废水中的铵离子（NH₄ ⁺）转化为易挥发的NH₃；金属离子经过絮凝沉淀、过滤后去除;废水进保安过滤器预处理后进入疏水膜；废水由膜件内侧底部进入，酸性吸收溶液由膜外侧底部进入；NH₃通过溶解—扩散过程透过疏水膜，被膜外侧的酸性溶液吸收，从而达到去除氨氮的目的；本工艺处理的水质复杂，在高COD、高含盐量、高重金属含量的条件下能够对废水中的氨氮进行高效率去除，该方法简单，设备投资少，处理效果好，运行成本低。

Description

一种高COD、高含盐量、高重金属含量的中低浓度氨氮废水的脱氨处理方法

技术领域

本发明涉及废水处理领域，特别是涉及一种高COD、高含盐量、高重金属含量的中低浓度氨氮废水处理工艺，具体来说是一种工艺简单，设备投资少，处理效果好，运行成本低的复杂废水处理技术。

背景技术

目前对于氨氮废水的处理方法主要有空气吹脱法、蒸氨法、生物法等，但是这些技术在处理复杂氨氮废水以及含重金属的废水时往往存在一些问题，根据选择方法的不同会产生诸如重金属对脱氨系统造成影响，氨氮的脱除率不高，出水水质不达标，不能实现资源的回收，产生二次污染等问题。

空气吹脱法处理氨氮废水蒸汽消耗与动力消耗较大，运行成本高，处理后水中氨氮浓度在100-200mg/L之间，无法达标排放，且处理过程中产生大量氨蒸汽，造成二次污染。该方法可以回收低浓度氨水（浓度仅为1%-2%），但资源回收率不高。

蒸氨法需消耗大量蒸汽，设备占地面积大，运行成本很高，产生氨蒸汽造成二次污染，氨氮处理不达标，出水中氨氮浓度为100-300mg/L。该方法可以回收低浓度氨水，但资源回收率不高。

直接蒸发法除氨氮易产生氨蒸汽二次污染严重，处理后出水中氨氮浓度为200-800mg/L，无法达标排放，同时不能回收氨资源。

生物法不能处理高浓度氨氮废水，对于含重金属及高盐废水适用性较差，不能回收重金属和氨资源，占地面积较大。

除此之外，其他处理方法如氧化法、磷酸铵镁法、离子交换法等也同样存在上述类似不足。如出水氨氮浓度不达标，运行成本高，需消耗大量药剂，容易产生二次污染，不能实现氨资源的回收等等。

而且，目前众多氨氮废水处理方法，仍没有对含煤油等复杂氨氮废水的具体有效地处理工艺。含油废水的处理本身存在一定难度，对于含油氨氮废水的处理，既要达到废水的达标处理，又要达到氨氮的回收，处理难度更大。因此仍亟需更佳的解决方案。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出一种针对复杂氨氮废水，即高COD、高含盐量、高重金属含量的中低浓度氨氮废水的处理方法。该类废水成分复杂，在常规处理工艺中主要有脱氨氮难、氨氮处理不达标等的问题，为了解决复杂中低浓度氨氮废水的脱氨问题，本发明处理工艺具有处理效率高、抗冲击负荷强、运行稳定、出水水质达标、涉及设备少、操作简单、投资成本低及运行费用少等特点。

复杂废水中COD主要含量范围为50~5000mg/L，盐浓度范围为1~300g/L，铁、铜等重金属离子的含量为100mg/L以上，钙浓度范围为10~500mg/L。中低浓度的氨氮废水中氨氮含量范围为50~5000mg/L。

本发明的处理方法包括如下步骤：

1）PH值的调节：将废水引入调节池加入碱液进行pH值调节，出水进入步骤2）；

2）絮凝沉淀处理：采用投加絮凝剂、搅拌的深沉方法，去除废水中因投加碱生成的微小颗粒和絮状物，沉淀出水进入步骤3）；

3）深度过滤处理：步骤2）出水中含有部分微小颗粒没有被完全沉淀，采用精密过滤器进行深度过滤，处理出水进入步骤4）；

4）疏水膜处理：膜处理系统由保安过滤器和膜组件组成，废水先进入保安过滤器进行预处理，然后由膜底部中心进水口进入膜组件，同时酸性吸收液由膜底部外侧进水口进入膜组件，吸收NH₃。

步骤1）中所述的碱性液优选为氢氧化钠和/或氢氧化钙溶液；

优选地，所述碱液的pH值范围为7-12；

更优选地，pH=9~11。

步骤2）中所述的絮凝剂优选为聚丙烯酰胺、聚合氯化铝、聚合氯化铝铁、聚合硫酸铝、聚合氯化铁、聚合硫酸铁等聚铝化合物和聚铁化合物中的一种或几种；

优选地，絮凝剂的投加量为1~5g/L；

更优选地，絮凝剂的投加量为2-3g/L；

步骤2）中所述的搅拌时间优选为20~30min。

步骤3）中所述的深度过滤处理保证0.01μm以上的颗粒100%被去除。

步骤4）中所述的废水进入膜系统的流量优选为20L/h~1000m³/h；

优选地，酸性吸收液为硫酸、盐酸、硝酸、草酸、亚硫酸、磷酸等溶液中的一种或几种；

优选地，酸性吸收液进入膜系统的流量为20L/h~1000m³/h；

优选地，酸性溶液的pH值的范围为0~2；

优选地，酸性吸收液的PH=0~1。

步骤4）中所述的膜组件优选为10级膜组件。

步骤1）：pH值调节。废水进入调节池，采用碱液调节废水pH值至碱性，使废水中的氨氮转化为游离NH₃，碱液一般采用氢氧化钠或氢氧化钙溶液。废水调节至适当的pH值，能够提高氨氮的转化效率，使氨氮最大限度的转化为NH₃，为后续的去除氨氮提供良好的条件。

步骤2）随着pH值的调节，废水中稀释出细小的重金属、悬浮物，采用投加絮凝剂的深沉方法，使废水中的悬浮物和重金属絮凝沉淀去除，絮凝沉淀能够去除废水中的重金属及悬浮物，提高了出水水质；同时减少了该污染物对后续的脱氨膜系统造成污染。

步骤3）中精密深度过滤处理，保证0.01μm以上的颗粒100%被去除，防止膜系统的污染，延迟膜系统的运行时间。在膜处理中，前段处理必须配套保安过滤器进行保护。精密过滤器处理出水进入保安过滤器进行预处理。

步骤4），疏水膜处理，保安过滤后的废水进入膜处理系统。膜系统主要采用疏水膜，利用游离NH₃分子可透过性达到脱除氨的目标。废水由中空疏水膜底部中心进水口进入，同时酸性吸收液由中空疏水膜底部外侧进水口进入。废水中的游离NH₃分子从膜的废水侧透过膜层到达膜的吸收液侧，从而被酸性吸收液吸收，达到脱氨氮的目的，该膜系统的负荷高，处理水量可高达1000m³/h；系统氨氮去除效率高，基本达到85%以上；膜系统的出水稳定，并且水质指标高，运行周期长，投资成本低。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、系统能够适应高COD、高含盐量、高重金属的复杂废水,系统中疏水膜的污染系数小，膜系统可以连续运行1~72个月；

2、采用该工艺处理后的废水出水氨氮含量能降低到10ppm以下，出水效果好，运行稳定，投资成本及运行费用低，占地面积小，可自动控制，操作便捷。

附图说明

图1是本发明的中低浓度氨氮废水处理工艺流程框图。

具体实施方式

为了更好地说明本发明，便于理解本发明的技术，本发明的典型实施例如下：

实施例1：

在常温下，复杂废水的物质含量分析中，氨氮浓度为50mg/L，COD主要成分是磺化煤油，含量为2000mg/L，盐含量为50g/L，重金属离子主要是Cu²⁺、Fe²⁺等，含量在100mg/L左右，钙浓度为10mg/L。

废水进入调节池进行pH值调节。pH值调节采用氢氧化钠溶液，由计量泵将碱液输送到调节池，调节废水pH值到10左右。

调节pH值后，废水进入絮凝沉淀部分。随着pH值的调节，废水中产生细小的重金属、悬浮物。采用投加絮凝剂的深沉方法，使废水中的悬浮物和重金属絮凝沉淀。絮凝剂选用聚合氯化铝，投加量为1.5g/L，搅拌、停留20~30min。

絮凝沉淀出水进入精密过滤器进行深度过滤，保证0.01μm以上的颗粒100%被去除。

本实例复杂废水的处理工艺选用中空纤维疏水膜处理系统。进水氨氮浓度为50mg/L，根据单支膜的氨氮去除能力为50~60%，本系统采用3支膜串联组成。

酸性吸收液采用93%工业级硫酸配置，配置的硫酸溶液浓度为8%~10%。

进行深度过滤后的废水，由泵输送进入保安过滤器，然后从中空纤维疏水膜底部中心进水口进入膜组件，经过脱氨后由膜顶部中心流出；废水通过膜的流量为1000m3/h。

在废水进入膜组件的同时，把酸性吸收液--硫酸溶液从中空纤维疏水膜底部外侧进水口进入膜组件，经过吸收氨后由膜顶部外侧出水口流出，进入出水槽；硫酸吸收液通过膜的流量为1000m3/h；当硫酸吸收液pH值高于2时可外排，进入氨回收系统，可以有效的回收氨。

废水依次通过3级膜组件，测试出水氨氮浓度为6.25mg/L，膜系统氨氮脱除率为87.5%，出水效果稳定。系统连续运行72个月，膜基本没有受到污染。

实施例2：

在常温下，复杂废水的物质含量分析中，氨氮浓度为2000mg/L，COD主要成分是煤油，含量为3000mg/L，盐含量为150g/L，重金属离子主要是C_U ²⁺、Fe²⁺等，含量在150mg/L左右，钙浓度为200mg/L。

再一次采用本发明内容部分述及的各步骤方法，即废水先进入调节池进行pH值调节。pH值调节采用氢氧化钠溶液，由计量泵将碱液输送到调节池，至pH值调节到10左右。

调节pH值后，废水进入絮凝沉淀部分。随着pH值的调节，废水中稀释出细小的重金属、悬浮物。采用投加絮凝剂的深沉方法，使废水中的悬浮物和重金属絮凝沉淀。絮凝剂选用聚合氯化铝，投加量为2g/L，搅拌、停留20~30min。

本实例复杂废水的处理工艺选用中空纤维疏水膜处理系统。进水氨氮浓度为2000mg/L，单支膜的氨氮去除能力为50~60%，本系统采用8支膜串联组成。

酸性吸收液采用93%工业级硫酸配置，配置的硫酸溶液浓度为8%~10%的。

进行深度过滤后的废水，由泵输送进入保安过滤器，然后从中空纤维疏水膜底部中心进水口进入膜组件，经过脱氨后由膜顶部中心出水口流出；废水通过膜的流量为800m3/h。

在废水进入膜组件的同时，把酸性吸收液--硫酸溶液从中空纤维疏水膜底部外侧进水口进入膜组件，经过吸收氨后由膜顶部外侧出水口流出，进入出水槽；硫酸吸收液通过膜的流量为800m3/h；当硫酸吸收液pH值高于2时可外排，进入氨回收系统，可以有效的回收氨。

废水依次通过8级膜组件，测试出水氨氮浓度为7.8mg/L，膜系统氨氮脱除率为99.6%，出水效果稳定，系统连续运行36个月，膜基本没有受到污染。

实施例3：

在常温下，复杂废水的物质含量分析中，氨氮浓度为3500mg/L，COD主要成分是煤油，含量为4000mg/L，盐含量为200g/L，重金属离子主要是C_U ²⁺、Fe²⁺等，含量在200mg/L左右，钙浓度为350mg/L。

调节pH值后，废水进入絮凝沉淀部分。随着pH值的调节，废水中稀释出细小的重金属、悬浮物。采用投加絮凝剂的深沉方法，使废水中的悬浮物和重金属絮凝沉淀。絮凝剂选用聚合氯化铝，投加量为2.5g/L，搅拌、停留20~30min。

本实例复杂废水的处理工艺选用中空纤维疏水膜处理系统。进水氨氮浓度为3500mg/L，单支膜的氨氮去除能力为50~60%，本系统采用9支膜串联组成。

进行深度过滤后的废水，由泵输送进入保安过滤器，然后从中空纤维疏水膜底部中心进水口进入膜组件，经过脱氨后由膜顶部中心出水口流出；废水通过膜的流量为500m3/h。

在废水进入膜组件的同时，把酸性吸收液--硫酸溶液从中空纤维疏水膜底部外侧进水口进入膜组件，经过吸收氨后由膜顶部外侧出水口流出，进入出水槽；硫酸吸收液通过膜的流量为500m3/h；当硫酸吸收液pH值高于2时可外排，进入氨回收系统，可以有效的回收氨。

废水依次通过9级膜组件，测试出水氨氮浓度为6.8mg/L，膜系统氨氮脱除率为99.8%，出水效果稳定，系统连续运行12个月，膜基本没有受到污染。

实施例4：

在常温下，复杂废水的物质含量分析中，氨氮浓度为5000mg/L，COD主要成分是煤油，含量为5000mg/L。盐含量为300g/L。重金属离子主要是Cu²⁺、Fe²⁺等，含量在300mg/L左右，钙浓度为500mg/L。

调节pH值后，废水进入絮凝沉淀部分。随着pH值的调节，废水中稀释出细小的重金属、悬浮物。采用投加絮凝剂的深沉方法，使废水中的悬浮物和重金属絮凝沉淀。絮凝剂选用聚合氯化铝，投加量为3g/L，搅拌、停留20~30min。

本实例复杂废水的处理工艺选用中空纤维疏水膜处理系统。进水氨氮浓度为5000mg/L，单支膜的氨氮去除能力为50~60%，本系统采用10支膜串联组成。

进行深度过滤后的废水，由泵输送进入保安过滤器，然后从中空纤维疏水膜底部中心进水口进入膜组件，经过脱氨后由膜顶部中心出水口流出；废水通过膜的流量为200m3/h。

在废水进入膜组件的同时，把酸性吸收液--硫酸溶液从中空纤维疏水膜底部外侧进水口进入膜组件，经过吸收氨后由膜顶部外侧出水口流出，进入出水槽；硫酸吸收液通过膜的流量为200m3/h；当硫酸吸收液pH值高于2时可外排，进入氨回收系统，可以有效的回收氨。

废水依次通过10级膜组件，测试出水氨氮浓度为4.8mg/L，膜系统氨氮脱除率为99.9%，出水效果稳定，系统连续运行3个月，膜基本没有受到污染。

根据本发明的实验结果可知，实验废水中COD主要成分是磺化煤油，含量范围为50~5000mg/L，盐浓度范围为1~100g/L，铁、铜等重金属离子的含量为100mg/L以上，钙浓度范围为10~500mg/L。采用疏水膜来处理高COD、高含盐量、高重金属含量的中低浓度复杂氨氮废水，废水出水氨氮含量低，可达到10ppm以下。膜在运行过程中没有受到污染物的影响，系统运行稳定。

本工艺系统的特征在于投资成本低、运行成本低、占地面积小、可自动控制、运行稳定、出水氨氮含量低于10ppm，可回收氨，同时无二次环境污染等。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并非用以限定本发明的权利范围。同时以上说明，对于相关技术领域之专门人士应可理解及实施，因此其他基于本发明所揭示内容所完成的等同改变或修饰，均应包含在权利要求书的涵盖范围中。

Claims

1.一种高COD、高含盐量、高重金属含量的中低浓度氨氮废水的处理方法，其特征在于包括如下步骤：

1)PH值的调节：将废水引入调节池加入碱液进行pH值调节，出水进入步骤2)；

2)絮凝沉淀处理：采用投加絮凝剂、搅拌的深沉方法，去除废水中因投加碱生成的微小颗粒和絮状物，沉淀出水进入步骤3)；

3)深度过滤处理：步骤2)出水中含有部分微小颗粒没有被完全沉淀,采用精密过滤器进行深度过滤，处理出水进入步骤4)；

4)疏水膜处理：膜处理系统由保安过滤器和膜组件组成，废水先进入保安过滤器进行预处理，然后由膜底部中心进水口进入膜组件，同时酸性吸收液由膜底部外侧进水口进入膜组件，吸收NH₃；

所述碱液的pH值范围为7～12；

絮凝剂的投加量为1～5g/L；

步骤2)中所述的搅拌时间为20～30min；

步骤3)中所述的深度过滤处理保证0.01μm以上的颗粒100％被去除；

酸性吸收液进入膜系统的流量为20L/h～1000m³/h；

酸性吸收液的pH值的范围为0～2。

2.根据权利要求1所述的一种高COD、高含盐量、高重金属含量的中低浓度氨氮废水的处理方法，其特征在于：

步骤1)中所述的碱性液为氢氧化钠和/或氢氧化钙溶液。

3.根据权利要求2所述的一种高COD、高含盐量、高重金属含量的中低浓度氨氮废水的处理方法，其特征在于：所述碱液的pH＝9～11。

4.根据权利要求3所述的一种高COD、高含盐量、高重金属含量的中低浓度氨氮废水的处理方法，其特征在于：步骤2)中所述的絮凝剂为聚丙烯酰胺、聚合氯化铝、聚合氯化铝铁、聚合硫酸铝、聚合氯化铁、聚合硫酸铁中的一种或几种。

5.根据权利要求4所述的一种高COD、高含盐量、高重金属含量的中低浓度氨氮废水的处理方法，其特征在于：絮凝剂的投加量为2～3g/L。

6.根据权利要求1‐5中任一权利要求所述的一种高COD、高含盐量、高重金属含量的中低浓度氨氮废水的处理方法，其特征在于：酸性吸收液为硫酸、盐酸、硝酸、草酸、亚硫酸、磷酸溶液中的一种或几种。

7.根据权利要求6所述的一种高COD、高含盐量、高重金属含量的中低浓度氨氮废水的处理方法，其特征在于酸性吸收液的PH值的范围为0～1。

8.根据权利要求1-5或7中任一权利要求所述的一种高COD、高含盐量、高重金属含量的中低浓度氨氮废水的处理方法，其特征在于：步骤4)中所述的膜组件为10级膜组件。