CN109205941B - 一种高盐高氨氮废水的资源化处理方法 - Google Patents

一种高盐高氨氮废水的资源化处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高盐高氨氮废水的资源化处理方法。该资源化处理方法包括氨氮富集、双极膜制酸碱、双极膜制氨水、吹脱、膜吸收、吹脱、吸收等步骤。本发明能够将废水中氨氮转化为价值高的浓氨水，还能将钠盐转化为酸和碱，酸碱回用于生产中，实现了废水的资源化，降低了成本，且不会造成二次污染。

Description

一种高盐高氨氮废水的资源化处理方法
技术领域
本发明属于废水处理技术领域，特别是涉及一种高盐高氨氮废水的资源化处理方法。
背景技术
作为常见的水体和大气污染，氨氮污染对人类健康和生态污染都会产生极大的危害，氨氮是水体中的主要耗氧污染物之一，直接排入水体，容易引起水体的污染。我国氨氮废水量大面广，主要来自石油化工、冶金、制药、化肥等工业废水，以及人和动物的排泄物、生活污水、垃圾处理厂的次级出水等。
目前处理氨氮废水的主要技术有：生物脱氮、吹脱、汽提、折点加氯法、离子交换法、化学沉淀法、催化湿式氧化法、电渗析法、液膜法及脱气膜法。
生物脱氮法是城市污水与工业废水最常用的方法，主要利用微生物在厌氧、缺氧、好氧等生化处理作用下，使水中氨氮物质转化为无毒无害的氮气，从而达到去除氨氮污染的目的，但是生物脱氮法对废水水质要求较高，不适合低有机物、高浓度、高盐分、难降解的工业废水的脱氮。
氧化法一般只适用于低浓度、水量小的氨氮废水处理，且氧化剂成本较高，设备投资大。
吹脱法应用于高浓度氨氮废水处理，但在实际操作时存在处理效率低，高气水比吹脱造成处理成本高，容易造成二次污染。
汽提法主要用于高浓度氨氮废水的处理，处理效率高，但对设备要求高，处理成本高，投资大。
CN106746110A公开了一种采用脱氨塔和蒸发结晶的方法实现废水零排放和资源化，经该方法处理后，得到铵盐溶液和钠盐，其中铵盐溶液需要再进行蒸发结晶处理得到铵盐才能外售，且铵盐价值低应用范围窄，钠盐往往只能作为固废处理。
综上，本发明针对上述现有处理方法的缺陷及市场需求，开发出一种高盐高氨氮废水的资源化处理方法，本发明不仅能够将废水中氨氮转化为价值高的浓氨水，还能将钠盐转化为酸和碱，酸碱回用于生产中，实现了废水的资源化，降低了成本，又不会造成二次污染。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高盐高氨氮废水的资源化处理方法。本发明采用双极膜和脱气膜相结合的工艺，不仅能够实现废水的清洁治理，还能将废水中的氨氮制成氨水用于生产，并且能够将无机盐转化为酸碱，用于废水处理及工业生产，实现了废水的资源化，具有重要的意义。
为了达到上述的目的，本发明采取以下技术方案：
一种高盐高氨氮废水的资源化处理方法，包括以下步骤：
（1）氨氮富集：将氨氮废水调节pH至9-12，通过富集工艺得到铵盐溶液，即酸吸收液1，脱氨后的废水为处理液1；
（2）双极膜制酸碱：所述处理液1用酸调节pH为中性后，通过双极膜电渗析处理，得到3-7wt%的稀酸、4-9wt%的稀碱和处理残液1；
（3）双极膜制氨水：所述酸吸收液1用氨水调节pH至7-9后，通过双极膜电渗析处理，得到3-7wt%的稀酸、3-5wt%的氨水和处理残液2，处理残液2进入生化处理；
（4）吹脱：将上述3-5wt%的氨水加热至50-100℃，通入一定量的空气，控制气液比为60:1-500:1，得到吹脱残液3和氨气浓度为10 -200mg/L的空气混合气1，吹脱残液3用于补充步骤（3）中氨水侧水量；
（5）膜吸收：空气混合气1通入脱气膜管程中，壳程用水吸收，得到浓度为5-10wt%的氨水，即吸收液2，尾气通入酸吸收液1；
（6）吹脱：将吸收液2加热至50-100℃，通入一定量的空气，控制气液比为20:1-200:1，得到吹脱残液4和氨气浓度为200 -1000mg/L的空气混合气2，吹脱残液4作为上一步中的吸收液吸收空气混合气1；
（7）吸收：空气混合气2通入脱气膜管程中，壳程用水吸收，得到浓度为15-20%的氨水，即吸收液3，用于工业生产中，尾气通入酸吸收液1。
进一步地，所述处理方法中，稀碱回用于步骤（1）中用于调节氨氮废水的pH值，稀酸用于处理液1的pH调节，其余回用于工艺生产中，处理残液1进行生化处理。
优选的，所述步骤（1）中氨氮废水调节pH至10-11。
优选的，所述步骤（1）中富集工艺为脱氨吸收塔法或膜脱气吸收法。
优选的，所述步骤（1）中采用液碱调节氨氮废水的pH值，更优选的，所述碱包括氢氧化钠、氢氧化钾。
优选的，所述步骤（2）和步骤（3）中双极膜电渗析采用双极膜、阴离子交换膜和阳离子交换膜三种膜。
优选的，所述步骤（4）中氨水加热至60-80℃。
优选的，所述步骤（4）中控制气液比为60-200:1。
优选的，步骤（5）和步骤（7）中脱气膜为疏水性微孔膜，其材料为高分子非极性材料，包括聚丙烯、聚乙烯、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯。
优选的，步骤（5）和步骤（7）中空气混合气与吸收液流动方向相反，空气混合气自上而下通过膜组件。
本发明具有以下技术特点：
1）本发明将废水中的氨氮转化为价值高的浓氨水，提高了回收产品的附加值，应用范围更加广泛。
2）本发明同时将钠盐转化为酸和碱，酸碱回用于生产中，实现了废水的资源化，降低了成本，节约了能源，且不会造成二次污染。
附图说明
图1为本发明高盐高氨氮废水的资源化处理方法的流程图。
具体实施方式
以下具体实施例是对本发明提供的方法与技术方案的进一步说明，但不应理解成对本发明的限制。
本发明具体实施方式中的高盐高氨氮废水的资源化处理方法的流程图如图1所示。
实施例1：
某染料废水，氨氮含量为2000mg/L，含15%硫酸钠。将该废水pH调节至11，采用脱气膜处理废水氨氮至50mg/L，得到15%的硫酸铵溶液和脱氨后的废水，取脱氨后的废水调节pH至8，加入双极膜电渗析装置中，待硫酸钠浓度小于1%时，排入生化池，制取的酸碱溶液用于调节废水pH值，取硫酸铵溶液pH调节至8，倒入双极膜电渗析装置的盐室中，酸室和碱室中分别加入去离子水，待硫酸铵溶液浓度处理至小于1%时，排入生化池，制取的4%的氨水加热到60℃，按气液比为100:1通入一定量的空气，得到氨气浓度为80mg/L的空气混合气，再将该混合气通入膜吸收装置中，得到7%浓度的氨水，继续将该浓度的氨水加热至60℃，按气液比为100:1通入一定量的空气，得到氨气浓度为120mg/L的空气混合气，再将该混合气通入膜吸收装置中，得到16%浓度的氨水，回用于工业生产中。
实施例2：
某染料废水，氨氮含量为2000mg/L，含15%硫酸钠。将该废水pH调节至11，采用脱气膜处理废水氨氮至50mg/L，得到15%的硫酸铵溶液和脱氨后的废水，取脱氨后的废水调节pH至8，加入双极膜电渗析装置中，待硫酸钠浓度小于1%时，排入生化池，制取的酸碱溶液用于调节废水pH值，取硫酸铵溶液pH调节至8，倒入双极膜电渗析装置的盐室中，酸室和碱室中分别加入去离子水，待硫酸铵溶液浓度处理至小于1%时，排入生化池，制取的4%的氨水加热到80℃，按气液比为80:1通入一定量的空气，得到氨气浓度为120mg/L的空气混合气，再将该混合气通入膜吸收装置中，得到9%浓度的氨水，继续将该浓度的氨水加热至80℃，按气液比为80:1通入一定量的空气，得到氨气浓度为160mg/L的空气混合气，再将该混合气通入膜吸收装置中，得到19%浓度的氨水，回用于工业生产中。
实施例3：
某钛白粉生产废水，氨氮含量为2800mg/L，氯化钠含量10%。将该废水pH调节至11，采用脱气膜处理废水氨氮至50mg/L，得到10%的氯化铵溶液和脱氨后的废水，取脱氨后的废水调节pH至8，加入双极膜电渗析装置中，待氯化钠浓度小于1%时，排入生化池，制取的酸碱溶液用于调节废水pH值，取氯化铵溶液pH调节至8，加入双极膜电渗析装置，酸室和碱室中分别加入去离子水，待氯化铵溶液浓度处理至小于1%时，排入生化池，制取的4.5%的氨水加热到80℃，按气液比为80:1通入一定量的空气，得到氨气浓度为120mg/L的空气混合气，再将该混合气通入膜吸收装置中，得到10%浓度的氨水，继续将该浓度的氨水加热至80℃，按气液比为80:1通入一定量的空气，得到氨气浓度为160mg/L的空气混合气，再将该混合气通入膜吸收装置中，得到19%浓度的氨水，回用于工业生产中。
以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求保护范围内。

Claims (10)

1.一种高盐高氨氮废水的资源化处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)氨氮富集：将废水用液碱调节pH至9-12，通过富集工艺得到铵盐溶液，即酸吸收液1，脱氨后的废水为处理液1；
(2)双极膜制酸碱：所述处理液1用酸调节pH为中性后，通过双极膜电渗析处理，得到3-7wt％的稀酸、4-9wt％的稀碱和处理残液1；
(3)双极膜制氨水：所述酸吸收液1用氨水调节pH至7-9后，通过双极膜电渗析处理，得到3-7wt％的稀酸、3-5wt％的氨水和处理残液2，处理残液2进入生化处理；
(4)吹脱：将步骤(3)的氨水加热至50-100℃，通入一定量的空气，控制气液比为60:1-500:1，得到吹脱残液3和氨气浓度为10-200mg/L的空气混合气1，吹脱残液3用于补充步骤(3)中氨水侧水量；
(5)膜吸收：空气混合气1通入脱气膜管程中，壳程用水吸收，得到浓度为5-10wt％的氨水，即吸收液2，尾气通入酸吸收液1；
(6)吹脱：将吸收液2加热至50-100℃，通入一定量的空气，控制气液比为20:1-200:1，得到吹脱残液4和氨气浓度为200-1000mg/L的空气混合气2，吹脱残液4作为上一步中的吸收液吸收空气混合气1；
(7)吸收：空气混合气2通入脱气膜管程中，壳程用水吸收，得到浓度为15-20％的氨水，即吸收液3，用于工业生产中，尾气通入酸吸收液1。
2.根据权利要求1所述的一种高盐高氨氮废水的资源化处理方法，其特征在于，所述步骤(2)的稀碱回用于步骤(1)中用于调节氨氮废水的pH值，稀酸用于处理液1的pH调节，其余回用于工艺生产中，处理残液1进行生化处理。
3.根据权利要求1所述的一种高盐高氨氮废水的资源化处理方法，其特征在于，所述步骤(1)中氨氮废水调节pH至10-11。
4.根据权利要求1所述的一种高盐高氨氮废水的资源化处理方法，其特征在于，所述步骤(1)中富集工艺为脱氨吸收塔法或膜脱气吸收法。
5.根据权利要求1所述的一种高盐高氨氮废水的资源化处理方法，其特征在于，所述步骤(1)中所述液碱为氢氧化钠、氢氧化钾中的一种或两种。
6.根据权利要求1所述的一种高盐高氨氮废水的资源化处理方法，其特征在于，所述步骤(2)和步骤(3)中双极膜电渗析采用双极膜、阴离子交换膜和阳离子交换膜三种膜。
7.根据权利要求1所述的一种高盐高氨氮废水的资源化处理方法，其特征在于，所述步骤(4)中氨水加热至60-80℃。
8.根据权利要求1所述的一种高盐高氨氮废水的资源化处理方法，其特征在于，所述步骤(4)中控制气液比为60-200:1。
9.根据权利要求1所述的一种高盐高氨氮废水的资源化处理方法，其特征在于，步骤(5)和步骤(7)中脱气膜为疏水性微孔膜，其材料为高分子非极性材料，包括聚丙烯、聚乙烯、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯。
10.根据权利要求1所述的一种高盐高氨氮废水的资源化处理方法，其特征在于，步骤(5)和步骤(7)中空气混合气与吸收液流动方向相反，空气混合气自上而下通过膜组件。
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