CN109231572A - 一种氨氮废水的处理系统及工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种氨氮废水的处理系统和工艺，所述系统包括废水原池Ⅰ、废水原池Ⅱ、预处理池、吹脱塔、吸收塔、混合池、超滤设备、超滤液储槽、气态膜组件、吸收液储备池和铵盐储槽，其中，与气态膜组件外壳上的入口相连的管道上设有流量计和温度计。本系统实现了氨氮废水的连续脱氨氮处理，采用该系统进行氨氮废水处理的工艺简单，氨氮脱除率高，经气态膜组件处理后的废水符合排放标准。工艺过程中，气态膜稳定性好，不会产生水的渗透蒸馏，气态膜脱氨氮过程能持续进行，利于工业化实施。
Description
技术领域
本发明属于氨氮废水处理领域，尤其涉及一种氨氮废水的处理系统及工艺。
背景技术
近年来，随着石油化工、煤化工、精细化工、化肥、制药、冶金、电子等行业的迅速发展壮大，氨氮废水的日排放量在不断增长。而废水中的氨氮是水体富营养化和环境污染的重要物质，影响水质和人体健康，同时也造成资源的巨大浪费。因此，国家要求含氨氮废水需要采用氨氮脱除技术进行脱除，并达到《污水综合排放标准》后才可以排放。
目前，最常见的氨氮脱除技术有生物法、吹脱及汽提法、化学沉淀法、折点加氯法和支撑气膜法等。生物法处理效果稳定，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。氨吹脱、汽提工艺具有流程简单、处理效果稳定等特点，但能耗大、容易导致二次污染、处理成本较高，设备容易结垢堵塞，设备需要经常停工、拆卸和清洗。化学沉淀法和折点加氯法可有效去除废水中的氨氮，但会引入新的化合物，有可能造成二次污染，影响了废水的可回用性。
气态膜(或称之为支撑气膜，液-液膜吸收)法是利用疏水微孔膜分隔含氨水溶液(料液或废水)和酸吸收液，料液或废水中挥发性的氨分子从水相主体扩散至料液-膜界面，气化扩散通过微孔至膜-酸液界面溶解进入吸收液，并与氢离子发生快速不可逆反应生成不挥发性铵根离子而得以脱除，该膜过程直接用酸-碱中和的化学位做推动力，而且由于膜的吸收侧游离氨的浓度为零，这提供了脱氨过程的最大推动力，因而使得该脱氨过程无需热消耗，无需空气循环的电力，只需消耗少量电力使料液或废水流过膜组件，因而大大减少过程操作费用。由于该膜过程提供了最大脱氨推动力，这也使得该过程可以更容易把废水中的氨氮浓度降至国家二级排放标准甚至一级排放标准以下，从而使得脱氨废水甚至可以回用。
但是，在气态膜脱氨过程中，不仅仅氨分子透过膜壁进入吸收液，水分子也透过膜壁上的微孔进入吸收液(伴生的渗透蒸馏)，导致吸收液体积迅速膨胀，其结果是吸收液被稀释，而且吸收液中酸和盐浓度越高，水的渗透蒸馏现象越严重，因此很难得到期待的副产品即高浓度的铵盐溶液。中国专利CN106186492A通过保持废水与吸收液间的温差在10-20℃，提高废水中的氨氮浓度至1000-10000mg/L，以及在废水中加入电解质来克服伴生的渗透蒸馏问题，但是该方法中温差难以控制，两侧很快达到温度平衡，且高浓度氨氮影响气态膜组件的稳定性，导致其易污染，使用寿命缩短，限制其推广应用。专门针对氨氮废水处理的系统和工艺较为少见。
发明内容
本发明的目的在于提供一种氨氮废水的处理系统及工艺，本系统专门为氨氮废水处理而设计，对氨氮废水进行预处理，然后经由吹脱塔和气态膜组件去除氨氮，氨氮去除率高，最终的废液可以直接排放；通过监控气态膜脱氨的条件，使得气态膜组件的稳定性好，并且极大的降低水的渗透蒸馏，维持吸收液的浓度，促进铵盐的生成。
具体来说，针对现有技术的不足，本发明提供了如下技术方案：
一方面，本发明提供了一种氨氮废水的处理系统，该系统包括废水原池Ⅰ100、废水原池Ⅱ101、预处理池200、吹脱塔300、吸收塔400、混合池500、超滤设备600、超滤液储槽601、气态膜组件700、吸收液储备池80和铵盐储槽81，其中，
所述废水原池Ⅰ100通过管道与预处理池200相连通，预处理池200处理后的废水通过管道流经泵102，再通过管道流至吹脱塔300上部的进液管301，所述进液管301的下端设有喷淋嘴306；所述吹脱塔300的顶部设有出气口303，底部设有出料口304，下部侧壁贯穿连接有通风管，通风管的一端连接鼓风机91，另一端为位于吹脱塔300内的出风口305；
所述出气口303通过管道与吸收塔400上的进气口401相连，所述吸收塔400的上部侧壁贯穿连接有通液管，所述通液管位于吸收塔400内部的一段设有雾化喷头403，另一端连接泵103，泵103的另一端连接盐酸储罐9；
所述出料口304和废水原池Ⅱ101分别通过管道与混合池500的入口相连，混合池500的出口通过管道与超滤设备600的入口相连，超滤设备600的出口通过管道与超滤液储槽601相连；
所述超滤液储槽601通过管道与气态膜组件700外壳上的废液入口702相连，所述气态膜组件700内部设有若干中空纤维微孔膜701，水平方向与废液入口702相对的外壳上设有废液出口703，废液流经中空纤维微孔膜701的中空管程内，与废液出口703同侧的外壳上设有吸收液入口704，与废液入口702同侧的外壳上设有溶液出口，该溶液出口经管道与铵盐储槽81相连，铵盐储槽81通过管道与泵102相连；
所述吸收液入口704通过管道与吸收液储槽80相连通。
优选地，所述吹脱塔300内位于喷淋嘴306的下部设有填充层302；所述吸收塔400内位于雾化喷头403的下部设有缓冲层402。
优选地，所述系统还包括以下技术特征中的至少一种：
所述超滤液储槽601内设有温度计602；
所述吸收液储备池80内设有温度计801。
优选地，所述系统还包括以下技术特征中的至少一种：
所述铵盐储槽81内设有pH计811；
所述混合池500内设有pH计502。
优选地，所述系统还包括以下技术特征中的至少一种：
所述超滤液储槽601与废液入口702之间的管道上设有阀门603和温度显示器605，所述阀门603靠近超滤液储槽601的出口，温度显示器605靠近废液入口702；
所述吸收液储备池80与吸收液入口704之间的管道上设有阀门802和温度显示器804，所述阀门802靠近吸收液储备池80的出口，温度显示器804靠近吸收液入口704。
优选地，所述阀门603与温度显示器605之间的管道上还设有流量计604；所述阀门802与温度显示器804之间的管道上还设有流量计803。
另一方面，本发明提供了氨氮废水的处理工艺，所述工艺包括以下步骤：
S1.废水原池Ⅰ100内的高浓度氨氮废水经由管道流至预处理池200内，预处理后的废水在泵102的作用下进入吹脱塔300的进液管301，通过喷淋嘴306喷洒废水，废水与吹脱塔下部设置的与鼓风机91相连的出风管吹出的热空气接触，吹脱氨气，氨气通过出气口303流向吸收塔400，生成氯化铵；
S2.吹脱处理后的废水经出料口304流向混合池500，废水原池Ⅱ101内的低浓度氨氮废水通过管道流向混合池500，搅拌混合得到混合废液，混合废液调节pH后经超滤设备600超滤，超滤液存储在超滤液储槽601内；
S3.超滤液经由废液入口702进入气态膜组件700内的中空纤维微孔膜701内的中空管程内；吸收液储备池80内的吸收液经由吸收液入口704进入气态膜组件700内，脱除氨氮后的废液经由废液出口703排放，吸收了氨的吸收液通过溶液出口流入铵盐储槽81内；
S4.铵盐储槽81内的溶液在调节pH后通过泵102泵入吹脱塔300的进液管301内，进行氨吹脱，然后通过吸收塔400吸收得到氯化铵。
优选地，所述工艺还包括以下技术特征中的至少一种：
所述复合脱色剂由氢氧化钙、氢氧化钠、活性炭和粉煤灰按照重量比3-4:2:3:1-2混合而得；
所述复合脱色剂与高浓度氨氮废水的料液比g/mL为10-20:10000；
所述重金属捕捉剂与高浓度氨氮废水的料液比g/mL为2-3:10000。
优选地，所述工艺还包括以下技术特征中的至少一种：
步骤S1中预处理后的废水的pH在11-13；
步骤S2中混合废液的pH调节至11以上；
步骤S4中铵盐储槽81内的溶液调节pH至11-13。
优选地，所述工艺还包括以下技术特征中的一种：
步骤S3中超滤液进入气态膜组件的流速为2-5mL/s，温度为35-45℃；
步骤S3中吸收液进入气态膜组件的流速为1-6mL/s，温度为50-60℃；
所述吸收液为酸性吸收液，其质量浓度为3-5％。
与现有技术相比，本发明的效果和益处在于：
(1)本系统包括预处理池、吹脱塔、吸收塔、混合池、超滤设备和气态膜组件，高浓度氨氮废水先经吹脱塔进行氨吹脱，吹脱后废水与低浓度氨氮废水混合后，超滤，然后用气态膜组件脱除氨氮，该系统适用于不同浓度的氨氮废水，应用范围广，氨氮脱除效率高，处理后的废液符合排放标准。
(2)预处理池预处理高浓度氨氮废水，在添加复合脱色剂和重金属捕捉剂进行脱色和去除重金属后，废水通过滤网流入管道，然后被泵入吹脱塔，能大大提高吹脱效率，降低吹脱塔内填充层被堵塞的风险，延长吹脱塔使用寿命。
(3)超滤液和酸性吸收液均为一过式通过气态膜组件，酸性吸收液的浓度维持在较低水平，使得废液和吸收液中水的蒸气压相近，避免水的渗透蒸馏，气态膜脱氨能够持续进行，便于工业化实施。
(4)系统中的温度计602、阀门603、流量计604和温度显示器605共同调控超滤液进入气态膜组件的温度和流速，温度计801、阀门802、流量计803、温度显示器804共同作用调控吸收液进入气态膜组件的温度以及流速，提高膜的传质系数，提高氨氮脱除效率，同时能提高气态膜的稳定性，避免膜表面堵塞，防止吸收液和废液的相互污染，提高膜的使用寿命。
(5)铵盐储槽中收集的溶液为酸性吸收液经过气态膜组件吸收废液中的氨后形成的铵盐溶液，加碱调节pH后，泵入吹脱塔进行氨吹脱，然后经吸收塔吸收得到高纯度的氯化铵，避免使用多效蒸发器浓缩铵盐溶液导致的高能耗。
综上，本发明提供的氨氮废水处理系统及工艺应用范围广，氨氮脱除效率高，吹脱塔和气态膜组件的稳定性好，使用寿命长。本工艺能实现废水中的氨氮全部转化成氯化铵，循环利用，节约资源，同时不会导致二次污染。
附图说明
图1为实施例1的系统示意图；
图2为实施例2的系统示意图；
图3为实施例3的系统示意图。
其中，100-废水原池Ⅰ，101-废水原池Ⅱ，200-预处理池，201-投料口，102-泵，300-吹脱塔，301-进液管，306-喷淋嘴，302-填充层，303-出气口，304-出料口，305-出风口，91-鼓风机，400-吸收塔，401-进气口，402-缓冲层，403-雾化喷头，404-出料口，103-泵，9-盐酸储罐，500-混合池，501-加料口，502-pH计，60-超滤设备，600-超滤设备，601-超滤液储槽，602-温度计，603-阀门，604-流量计，605-温度显示器，700-气态膜组件，701-中空纤维微孔膜，702-废液入口，703-废液出口，704-吸收液入口，80-吸收液储备池，801-温度计，802-阀门，803-流量计，804-温度显示器，81-铵盐储槽，811-pH计。
具体实施方式
本发明提供了一种氨氮废水的处理系统，该系统包括废水原池Ⅰ100、废水原池Ⅱ101、预处理池200、吹脱塔300、吸收塔400、混合池500、超滤设备600、超滤液储槽601、气态膜组件700、吸收液储备池80和铵盐储槽81。各设备配合使用，提高氨氮脱除效率。
本发明还提供了一种氨氮废水的处理工艺，该工艺是通过上述氨氮废水处理系统实现的，具体步骤包括：
S1.废水原池Ⅰ100内的高浓度氨氮废水(氨氮含量在1000mg/L以上)经由管道流至预处理池200内，预处理后的废水pH在11-13，在泵102的作用下进入吹脱塔300的进液管301，通过喷淋嘴306喷洒废水，废水与吹脱塔下部设置的与鼓风机91相连的出风管吹出的热空气接触，吹脱氨气，氨气通过出气口303流向吸收塔400，生成氯化铵。
其中，预处理池200内预处理高浓度氨氮废水的方法为：通过投料口201依次加入复合脱色剂和重金属捕捉剂，搅拌30-50分钟，得到预处理后的废水。复合脱色剂与高浓度氨氮废水的料液比g/mL为10-20:10000，重金属捕捉剂与高浓度氨氮废水的料液比g/mL为2-3:10000；且复合脱色剂是由氢氧化钙、氢氧化钠、活性炭和粉煤灰按照重量比3-4:2:3:1-2混合而得。
S2.吹脱处理后的废水经出料口304流向混合池500，废水原池Ⅱ101内的低浓度氨氮废水(氨氮含量在20-30mg/L)通过管道流向混合池500，搅拌混合得到混合废液(氨氮含量在50-80mg/L)，加入氢氧化钠、氢氧化钙和氧化钙中的一种或几种调节废液的pH至11以上，然后经超滤设备600超滤，超滤液存储在超滤液储槽601。
S3.超滤液经由废液入口702进入气态膜组件700内的中空纤维微孔膜701内的中空管程内；吸收液储备池80内的吸收液经由吸收液入口704进入气态膜组件700内，吸收液与超滤液呈对向错流流动，超滤液中的氨氮汽化，进入吸收液内，发生反应生产铵盐溶液。脱除氨氮后的废液经由废液出口703排放，铵盐溶液通过溶液出口流入铵盐储槽81内。吸收液为酸性吸收液，包括硫酸、盐酸、硝酸和磷酸中的一种，质量浓度为3-5％。
控制超滤液进入气态膜组件的流速为2-5mL/s，温度为35-45℃，吸收液进入气态膜组件的流速为1-6mL/s，温度为50-60℃。膜的传质系数高，氨氮脱除效率高。
S4.铵盐储槽81内的溶液在调节pH至11-13后通过泵102泵入吹脱塔300的进液管301内，进行氨吹脱，然后通过吸收塔400吸收得到氯化铵。此法避免了使用多效蒸发器浓缩铵盐溶液导致的高能耗。至此，废水中的氨氮全部转化为氯化铵，循环利用，实现资源化。
企业的高浓度氨氮废水主要包括氨氮含量在10000-20000mg/L的冷凝浓氨水、氨氮含量在1000mg/L的稀氨水、氨氮含量在10000mg/L的母液以及氨氮含量在5000mg/L的清洗APT废水，低浓度氨氮废水主要为氨氮含量在20-30mg/L的离子交换废水，其中，氨氮含量均采用纳氏试剂比色法测定。
下面将结合本发明的实施例中的附图，对本发明的实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需说明的是，本发明涉及的材料、试剂和设备均为市售，其中，重金属捕捉剂型号为HMC-M1，购自苏州湛清环保科技有限公司；XY-014充油防震表盘式温度计，购自常州市希雅仪表有限公司；PHG-22防爆工业pH计购自武汉核光明仪表制造有限公司；粉煤灰购自灵寿县恒聚矿产品加工厂。
实施例1
如附图1所示，一种氨氮废水的处理系统，该系统包括废水原池Ⅰ100、废水原池Ⅱ101、预处理池200、吹脱塔300、吸收塔400、混合池500、超滤设备600、超滤液储槽601、气态膜组件700、吸收液储备池80和铵盐储槽81。其中，废水原池Ⅰ100通过管道与预处理池200相连通，预处理池200的出口与管道相连，该出口处设有过滤网，预处理池200处理后的废水流经过滤网，通过管道流经泵102，再通过管道流至吹脱塔300上部的进液管301，进液管301的下端设有喷淋嘴306。吹脱塔300的顶部设有出气口303，底部设有出料口304，下部侧壁贯穿连接有通风管，通风管的一端连接鼓风机91，另一端为位于吹脱塔300内的出风口305。出气口303通过管道与吸收塔400上的进气口401相连，吸收塔400的上部侧壁贯穿连接有通液管，该通液管位于吸收塔400内部的一端连接有雾化喷头403，另一端连接泵103，泵103的另一端连接盐酸储罐9。出料口304和废水原池Ⅱ101分别通过管道与混合池500的入口相连，混合池500的出口通过管道与超滤设备600的入口相连，超滤设备600的出口通过管道与超滤液储槽601相连。超滤设备600中的超滤膜为聚四氟乙烯膜。超滤液储槽601通过管道与气态膜组件700外壳上的废液入口702相连，气态膜组件700内部设有1600根中空纤维微孔膜701，水平方向与废液入口702相对的外壳上设有废液出口703，废液流经中空纤维微孔膜701的中空管程内，与废液出口703同侧的外壳上设有吸收液入口704，与废液入口702同侧的外壳上设有溶液出口，该溶液出口经管道与铵盐储槽81相连，铵盐储槽81通过管道与泵102相连；吸收液入口704通过管道与吸收液储槽80相连通。本系统中的中空纤维微孔膜为疏水性膜，具体为聚丙烯膜。
采用上述系统进行氨氮废水处理的过程为：废水原池Ⅰ100内的高浓度氨氮废水被运送至预处理池200内进行预处理，然后通过泵102泵入吹脱塔300内进行氨氮吹脱，预处理高浓度氨氮废水提高了吹脱效率；吹脱出来的氨气通过出气口303进入输气管道，运送至吸收塔400，通过喷洒盐酸与氨气反应得到氯化铵。吹脱塔的塔釜残液通过出料口304流入混合池500，与同样流入混合池500的废水原池Ⅱ101内的低浓度氨氮废水混合，得到混合废液。混合废液通过超滤设备600进行超滤，超滤液储存在超滤液储槽601内，然后流向气态膜组件700，超滤液在中空纤维微孔膜701的中空管程内流动，吸收液储备池80中的酸性吸收液通过吸收液入口704流入气态膜组件700，在壳程流动，吸收液和超滤液呈对向错流流动，超滤液中的氨在与气态膜界面处汽化并扩散穿过膜孔，在气态膜与吸收液界面处与酸性吸收液中的氢离子反应，生成铵盐溶液，铵盐溶液通过溶液出口流入铵盐储槽81，然后通过泵102泵入吹脱塔300，吹脱的氨气再进入吸收塔400被吸收后生成氯化铵；而超滤液(废液)经气态膜脱氨后符合排放标准(低于15mg/mL)，可以直接排放。整个系统实现了废水中氨氮到氯化铵的转化，实现资源再利用，对环境友好。此外，本系统能同时应用于高浓度和低浓度的氨氮废水，应用范围广，吸收液和超滤后的废液均为一过式通过气态膜组件，确保了吸收液的浓度稳定，氨氮脱除率高。
实施例2
如附图2所示，一种氨氮废水的处理系统，该系统包括废水原池Ⅰ100、废水原池Ⅱ101、预处理池200、吹脱塔300、吸收塔400、混合池500、超滤设备600、超滤液储槽601、气态膜组件700、吸收液储备池80和铵盐储槽81。废水原池Ⅰ100通过管道与预处理池200相连通，预处理池200的出口与管道相连，该出口处设有过滤网(孔径大小为100μm)，预处理池200处理后的废水流经过滤网，通过管道流经泵102，在泵的作用下再通过管道流至吹脱塔300上部的进液管301，进液管301的下端设有喷淋嘴306。吹脱塔300的顶部设有出气口303，底部设有出料口304，下部侧壁贯穿连接有通风管，通风管的一端连接鼓风机91，另一端为位于吹脱塔300内的出风口305。出气口303通过管道与吸收塔400上的进气口401相连，吸收塔400的上部侧壁贯穿连接有通液管，该通液管位于吸收塔400内部的一段设有若干雾化喷头403，另一端连接泵103，泵103的另一端连接盐酸储罐9。出料口304和废水原池Ⅱ101分别通过管道与混合池500的入口相连，混合池500的出口通过管道与超滤设备600的入口相连，超滤设备600的出口通过管道与超滤液储槽601相连。超滤设备600中的超滤膜为聚偏氟乙烯膜或者聚丙烯膜。超滤液储槽601通过管道与气态膜组件700外壳上的废液入口702相连，气态膜组件700内部设有2000根中空纤维微孔膜701，水平方向与废液入口702相对的外壳上设有废液出口703，废液流经中空纤维微孔膜701的中空管程内，与废液出口703同侧的外壳上设有吸收液入口704，与废液入口702同侧的外壳上设有溶液出口，该溶液出口经管道与铵盐储槽81相连，铵盐储槽81通过管道与泵102相连；吸收液入口704通过管道与吸收液储槽80相连通。本系统中的中空纤维微孔膜为疏水性膜，具体为聚四氟乙烯膜。
其中，吹脱塔300内位于喷淋嘴306的下部设有填充层302(填料为陶瓷填料)，吸收塔400内位于雾化喷头403的下部设有缓冲层402(缓冲层的填料为SM125Y聚丙烯波纹填料)。填充层能增加气液接触面积，提高吹脱效率。缓冲层同样能增加气液接触面积，提高氨气吸收效率。
混合池500内设有pH计502，铵盐储槽81内设有pH计811，分别监测混合池内混合液的pH以及铵盐溶液的pH，pH调节至预定值能有效提高气态膜组件和吹脱塔去除氨氮的效率；避免需要定期取样测定pH的麻烦。pH计502和pH计811均为PHG-22防爆工业pH计。
超滤液储槽601内设有温度计602，温度计602的温度探头与超滤液储槽601的出口平齐，超滤液储槽601与废液入口702之间的管道上设有阀门603和温度显示器605，阀门603靠近超滤液储槽601的出口，温度显示器605靠近废液入口702；阀门603与温度显示器605之间的管道上还设有流量计604。吸收液储备池80内设有温度计801，温度计801的温度探头与吸收液储备池80的出口平齐，吸收液储备池80与吸收液入口704之间的管道上设有阀门802和温度显示器804，阀门802靠近吸收液储备池80的出口，温度显示器804靠近吸收液入口704，阀门802与温度显示器804之间的管道上还设有流量计803。温度计602和温度计801均为XY-014充油防震表盘式温度计。超滤液储槽601至气态膜组件上的废液入口702之间的管道上套有保温材料，该保温材料为玻璃棉，购自廊坊福姆斯节能科技有限公司；吸收液储备池80的出口至气态膜组件上的吸收液入口704之间的管道上也套有保温的玻璃棉材料。温度计602、阀门603、流量计604和温度显示器605共同调控超滤液进入气态膜组件的温度和流速，温度计801、阀门802、流量计803、温度显示器804共同作用调控吸收液进入气态膜组件的温度以及流速，提高膜的传质系数，提高氨氮脱除效率，同时能提高气态膜的稳定性，避免膜表面堵塞，防止吸收液和废液的相互污染，提高膜的使用寿命。
实施例3
如图3所示，本实施例提供的氨氮废水处理系统是在实施例2的基础上进行改进，即在预处理池200之后还设置了超滤设备60。高浓度氨氮废水经预处理后，先进入超滤设备60进行超滤，然后通过泵102进入吹脱塔。其余同实施例2。超滤设备60中的超滤膜为聚偏氟乙烯膜，孔径为0.1微米，能够进一步滤除微米级的杂质，提高吹脱塔的吹脱效率。
实施例4
一种氨氮废水的处理工艺，包括以下步骤：
S1.废水原池Ⅰ100内的高浓度氨氮废水为氨氮含量15000mg/L的冷凝浓氨水，经由管道流至预处理池200内，预处理后的废水pH为11，在泵102的作用下进入吹脱塔300的进液管301，通过喷淋嘴306喷洒废水，废水与吹脱塔下部设置的与鼓风机91相连的出风管吹出的热空气接触，吹脱氨气，氨气通过出气口303流向吸收塔400，生成氯化铵。
其中，预处理池200内预处理高浓度氨氮废水的方法为：通过投料口201依次加入复合脱色剂和重金属捕捉剂HMC-M1，以250r/min的转速搅拌50分钟，得到预处理后的废水。复合脱色剂与高浓度氨氮废水的料液比g/mL为10:10000，重金属捕捉剂与高浓度氨氮废水的料液比g/mL为2:10000；且复合脱色剂是由氢氧化钙、氢氧化钠、活性炭和粉煤灰按照重量比3:2:3:1混合而得。
S2.吹脱处理后的废水中氨氮含量为100mg/L，经出料口304流向混合池500，废水原池Ⅱ101内的低浓度氨氮废水(氨氮含量在20mg/L)通过管道流向混合池500，搅拌混合得到混合废液(氨氮含量为50.2mg/L)，加入氢氧化钠调节废液的pH至11，然后经超滤设备600超滤，超滤液存储在超滤液储槽601内。
S3.超滤液经由废液入口702进入气态膜组件700内的中空纤维微孔膜701内的中空管程内；吸收液储备池80内的吸收液经由吸收液入口704进入气态膜组件700内，吸收液与超滤液呈对向错流流动，超滤液中的氨氮汽化，进入吸收液内，发生反应生产铵盐溶液。脱除氨氮后的废液经由废液出口703排放，铵盐溶液通过溶液出口流入铵盐储槽81内。
其中，吸收液为质量浓度3％的硫酸溶液，中空纤维微孔膜为聚四氟乙烯膜，膜丝外径为1.2mm，内径为0.8mm，孔径0.1μm，填装密度50％，有效长度100mm。根据流量计和温度计的数值，调节阀门，采取加热或降温措施，控制超滤液进入气态膜组件的流速为2mL/s，温度为35℃，吸收液进入气态膜组件的流速为2mL/s，温度为50℃。氨氮脱除处理后，得到硫酸铵溶液和氨氮含量为5.1mg/L的废液，可以直接排放。
S4.铵盐储槽81内的硫酸铵溶液在加氢氧化钠调节pH至12后通过泵102泵入吹脱塔300的进液管301内，进行氨吹脱，然后通过吸收塔400吸收得到氯化铵。
实施例5
一种氨氮废水的处理工艺，包括以下步骤：
S1.废水原池Ⅰ100内的高浓度氨氮废水为氨氮含量5000mg/L的仲钨酸铵生产过程中的清洗APT废水，经由管道流至预处理池200内，预处理后的废水pH为12，在泵102的作用下进入吹脱塔300的进液管301，通过喷淋嘴306喷洒废水，废水与吹脱塔下部设置的与鼓风机91相连的出风管吹出的热空气接触，吹脱氨气，氨气通过出气口303流向吸收塔400，生成氯化铵。
其中，预处理池200内预处理高浓度氨氮废水的方法为：通过投料口201依次加入复合脱色剂和重金属捕捉剂HMC-M1，以300r/min的转速搅拌40分钟，得到预处理后的废水。复合脱色剂与高浓度氨氮废水的料液比g/mL为16:10000，重金属捕捉剂与高浓度氨氮废水的料液比g/mL为3:10000；且复合脱色剂是由氢氧化钙、氢氧化钠、活性炭和粉煤灰按照重量比3:2:3:2混合而得。
S2.吹脱处理后的废水中氨氮含量为88.5mg/L，经出料口304流向混合池500，废水原池Ⅱ101内的低浓度氨氮废水(氨氮含量在28.6mg/L)通过管道流向混合池500，搅拌混合得到混合废液(氨氮含量为53.6mg/L)，加入氢氧化钠调节废液的pH至12，然后经超滤设备600超滤，超滤液存储在超滤液储槽601内。
S3.超滤液经由废液入口702进入气态膜组件700内的中空纤维微孔膜701内的中空管程内；吸收液储备池80内的吸收液经由吸收液入口704进入气态膜组件700内，吸收液与超滤液呈对向错流流动，超滤液中的氨氮汽化，进入吸收液内，发生反应生产铵盐溶液。脱除氨氮后的废液经由废液出口703排放，铵盐溶液通过溶液出口流入铵盐储槽81内。
其中，吸收液为质量浓度5％的硫酸溶液，中空纤维微孔膜为聚四氟乙烯膜，膜丝外径为1.2mm，内径为0.8mm，孔径0.1μm，填装密度50％，有效长度100mm。根据流量计和温度计的数值，调节阀门，采取加热或降温措施，控制超滤液进入气态膜组件的流速为3mL/s，温度为40℃，吸收液进入气态膜组件的流速为4mL/s，温度为56℃。氨氮脱除处理后，得到硫酸铵溶液和氨氮含量为4.6mg/L的废液，可以直接排放。
S4.铵盐储槽81内的硫酸铵溶液在加氢氧化钠调节pH至12后通过泵102泵入吹脱塔300的进液管301内，进行氨吹脱，然后通过吸收塔400吸收得到氯化铵。
实施例6
一种氨氮废水的处理工艺，包括以下步骤：
S1.废水原池Ⅰ100内的高浓度氨氮废水为氨氮含量20000mg/L的冷凝浓氨水，经由管道流至预处理池200内，预处理后的废水pH为13，在泵102的作用下进入吹脱塔300的进液管301，通过喷淋嘴306喷洒废水，废水与吹脱塔下部设置的与鼓风机91相连的出风管吹出的热空气接触，吹脱氨气，氨气通过出气口303流向吸收塔400，生成氯化铵。
其中，预处理池200内预处理高浓度氨氮废水的方法为：通过投料口201依次加入复合脱色剂和重金属捕捉剂HMC-M1，以450r/min的转速搅拌40分钟，得到预处理后的废水。复合脱色剂与高浓度氨氮废水的料液比g/mL为20:10000，重金属捕捉剂与高浓度氨氮废水的料液比g/mL为3:10000；且复合脱色剂是由氢氧化钙、氢氧化钠、活性炭和粉煤灰按照重量比4:2:3:2混合而得。
S2.吹脱处理后的废水中氨氮含量为125.5mg/L，经出料口304流向混合池500，废水原池Ⅱ101内的低浓度氨氮废水(氨氮含量在28.7mg/L)通过管道流向混合池500，搅拌混合得到混合废液(氨氮含量为61.3mg/L)，加入氢氧化钠调节废液的pH至13，然后经超滤设备600超滤，超滤液存储在超滤液储槽601内。
S3.超滤液经由废液入口702进入气态膜组件700内的中空纤维微孔膜701内的中空管程内；吸收液储备池80内的吸收液经由吸收液入口704进入气态膜组件700内，吸收液与超滤液呈对向错流流动，超滤液中的氨氮汽化，进入吸收液内，发生反应生产铵盐溶液。脱除氨氮后的废液经由废液出口703排放，铵盐溶液通过溶液出口流入铵盐储槽81内。
其中，吸收液为质量浓度4％的硫酸溶液，中空纤维微孔膜为聚丙烯膜，膜丝外径为1.2mm，内径为0.8mm，孔径0.1μm，填装密度50％，有效长度100mm。根据流量计和温度计的数值，调节阀门，采取加热或降温措施，控制超滤液进入气态膜组件的流速为5mL/s，温度为45℃，吸收液进入气态膜组件的流速为5mL/s，温度为60℃。氨氮脱除处理后，得到硫酸铵溶液和氨氮含量为6.3mg/L的废液，可以直接排放。
S4.铵盐储槽81内的硫酸铵溶液在加氢氧化钠调节pH至13后通过泵102泵入吹脱塔300的进液管301内，进行氨吹脱，然后通过吸收塔400吸收得到氯化铵。
实施例7
一种氨氮废水的处理工艺，包括以下步骤：
S1.废水原池Ⅰ100内的高浓度氨氮废水为氨氮含量1000mg/L的废水，经由管道流至预处理池200内，预处理后的废水pH为11，在泵102的作用下进入吹脱塔300的进液管301，通过喷淋嘴306喷洒废水，废水与吹脱塔下部设置的与鼓风机91相连的出风管吹出的热空气接触，吹脱氨气，氨气通过出气口303流向吸收塔400，生成氯化铵。
其中，预处理池200内预处理高浓度氨氮废水的方法为：通过投料口201依次加入复合脱色剂和重金属捕捉剂HMC-M1，以500r/min的转速搅拌30分钟，得到预处理后的废水。复合脱色剂与高浓度氨氮废水的料液比g/mL为11:10000，重金属捕捉剂与高浓度氨氮废水的料液比g/mL为2.6:10000；且复合脱色剂是由氢氧化钙、氢氧化钠、活性炭和粉煤灰按照重量比4:2:3:1.5混合而得。
S2.吹脱处理后的废水中氨氮含量为66.8mg/L，经出料口304流向混合池500，废水原池Ⅱ101内的低浓度氨氮废水(氨氮含量在23.4mg/L)通过管道流向混合池500，搅拌混合得到混合废液(氨氮含量为50mg/L)，加入氢氧化钙调节废液的pH至11.5，然后经超滤设备600超滤，超滤液存储在超滤液储槽601内。
S3.超滤液经由废液入口702进入气态膜组件700内的中空纤维微孔膜701内的中空管程内；吸收液储备池80内的吸收液经由吸收液入口704进入气态膜组件700内，吸收液与超滤液呈对向错流流动，超滤液中的氨氮汽化，进入吸收液内，发生反应生产铵盐溶液。脱除氨氮后的废液经由废液出口703排放，铵盐溶液通过溶液出口流入铵盐储槽81内。
其中，吸收液为质量浓度5％的磷酸溶液，中空纤维微孔膜为聚丙烯膜，膜丝外径为1.2mm，内径为0.8mm，孔径0.1μm，填装密度50％，有效长度100mm。根据流量计和温度计的数值，调节阀门，采取加热或降温措施，控制超滤液进入气态膜组件的流速为5mL/s，温度为40℃，吸收液进入气态膜组件的流速为6mL/s，温度为55℃。氨氮脱除处理后，得到磷酸铵溶液和氨氮含量为5.2mg/L的废液，可以直接排放。
S4.铵盐储槽81内的磷酸铵溶液在加氢氧化钠调节pH至11后通过泵102泵入吹脱塔300的进液管301内，进行氨吹脱，然后通过吸收塔400吸收得到氯化铵。
对比例1
本对比例与实施例4的区别在于，高浓度氨氮废水没有经过预处理步骤，直接进入吹脱塔进行氨吹脱，其余同实施例4。结果，吹脱处理后的废水中氨氮含量为1168.7mg/L，气态膜处理后的废液中氨氮含量为486.5mg/L，不符合排放标准。而且，未经预处理的高浓度氨氮废水中含有重金属及其他悬浮杂质，容易造成吹脱塔内的填料层堵塞，影响吹脱塔的使用寿命。
对比例2
本对比例与实施例5的区别在于，预处理过程中使用活性炭代替复合脱色剂，其余同实施例5。结果，吹脱处理后的废水中氨氮含量为368.2mg/L，气态膜处理后的废液中氨氮含量为189.7mg/L，不符合排放标准。
对比例3
本对比例与实施例5的区别在于，预处理过程中使用粉煤灰代替复合脱色剂，其余同实施例5。结果，吹脱处理后的废水中氨氮含量为413.8mg/L，气态膜处理后的废液中氨氮含量为205.6mg/L，不符合排放标准。
对比例4
本对比例与实施例5的区别在于，预处理过程中没有添加重金属捕捉剂，其余同实施例5。结果，吹脱处理后的废水中氨氮含量为166.5mg/L，气态膜处理后的废液中氨氮含量为58.7mg/L，不符合排放标准。重金属捕捉剂不仅影响废液中的重金属含量，也会影响吹脱塔的吹脱效率，导致最终废液中的氨氮含量超标。
对比例5
本对比例与实施例5的区别在于，高浓度氨氮废水采用实施例5相同的方法预处理后，不进行吹脱，直接进入混合池与低浓度氨氮废水混合，得到废液，其余同实施例5。结果，排出的废液中氨氮含量为62.3mg/L，不符合排放标准。此外，高浓度氨氮废水直接采用气态膜法脱氨，对气态膜的损耗非常大，所需的酸性吸收液量非常大，成本高。
对比例6
本对比例与实施例5的区别在于，超滤后的废液进入气态膜组件的流速为6mL/s，温度为50℃，硫酸吸收液进行气态膜组件的流速为4mL/s，温度50℃，其余同实施例5。结果，处理后的废液中氨氮含量为30.9mg/L，不符合排放标准。
中国专利CN106186492A中实施例1和实施例2述及的工艺方法处理废水后，废水中的氨氮含量分别降至28.10mg/L和52.80mg/L，均不符合排放标准。
综上，本发明提供的氨氮废水处理系统和工艺能应用于高浓度和低浓度的氨氮废水，各设备相互配合，简化操作工艺，使得处理后的废水中氨氮含量符合排放标准，并将氨氮转化为可再利用的氯化铵，利于工业化应用。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种氨氮废水的处理系统，其特征在于，包括废水原池Ⅰ(100)、废水原池Ⅱ(101)、预处理池(200)、吹脱塔(300)、吸收塔(400)、混合池(500)、超滤设备(600)、超滤液储槽(601)、气态膜组件(700)、吸收液储备池(80)和铵盐储槽(81)，其中，
所述废水原池Ⅰ(100)通过管道与预处理池(200)相连通，预处理池(200)处理后的废水通过管道流经泵(102)，再通过管道流至吹脱塔(300)上部的进液管(301)，所述进液管(301)的下端设有喷淋嘴(306)；所述吹脱塔(300)的顶部设有出气口(303)，底部设有出料口(304)，下部侧壁贯穿连接有通风管，通风管的一端连接鼓风机(91)，另一端为位于吹脱塔(300)内的出风口(305)；
所述出气口(303)通过管道与吸收塔(400)上的进气口(401)相连，所述吸收塔(400)的上部侧壁贯穿连接有通液管，所述通液管位于吸收塔(400)内部的一段设有雾化喷头(403)，另一端连接泵(103)，泵(103)的另一端连接盐酸储罐(9)；
所述出料口(304)和废水原池Ⅱ(101)分别通过管道与混合池(500)的入口相连，混合池(500)的出口通过管道与超滤设备(600)的入口相连，超滤设备(600)的出口通过管道与超滤液储槽(601)相连；
所述超滤液储槽(601)通过管道与气态膜组件(700)外壳上的废液入口(702)相连，所述气态膜组件(700)内部设有若干中空纤维微孔膜(701)，水平方向与废液入口(702)相对的外壳上设有废液出口(703)，废液流经中空纤维微孔膜(701)的中空管程内，与废液出口(703)同侧的外壳上设有吸收液入口(704)，与废液入口(702)同侧的外壳上设有溶液出口，该溶液出口经管道与铵盐储槽(81)相连，铵盐储槽(81)通过管道与泵(102)相连；
所述吸收液入口(704)通过管道与吸收液储槽(80)相连通。
2.根据权利要求1所述氨氮废水的处理系统，其特征在于，所述吹脱塔(300)内位于喷淋嘴(306)的下部设有填充层(302)；所述吸收塔(400)内位于雾化喷头(403)的下部设有缓冲层(402)。
3.根据权利要求1所述氨氮废水的处理系统，其特征在于，还包括以下技术特征中的至少一种：
所述超滤液储槽(601)内设有温度计(602)；
所述吸收液储备池(80)内设有温度计(801)。
4.根据权利要求1所述氨氮废水的处理系统，其特征在于，还包括以下技术特征中的至少一种：
所述铵盐储槽(81)内设有pH计(811)；
所述混合池(500)内设有pH计(502)。
5.根据权利要求4所述氨氮废水的处理系统，其特征在于，还包括以下技术特征中的至少一种：
所述超滤液储槽(601)与废液入口(702)之间的管道上设有阀门(603)和温度显示器(605)，所述阀门(603)靠近超滤液储槽(601)的出口，温度显示器(605)靠近废液入口(702)；
所述吸收液储备池(80)与吸收液入口(704)之间的管道上设有阀门(802)和温度显示器(804)，所述阀门(802)靠近吸收液储备池(80)的出口，温度显示器(804)靠近吸收液入口(704)。
6.根据权利要求5所述氨氮废水的处理系统，其特征在于，所述阀门(603)与温度显示器(605)之间的管道上还设有流量计(604)；所述阀门(802)与温度显示器(804)之间的管道上还设有流量计(803)。
7.一种氨氮废水的处理工艺，其特征在于，包括以下步骤：
S1.废水原池Ⅰ(100)内的高浓度氨氮废水经由管道流至预处理池(200)内，预处理后的废水在泵(102)的作用下进入吹脱塔(300)的进液管(301)，通过喷淋嘴(306)喷洒废水，废水与吹脱塔下部设置的与鼓风机(91)相连的出风管吹出的热空气接触，吹脱氨气，氨气通过出气口(303)流向吸收塔(400)，生成氯化铵；
S2.吹脱处理后的废水经出料口(304)流向混合池(500)，废水原池Ⅱ(101)内的低浓度氨氮废水通过管道流向混合池(500)，搅拌混合得到混合废液，混合废液调节pH后经超滤设备(600)超滤，超滤液存储在超滤液储槽(601)内；
S3.超滤液经由废液入口(702)进入气态膜组件(700)内的中空纤维微孔膜(701)内的中空管程内；吸收液储备池(80)内的吸收液经由吸收液入口(704)进入气态膜组件(700)内，脱除氨氮后的废液经由废液出口(703)排放，吸收了氨的吸收液通过溶液出口流入铵盐储槽(81)内；
S4.铵盐储槽(81)内的溶液在调节pH后通过泵(102)泵入吹脱塔(300)的进液管(301)内，进行氨吹脱，然后通过吸收塔(400)吸收得到氯化铵。
8.根据权利要求7所述氨氮废水的处理工艺，其特征在于，还包括以下技术特征中的至少一种：
所述复合脱色剂由氢氧化钙、氢氧化钠、活性炭和粉煤灰按照重量比3-4:2:3:1-2混合而得；
所述复合脱色剂与高浓度氨氮废水的料液比g/mL为10-20:10000；
所述重金属捕捉剂与高浓度氨氮废水的料液比g/mL为2-3:10000。
9.根据权利要求8所述氨氮废水的处理工艺，其特征在于，还包括以下技术特征中的至少一种：
步骤S1中预处理后的废水的pH在11-13；
步骤S2中混合废液的pH调节至11以上；
步骤S4中铵盐储槽(81)内的溶液调节pH至11-13。
10.根据权利要求7-9任一项所述氨氮废水的处理工艺，其特征在于，还包括以下技术特征中的一种：
步骤S3中超滤液进入气态膜组件的流速为2-5mL/s，温度为35-45℃；
步骤S3中吸收液进入气态膜组件的流速为1-6mL/s，温度为50-60℃；
所述吸收液为酸性吸收液，其质量浓度为3-5％。
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