CN204454816U - 含氨氮废水的处理系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种含氨氮废水的处理系统，反应池依次与斜板沉淀池、第一袋式过滤器、第一pH调节槽、离子树脂交换柱、第二pH调节槽、活性炭吸附装置、MVR蒸发器连通，MVR蒸发器的浓缩液出口依次与搪瓷结晶釜、离心机连通，冷凝液出口与废水调节槽连通，离心机的出液口分别与废水调节槽、MVR蒸发器的进水口连通，废水调节槽依次与废水提升泵、第三pH调节槽、第二袋式过滤器、超疏水性气水分离膜装置连通，超疏水性气水分离膜装置包括若干组气水分离膜单元，每组气水分离膜单元包括多个气水分离膜柱。本实用新型将MVR蒸发器和超疏水性气水分离膜装置结合使用，具有能耗低、操作简单、运行成本低、无二次污染、氨氮污染物削减率和利用率高等显著特点。

Description

含氨氮废水的处理系统

技术领域

本实用新型属于水处理环保技术领域，特别是涉及一种线路板蚀刻行业含氨氮废水的处理系统。

背景技术

线路板行业属于典型高能耗、高水耗、高污染产业，在线路板制造生产工序中，会用到大量的含氨蚀刻剂，在综合处理线路板蚀刻废液的同时会产生大量的高浓度氨氮废水。废水中的氨氮主要以铵离子形式存在，是水体富营养化和环境污染的主要物质，易引起水中藻类及其他微生物大量繁殖，增大给水处理成本。另外，氨在硝化细菌的作用下氧化为亚硝酸盐及硝酸盐，硝酸盐由饮用水而诱发婴儿的高铁血红蛋白症，而亚硝酸盐水解后生成的亚硝胺具有强烈的致癌性，直接威胁着人类的健康。如果这些氨氮废水得不到有效处理，而直接排到环境中去的话，将会严重污染生态环境。与此同时，氨又是一种具有较高价值的战略资源。

目前，有许多方法能处理氨氮，如蒸馏、反渗透、土壤灌溉等物理方法，还有化学沉淀法、离子交换法、氨吹脱法、折点加氯法、电渗析法、催化裂解法、生物脱氨法、气水分离膜分离、电化学处理等，但这些处理方法或多或少地都存在一些技术或经济上的问题。

氨氮废水处理中应用最多的是吹脱法和生物法。对高浓度的氨氮废水，用吹脱法处理可能是最经济的方法，同时又可以回收氨氮，但随着氨氮浓度的降低，其能量消耗增加，同时由于浓度降低给氨氮的回收带来困难。生物法存在的问题是由于硝化菌增长缓慢，需要的反应时间长，因此处理过程的氨氮负荷低，处理设施庞大。气水分离膜技术投资小，运行成本低、操作简单，但该技术用于处理高浓度氨氮废水时，需要加入大量的碱液，才能保证废水中氨氮处于游离状态，处理成本较高，且处理流程长，需要的处理时间长。另外，膜法处理应用是将传统的吸收过程用膜过程加以实现，膜处理没有能大规模的工业化应用主要瓶颈来自膜材料本身。膜在实际应用中，由于膜污染和膜孔内水汽凝结等原因，使疏水性的气水分离膜在使用中容易发生亲水化现象，导致疏水分离膜的渗漏。对于疏水膜污染问题，采用常规的酸碱清洗方法后，比较容易去除膜表面的污染物，但有时会使疏水性分离膜的亲水渗漏问题更为严重。对于氨氮>10g/L的高浓度氨氮废水，蒸发浓缩法相对其它方法具有一定的优势，但传统的蒸发浓缩法需消耗蒸汽，其蒸发一吨水所消耗的蒸汽也要达到300-350公斤蒸汽，处理费用较高，MVR是将蒸发产生的二次蒸汽经压缩升温后作为热源再利用，是开路循环的热泵蒸发技术，对于蒸汽再压缩技术的应用，国内仍然少见应用，在国外已有在碱液浓缩、糖液浓缩、海水淡化等过程中采用该项技术。MVR用于高浓度氨氮废水处理，单位能量消耗低，因温差低使产品的蒸发温和，由于常用单效使产品停留时间短，工艺简单，实用性强，部分负荷运转特性优异，操作成本低，该技术蒸发吨水的成本还不到三效蒸发工艺的三分之一，同时，MVR蒸发浓缩可得到氯化铵产品，但随着废水中氨氮浓度的降低，其能耗增加，不适于后续低浓度氨氮废水的回收和达标处理。

综上所述，虽然近些年对氨氮的生物处理工艺及设备有较多的研究，也取得了一些进展，但仍不能从根本上解决问题。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种能耗低、降低成本、实现废水达标排放、资源回收的含氨氮废水的处理系统。

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：

一种含氨氮废水的处理系统，包括反应池、斜板沉淀池、第一袋式过滤器、离子树脂交换柱、活性炭吸附装置、MVR蒸发器、搪瓷结晶釜、离心机、废水调节槽、第二袋式过滤器、超疏水性气水分离膜装置，反应剂储液罐经加药泵与反应池连通，反应池经第一输送管道与斜板沉淀池连通，第一输送管道上连接助凝剂加药管，斜板沉淀池通过管道依次与第一袋式过滤器、第一pH调节槽、离子树脂交换柱、第二pH调节槽、活性炭吸附装置、MVR蒸发器连通，第一酸储罐经加药泵与第一PH调节槽连通，第二酸储罐经加药泵与第二pH调节槽连通，MVR蒸发器的浓缩液出口经管道依次与搪瓷结晶釜、离心机连通，MVR蒸发器的冷凝液出口经管道与废水调节槽连通，离心机的出液口经管道分别与废水调节槽、MVR蒸发器的进水口连通，废水调节槽经管道依次与废水提升泵、第三pH调节槽、第二袋式过滤器连通，第三pH调节槽上连接碱液进液管，超疏水性气水分离膜装置包括若干组气水分离膜单元，每组气水分离膜单元包括多个气水分离膜柱，第一组气水分离膜单元中每个气水分离膜柱的废水进口分别经管道与第二袋式过滤器连通，吸收液进口分别经管道与吸收液进液管连通，废水出口经管道分别与第二组气水分离膜单元中对应气水分离膜柱的废水进口连通，吸收液出口经管道分别与第二组气水分离膜单元中对应气水分离膜柱的吸收液进口连通，第二组气水分离膜单元中每个气水分离膜柱的废水出口经废水出液管与排放水槽连通，吸收液出口经管道与吸收液储槽连通，吸收液储槽的底部连接出液管，出液管经提升泵分别与吸收液进液管、蒸发浓缩设备连通，排放水槽的顶部连接酸进液管，排放水槽的底部分别连接排放管和回水管，回水管与废水调节槽连通。

本实用新型含氨氮废水的处理系统，其中空气压缩机经管道与储气罐连通，储气罐分别通过管道与吸收液进液管、废水出液管连通。

本实用新型含氨氮废水的处理系统，其中第三酸储罐经加药泵与吸收液储槽连通，第三酸储罐上连接自来水进水管。

本实用新型含氨氮废水的处理系统，其中所述第三pH调节槽与第二袋式过滤器之间的管道上安装过滤泵。

本实用新型含氨氮废水的处理系统，其中所述气水分离膜柱为柱状中空纤维超疏水性脱气膜，膜表面与水接触角为150～155°，滚动角为2～8°。

本实用新型含氨氮废水的处理系统，其中所述气水分离膜柱采用中空纤维膜材料PP、PTFE或PDFE制成。

本实用新型含氨氮废水的处理系统，其中所述第一输送管道上串联管式静态混合器。

本实用新型含氨氮废水的处理系统，其中所述MVR蒸发器的压缩机采用离心式压缩机。

本实用新型含氨氮废水的处理系统，利用MVR蒸发器对高浓度氯化铵废水进行蒸发浓缩，能耗是多效蒸发的三分之一，将除杂工段、MVR蒸发器和超疏水性气水分离膜装置结合使用，是一套全新的线路板蚀刻回收行业含氨氮废水处理系统，首先线路板行业含氨氮废水进入除杂工段进行除杂，将除去硫酸根、重金属离子和有机物的废液加入机械式蒸汽再压缩蒸发器，在80-110℃蒸发浓缩至氯化铵饱和，并控制在蒸发过程中不析出晶体，即得到浓缩液和蒸发冷凝液；将浓缩液加入搪瓷结晶釜冷却结晶，即得到主要成分为氯化铵的析出结晶和冷却后的浓缩液，通过离心脱水分离结晶，得到固体氯化铵产品和结晶母液；当结晶母液中杂质的含量不符合作为分析纯用氯化铵级的要求时，将结晶母液送至废水调节槽采用气水分离膜进一步回收处理，得到固态铵盐产品，至出水氨氮浓度达到所需标准，根据不同标准和需要，通过增减膜分离的次数调节出水氨氮浓度所达到的数值，例如：低于8mg/L，达到《中华人民共和国污水综合排放标准》(GB8978--1996)一级B标准排放要求，由膜分离的游离态的氨利用稀酸吸收后再通过蒸发浓缩得到固态氨铵盐产品，作为工业级原料出售。

本发明减少了采用成本昂贵的气水分离膜装置处理的废液量，节约了成本；同时，使氨氮污染物的削减率和利用率均大于99％，得到分析纯的氯化铵产品和工业级的铵盐产品，实现了含氨氮废水的经济、合理、高效的资源化回收和达标排放要求，具有资源回收，能耗低，操作简单，管理方便，运行成本低，无二次污染等优点，具有明显的经济效益、环境效益和社会效益。

下面结合附图对本实用新型的含氨氮废水的处理系统作进一步说明。

附图说明

图1为本实用新型含氨氮废水的处理系统的结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型含氨氮废水的处理系统包括反应池1、斜板沉淀池2、第一袋式过滤器3、离子树脂交换柱4、活性炭吸附装置5、MVR蒸发器6、搪瓷结晶釜7、离心机8、废水调节槽9、第二袋式过滤器10、超疏水性气水分离膜装置11，反应剂储液罐12经加药泵与反应池1连通，反应池1经第一输送管道13与斜板沉淀池2连通，第一输送管道13上连接助凝剂加药管14，第一输送管道13上串联管式静态混合器15，斜板沉淀池2通过管道依次与第一袋式过滤器3、第一pH调节槽16、离子树脂交换柱4、第二pH调节槽17、活性炭吸附装置5、MVR蒸发器6连通，第一酸储罐18经加药泵与第一pH调节槽16连通，第二酸储罐19经加药泵与第二pH调节槽17连通，MVR蒸发器6的浓缩液出口经管道依次与搪瓷结晶釜7、离心机8连通，MVR蒸发器6的冷凝液出口经管道与废水调节槽9连通，离心机8的出液口经管道分别与废水调节槽9、MVR蒸发器6的进水口连通。MVR蒸发器的压缩机采用离心式压缩机，噪音大幅度降低。

废水调节槽9经管道依次与废水提升泵91、第三pH调节槽92、过滤泵93、第二袋式过滤器10连通，第三pH调节槽92上连接碱液进液管94。

超疏水性气水分离膜装置11包括若干组气水分离膜单元，每组气水分离膜单元包括多个气水分离膜柱21，数量根据出水要求进行计算选择，本实施例图中所示为两组气水分离膜单元，每组包括四个气水分离膜柱，第一组气水分离膜单元中每个气水分离膜柱21的废水进口分别经管道与第二袋式过滤器10连通，吸收液进口分别经管道与吸收液进液管22连通，废水出口经管道分别与第二组气水分离膜单元中对应气水分离膜柱的废水进口连通，吸收液出口经管道分别与第二组气水分离膜单元中对应气水分离膜柱的吸收液进口连通，第二组气水分离膜单元中每个气水分离膜柱的废水出口经废水出液管23与排放水槽24连通，吸收液出口经管道与吸收液储槽25连通。气水分离膜柱21为柱状中空纤维超疏水性脱气膜，膜表面与水接触角为150～155°，滚动角为2～8°，有效阻止了液滴铺展和滑移，膜疏水性能显著提高，气水分离效率增强，膜润湿性变弱，延长了膜亲水化时间，提高了膜使用寿命。气水分离膜柱21采用中空纤维膜材料PP、PTFE或PDFE制成。

气水分离膜柱21的个数可以根据出水要求进行计算选择，出水中氨氮浓度可以控制，为废水的对氨氮污染物的排放要求提供了可靠保证。其数量m通过下述方法确定：

设定废水中氨氮初始浓度为Xmg/L，终浓度为Ymg/L，每日所需处理废水体积为Vm³，最佳入水流量为0.25L/min·m²，氨氮去除效率为50％；

循环次数n：X/2n≤Y，即2n≥X/Y；

运行24h，单个气水分离膜柱的使用面积S：

S＝V×1000/(0.25×24×60)；

用膜总面积SN：SN＝S×n；

气水分离膜柱的数量m：m＝SN/单支膜面积。

第三酸储罐26经加药泵与吸收液储槽25连通，第三酸储罐26上连接自来水进水管27，吸收液储槽25的底部连接出液管28，出液管28经提升泵分别与吸收液进液管22、蒸发浓缩设备连通。排放水槽24的顶部连接酸进液管29，排放水槽24的底部分别连接排放管30和回水管31，回水管31与废水调节槽9连通。

空气压缩机32经管道与储气罐33连通，储气罐33分别通过管道与吸收液进液管22、废水出液管23连通。

本实用新型含氨氮废水的处理系统处理过程为：

1、硫酸根的净化：将含氨氮废水加入反应池1中，通过加药泵向反应池1中加入可溶性钡盐如氯化钡溶液，与废水中SO₄ ^2-反应，出水加入助滤剂三氯化铁后进入斜板沉淀池2沉降，斜板沉淀池2底部的污泥经排放管排出进行综合利用；

2、重金属离子的净化：斜板沉淀池2出水经第一袋式过滤器3过滤后，进入第一pH调节槽16内调节pH为3-7后，进入离子树脂交换柱4吸附重金属离子；

3、有机物和胶体物质的净化：离子树脂交换柱4出水进入第二pH调节槽17调节pH为4-7，进入活性炭吸附装置5吸附有机物和其它胶体物质；

4、蒸发浓缩：活性炭吸附装置5的出水进入MVR蒸发器6，在80-110℃蒸发浓缩至氯化铵饱和，并控制在蒸发过程中不析出晶体，得到浓缩液和蒸发冷凝液，蒸发冷凝液进入废水调节槽9，浓缩液进入搪瓷结晶釜7冷却结晶，即得到主要成分为氯化铵的析出结晶和冷却后的浓缩液，通过离心脱水分离结晶，得到固体氯化铵产品和结晶母液；

5、析出结晶和结晶母液的处理：得到的固体氯化铵作为产品出售，测定结晶母液中的杂质含量，当结晶母液中杂质的含量符合作为试剂级氯化铵的要求时，将结晶母液送回MVR蒸发器6继续进行蒸发浓缩；当结晶母液中杂质的含量不符合作为试剂级氯化铵级的要求时，将结晶母液送至废水调节槽9；

6、超疏水性气水分离膜处理：废水调节槽9内废水经废水提升泵91送至第三pH调节槽92，加入碱性物质例如氢氧化钠溶液，调节pH为9-11.5后，经过滤泵93、第二袋式过滤器10过滤后进入第一组气水分离膜柱21的壳程内，同时吸收液进入第一组气水分离膜柱的管程内，进行氨氮分离，使分离出来的氨氮进入吸收液，与吸收液反应生成铵盐，废水经第一组气水分离膜柱处理后氨氮浓度降低，出水进入下一组气水分离膜单元继续处理，处理后废水中氨氮含量进一步减少，处理过程继续进行，直至出水氨氮浓度低于8mg/L，达到国家一级排放标准，出水进入排放水槽24，调节pH为6-9，即可达标排放。

吸收液进入吸收液储槽25循环利用，当吸收液中氨氮浓度超过35％，将吸收液送入加热蒸发设备进行蒸发浓缩，得到固态铵盐产品。将第三酸储罐26内的酸溶液经加药泵送至吸收液储槽25内，配成新的吸收液，吸收液为10％～20％的硫酸或磷酸。

超疏水性气水分离膜装置10使用一段时间后，采用空气吹扫的方式对膜管进行正反吹，解决了气水分离膜亲水化的问题，延长了装置的使用寿命。

本实用新型含氨氮废水的处理系统具有以下优点：

1、采用活性炭吸附装置除去有机物，消除了废水中有机物对气水分离膜的污染，减少了膜的清洗次数，延长了膜的清洗周期，减缓了膜的亲水化，保证了膜的使用效果；气水分离膜柱21为柱状中空纤维超疏水性脱气膜，膜表面与水接触角为150～155°，滚动角为2～8°，有效阻止了液滴铺展和滑移，膜疏水性能显著提高，气水分离效率增强，膜润湿性变弱，延长了膜亲水化时间，提高了膜使用寿命。

2、利用MVR蒸发器对高浓度氯化铵废水进行蒸发浓缩，能耗是多效蒸发的三分之一，并利用气水分离膜处理蒸发的蒸发冷凝液和浓缩液，消除了MVR蒸发器蒸发处理氨氮废水的缺点，进一步回收氨氮资源，并实现了氨氮废水的达标排放；

3、将MVR蒸发器和超疏水性气水分离膜装置结合使用，是一套全新的氨氮废水处理系统，废水先经过MVR浓缩，回收氯化铵产品，结晶母液和蒸发冷凝液采用气水分离膜装置进一步回收处理，减少了采用成本昂贵的气水分离膜装置处理的废液量，节约了成本；同时，使氨氮污染物的削减率和利用率均大于99％，得到试剂级分析纯的氯化铵和硫酸铵或磷酸一铵工业级产品，这些产品涉及到农业、电池、工业、医药等行业，可以根据市场及客户的需求进行改进工艺进行生产，使氯化铵、硫酸铵产品抵御市场冲击的能力大大提高。实现了含氨氮废水的经济、合理、高效的资源化回收和达标排放要求，具有资源回收，能耗低，操作简单，管理方便，运行成本低，无二次污染等特点，具有明显的经济效益、环境效益和社会效益。

4、超疏水性气水分离膜装置使用一段时间后，采用空气吹扫的方式对膜管进行正反吹，解决了气水分离膜亲水化的问题，延长了装置的使用寿命。

以上所述的实施例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本实用新型权利要求书确定的保护范围内。

Claims (8)

1.一种含氨氮废水的处理系统，其特征在于：包括反应池、斜板沉淀池、第一袋式过滤器、离子树脂交换柱、活性炭吸附装置、MVR蒸发器、搪瓷结晶釜、离心机、废水调节槽、第二袋式过滤器、超疏水性气水分离膜装置，反应剂储液罐经加药泵与反应池连通，反应池经第一输送管道与斜板沉淀池连通，第一输送管道上连接助凝剂加药管，斜板沉淀池通过管道依次与第一袋式过滤器、第一pH调节槽、离子树脂交换柱、第二pH调节槽、活性炭吸附装置、MVR蒸发器连通，第一酸储罐经加药泵与第一pH调节槽连通，第二酸储罐经加药泵与第二pH调节槽连通，MVR蒸发器的浓缩液出口经管道依次与搪瓷结晶釜、离心机连通，MVR蒸发器的冷凝液出口经管道与废水调节槽连通，离心机的出液口经管道分别与废水调节槽、MVR蒸发器的进水口连通，

废水调节槽经管道依次与废水提升泵、第三pH调节槽、第二袋式过滤器连通，第三pH调节槽上连接碱液进液管，

超疏水性气水分离膜装置包括若干组气水分离膜单元，每组气水分离膜单元包括多个气水分离膜柱，第一组气水分离膜单元中每个气水分离膜柱的废水进口分别经管道与第二袋式过滤器连通，吸收液进口分别经管道与吸收液进液管连通，废水出口经管道分别与第二组气水分离膜单元中对应气水分离膜柱的废水进口连通，吸收液出口经管道分别与第二组气水分离膜单元中对应气水分离膜柱的吸收液进口连通，第二组气水分离膜单元中每个气水分离膜柱的废水出口经废水出液管与排放水槽连通，吸收液出口经管道与吸收液储槽连通，吸收液储槽的底部连接出液管，出液管经提升泵分别与吸收液进液管、蒸发浓缩设备连通，排放水槽的顶部连接酸进液管，排放水槽的底部分别连接排放管和回水管，回水管与废水调节槽连通。

2.根据权利要求1所述的含氨氮废水的处理系统，其特征在于：空气压缩机经管道与储气罐连通，储气罐分别通过管道与吸收液进液管、废水出液管连通。

3.根据权利要求2所述的含氨氮废水的处理系统，其特征在于：第三酸储罐经加药泵与吸收液储槽连通，第三酸储罐上连接自来水进水管。

4.根据权利要求3所述的含氨氮废水的处理系统，其特征在于：所述第三pH调节槽与第二袋式过滤器之间的管道上安装过滤泵。

5.根据权利要求4所述的含氨氮废水的处理系统，其特征在于：所述气水分离膜柱为柱状中空纤维超疏水性脱气膜，膜表面与水接触角为150～155°，滚动角为2～8°。

6.根据权利要求5所述的含氨氮废水的处理系统，其特征在于：所述气水分离膜柱采用中空纤维膜材料PP、PTFE或PDFE制成。

7.根据权利要求6所述的含氨氮废水的处理系统，其特征在于：所述第一输送管道上串联管式静态混合器。

8.根据权利要求7所述的含氨氮废水的处理系统，其特征在于：所述MVR蒸发器的压缩机采用离心式压缩机。