CN210736415U - 一种用于高盐氨氮废水零排放处理系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于高盐氨氮废水零排放处理系统，该系统包括依次连接的膜吸收单元、软化单元、超滤单元、纳滤单元和反渗透单元；反渗透单元与第一套电渗析相连接，第一套电渗析与蒸发结晶相连接；纳滤单元与第二套电渗析相连接，第二套电渗析与双极膜相连接；通过双极膜处理单元将高浓度硫酸钠废水制备酸碱，并充分回用到工艺中，实现高盐氨氮废水零排放工艺，并降低运行成本；通过纳滤系统浓缩分盐处理，实现氯化钠、硫酸钠等一二价盐分离，进一步提高双极膜制备酸碱的纯度；通过电渗析单元对纳滤浓水的进一步浓缩，提高双极膜效率，降低运行成本。

Description

一种用于高盐氨氮废水零排放处理系统

技术领域

本发明属于废水处理领域，尤其涉及一种用于高盐氨氮废水零排放处理系统。

背景技术

随着工业的迅速发展，氨氮污染的来源越来越广泛，且废水排放量也越来越大。经处理后的废水，氨氮含量往往仍不达标，排入水体中，将造成水体富营养化，破坏生态平衡。

氨氮废水主要来源于钢铁、炼油、无机化工、铁合金等工业，目前针对氨氮废水的处理方法有物理法、化学法、生物法等，其中物理法包括反渗透、膜蒸馏等方法，化学法包括离子交换、空气吹脱、电渗析、电化学等方法，生物法常用生物硝化、反硝化处理方法。上述方法均可有效降低废水中氨氮浓度，生物处理方法还可有效降解有机物，膜分离方法还可针对无机盐进行分离，但对氨氮的资源化回收效果以及运行能耗均不理想，目前较为新颖的氨氮处理方法为膜吸收法，废水和吸收剂分别在膜两侧流动，通过废水调节pH使NH3逸出，利用浓度差扩散至吸收剂侧进行分离回收，吸收剂采用硫酸溶液，以硫酸铵作为资源化回收产品，但膜吸收法处理氨氮废水中需要大量吸收剂，增加了一定运行成本，针对此问题本实用新型提供了一种高盐氨氮废水的处理办法。

CN103086453B公开了一种氨氮废水膜集成脱氨的方法，其处理工艺包括真空膜脱氨和膜吸收脱氨联用二步法脱氨，膜吸收含氨酸液返回真空膜脱氨单元，此处理方法虽然可以有效降低废水中氨氮含量，但膜吸收产品硫酸铵并未资源化回收，酸液回流增加真空膜脱氨单元符合。

CN108033597A公开了一种采用膜技术处理氨氮废水的工艺，其处理工艺包括pH调节、保安过滤和超滤、膜吸收、废水中和等单元，该方法有效较低了废水中氨氮浓度，但膜吸收剂用量较大，运行成本较高。

实用新型内容

为了解决上述问题，本实用新型提出一种用于高盐氨氮废水零排放处理系统，该系统采用多种膜处理单元，相互配合，不但解决了高盐氨氮废水处理问题，而且实现了零排放。

为达上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种用于高盐氨氮废水零排放处理系统，所述系统包括依次连接的膜吸收单元、软化单元、超滤单元、纳滤单元和反渗透单元；所述反渗透单元与第一套电渗析相连接，所述第一套电渗析与蒸发结晶相连接；所述纳滤单元与第二套电渗析相连接，所述第二套电渗析与双极膜相连接。

所述双极膜碱液出口与软化单元相连接，酸液出口与膜吸收单元相连接，淡水出口与第二套电渗析进水口相连接。

所述第二套电渗析淡水出口还与纳滤单元进水口相连接。

所述第一套电渗析淡水出口还与反渗透单元进水口相连接。

膜吸收单元设置为单级或者单级串联形式，用于去除氨氮。

软化单元为化学软化或离子交换树脂软化中的至少一种，化学软化硬度去除率＞85％。

超滤单元用于去除废水中悬浮物、胶体，超滤膜采用中空纤维式膜组件，膜材料为聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯或聚丙烯中的一种，超滤膜孔径为0.02-0.1μm。

纳滤单元产浓水进入第二套电渗析，产淡水进入反渗透单元进一步浓缩。

所述反渗透单元产浓水进入第一套电渗析进一步浓缩后蒸发结晶。

第一套电渗析产淡水返回反渗透单元作为进水，第二套电渗析产淡水返回纳滤单元。

和传统技术相比，本实用新型具有如下有益效果：

1、通过双极膜处理单元将高浓度硫酸钠废水制备酸碱，并充分回用到工艺中，实现高盐氨氮废水零排放工艺，并降低运行成本；

2、通过纳滤系统浓缩分盐处理，实现氯化钠、硫酸钠等一二价盐分离，进一步提高双极膜制备酸碱的纯度；

3、通过电渗析单元对纳滤浓水的进一步浓缩，提高双极膜效率，降低运行成本。

附图说明

图1为本实用新型处理装置的结构图。

图中：1-膜吸收单元；2-软化单元；3-超滤单元；4-纳滤单元；5-反渗透单元；6-第一套电渗析；7-蒸发结晶；8-第二套电渗析；9- 双极膜。

具体实施方式

为更好地说明本发明，便于理解本实用新型的技术方案，下面对本实用新型进一步详细说明。但下述的实施实例仅仅是本实用新型的简易例子，并不代表或限制本实用新型的权利保护范围，本实用新型的保护范围以权利要求书为准。

如图1所示，一种用于高盐氨氮废水零排放处理系统，该系统包括依次连接的膜吸收单元1、软化单元2、超滤单元3、纳滤单元4 和反渗透单元5；反渗透单元5与第一套电渗析6相连接，第一套电渗析6与蒸发结晶7相连接；纳滤单元4与第二套电渗析8相连接，第二套电渗析8与双极膜9相连接；

双极膜9碱液出口与软化单元2相连接，酸液出口与膜吸收单元 1相连接，淡水出口与第二套电渗析8进水口相连接。

第一套电渗析6淡水出口还与反渗透单元5进水口相连接。

第二套电渗析8淡水出口还与纳滤单元4进水口相连接。

膜吸收单元1设置为单级或者单级串联形式，用于去除氨氮；膜吸收中膜组件材质为聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯或聚丙烯中的一种，膜孔径0.08-0.2μm，两侧膜面流速0.1-1.0m/s，吸收剂为5-10％硫酸溶液，废水温度为15-45℃，氨氮去除率＞99％。

软化单元2为化学软化或离子交换树脂软化中的至少一种，化学软化试剂为石灰、氢氧化钠、碳酸钠、石灰膏中的任意一种或至少两种的组合，优选为氢氧化钠与碳酸钠组合，氢氧化钠添加量为100-800mg/L，碳酸钠添加量为150-1800mg/L，化学软化硬度去除率＞85％；

树脂软化处理为钠型强酸阳离子树脂、钠型弱酸阳离子树脂、氢型强酸阳离子树脂、氢型弱酸阳离子树脂中的任意一种或至少两种组合，优选为氢型弱酸阳离子树脂和钠型强酸阳离子树脂，钠型强酸阳离子树脂优选为001*7凝胶型树脂，氢型弱酸阳离子树脂优选为D113、 D001大孔型树脂树脂，运行流速为20-30m/h，软化出水硬度去除率＞95％。

超滤单元3用于去除废水中悬浮物、胶体，超滤膜采用中空纤维式膜组件，膜材料优选为聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯或聚丙烯中的一种，超滤膜孔径为0.02-0.1μm。

纳滤单元4产浓水进入第二套电渗析6，产淡水进入反渗透单元 5进一步浓缩。

反渗透单元5产浓水进入第一套电渗析6进一步浓缩后蒸发结晶。

第二套电渗析8产淡水返回纳滤单元4进水，第一套电渗析6产淡水返回反渗透单元5

实施例1

某工厂高盐氨氮废水pH 6.5、电导率19ms/cm、氨氮6000mg/L、钙含量630mg/L、镁含量110mg/L，采用如下方法处理该废水：

废水经预处理去除悬浮物、调节pH为10后采用膜吸收处理，膜吸收单元为二级串联形式，废水与吸收剂分别流经膜两侧，所述膜吸收中膜组件材质为聚四氟乙烯，膜孔径为0.2μm，两侧膜面流速0.5m/s，吸收剂为6％硫酸溶液，废水温度为35℃，膜吸收处理出水氨氮含量为15mg/L；

将步骤(1)处理的出水采用软化处理，软化处理包括化学软化或离子交换树脂软化处理，所述化学软化试剂为氢氧化钠与碳酸钠组合，氢氧化钠添加量为600mg/L，碳酸钠添加量为1500mg/L，化学软化出水经多介质过滤器过滤再进行树脂软化，所述软化用树脂为氢型弱酸阳离子树脂和钠型强酸阳离子树脂组合工艺，钠型强酸阳离子树脂为001*7凝胶型树脂，氢型弱酸阳离子树脂为D113大孔型树脂，运行流速为20m/h，最终树脂软化处理出水钙镁含量均为1mg/L；

将步骤(2)处理的出水采用超滤处理，目的在于去除水中悬浮物、胶体等污染物，超滤膜采用中空纤维式膜组件，膜材料优选为聚偏氟乙烯，超滤膜孔径为0.02μm，超滤出水浊度为1NTU左右；

将步骤(3)出水采用纳滤浓缩分盐处理，纳滤产水回收率为70％，纳滤浓水中主要无机盐为硫酸钠，含量约为24700mg/L，纳滤产水中无机盐主要为氯化钠，含量约为4800mg/L；

将步骤(4)分离出的纳滤产水采用反渗透处理，反渗透产水率为80％，产水回用，浓水TDS约为2.3％；

将步骤(4)纳滤浓水采用2#电渗析浓缩处理，产水率为88％，得到电渗析淡水和电渗析浓水，电渗析淡水回流至步骤(3)纳滤系统进水，电渗析浓水TDS为12.3％，输送至双极膜单元制备酸碱；

将步骤(6)处理后的电渗析浓水采用双极膜处理，制得的硫酸和氢氧化钠浓度均为8％，双极膜产水回流至步骤(6)2#电渗析进水入口，得到的硫酸返回步骤(1)用于膜吸收单元的吸收剂，氢氧化钠返回步骤(2)用做软化试剂；

步骤(5)反渗透浓水采用1#电渗析处理，产水率为80％，得到电渗析淡水和电渗析浓水，电渗析浓水TDS为11.5％；电渗析淡水回流至步骤(5)反渗透系统进水，电渗析浓进入蒸发结晶单元；

将步骤(8)处理后的电渗析浓水采用蒸发结晶处理。

实施例2

某工厂高盐氨氮废水pH 7.5、电导率20ms/cm、氨氮5000mg/L、钙含量700mg/L、镁含量120mg/L，采用如下方法处理该废水：

废水经预处理去除悬浮物、调节pH为10后采用膜吸收处理，膜吸收单元为二级串联形式，废水与吸收剂分别流经膜两侧，所述膜吸收中膜组件材质为聚四氟乙烯，膜孔径为0.2μm，两侧膜面流速 0.5m/s，吸收剂为6％硫酸溶液，废水温度为35℃，膜吸收处理出水氨氮含量为12.5mg/L；

将步骤(1)处理的出水采用软化处理，软化处理包括化学软化或离子交换树脂软化处理，所述化学软化试剂为氢氧化钠与碳酸钠组合，氢氧化钠添加量为670mg/L，碳酸钠添加量为1640mg/L，化学软化出水经多介质过滤器过滤再进行树脂软化，所述软化用树脂为氢型弱酸阳离子树脂和钠型强酸阳离子树脂组合工艺，钠型强酸阳离子树脂为001*7凝胶型树脂，氢型弱酸阳离子树脂为D113大孔型树脂，运行流速为20m/h，最终树脂软化处理出水钙镁含量均为1mg/L；

将步骤(2)处理的出水采用超滤处理，目的在于去除水中悬浮物、胶体等污染物，超滤膜采用中空纤维式膜组件，膜材料优选为聚偏氟乙烯，超滤膜孔径为0.02μm，超滤出水浊度为1NTU左右；

将步骤(3)出水采用纳滤浓缩分盐处理，纳滤产水回收率为70％，纳滤浓水中主要无机盐为硫酸钠，含量约为26000mg/L，纳滤产水中无机盐主要为氯化钠，含量约为5054.4mg/L；

将步骤(4)分离出的纳滤产水采用反渗透处理，反渗透产水率为80％，产水回用，浓水TDS约为2.4％；

将步骤(4)纳滤浓水采用2#电渗析浓缩处理，产水率为88％，得到电渗析淡水和电渗析浓水，电渗析淡水回流至步骤(3)纳滤系统进水，电渗析浓水TDS为12.9％，输送至双极膜单元制备酸碱；

将步骤(6)处理后的电渗析浓水采用双极膜处理，制得的硫酸和氢氧化钠浓度均为8％，双极膜产水回流至步骤(6)2#电渗析进水入口，得到的硫酸返回步骤(1)用于膜吸收单元的吸收剂，氢氧化钠返回步骤(2)用做软化试剂；

步骤(5)反渗透浓水采用1#电渗析处理，产水率为80％，得到电渗析淡水和电渗析浓水，电渗析浓水TDS为12.5％；电渗析淡水回流至步骤(5)反渗透系统进水，电渗析浓进入蒸发结晶单元；

将步骤(8)处理后的电渗析浓水采用蒸发结晶处理。

实施例3

某工厂高盐氨氮废水pH 7.5、电导率19 22ms/cm、氨氮6000 800mg/L、钙含量630500mg/L、镁含量110 100mg/L，采用如下方法处理该废水：

废水经预处理去除悬浮物、调节pH为10后采用膜吸收处理，膜吸收单元为二级串联形式，废水与吸收剂分别流经膜两侧，所述膜吸收中膜组件材质为聚四氟乙烯，膜孔径为0.2μm，两侧膜面流速 0.5m/s，吸收剂为7.5％硫酸溶液，废水温度为35℃，膜吸收处理出水氨氮含量为20mg/L；

将步骤(1)处理的出水采用软化处理，软化处理包括化学软化或离子交换树脂软化处理，所述化学软化试剂为氢氧化钠与碳酸钠组合，氢氧化钠添加量为480mg/L，碳酸钠添加量为1360mg/L，化学软化出水经多介质过滤器过滤再进行树脂软化，所述软化用树脂为氢型弱酸阳离子树脂和钠型强酸阳离子树脂组合工艺，钠型强酸阳离子树脂为001*7凝胶型树脂，氢型弱酸阳离子树脂为D113大孔型树脂，运行流速为20m/h，最终树脂软化处理出水钙镁含量均为1mg/L；

将步骤(2)处理的出水采用超滤处理，目的在于去除水中悬浮物、胶体等污染物，超滤膜采用中空纤维式膜组件，膜材料优选为聚偏氟乙烯，超滤膜孔径为0.02μm，超滤出水浊度为1NTU左右；

将步骤(3)出水采用纳滤浓缩分盐处理，纳滤产水回收率为70％，纳滤浓水中主要无机盐为硫酸钠，含量约为28602mg/L，纳滤产水中无机盐主要为氯化钠，含量约为5558.5mg/L；

将步骤(4)分离出的纳滤产水采用反渗透处理，反渗透产水率为80％，产水回用，浓水TDS约为2.6％；

将步骤(4)纳滤浓水采用2#电渗析浓缩处理，产水率为88％，得到电渗析淡水和电渗析浓水，电渗析淡水回流至步骤(3)纳滤系统进水，电渗析浓水TDS为13.9％，输送至双极膜单元制备酸碱；

将步骤(6)处理后的电渗析浓水采用双极膜处理，制得的硫酸和氢氧化钠浓度均为8％，双极膜产水回流至步骤(6)2#电渗析进水入口，得到的硫酸返回步骤(1)用于膜吸收单元的吸收剂，氢氧化钠返回步骤(2)用做软化试剂；

步骤(5)反渗透浓水采用1#电渗析处理，产水率为80％，得到电渗析淡水和电渗析浓水，电渗析浓水TDS为13.2％；电渗析淡水回流至步骤(5)反渗透系统进水，电渗析浓进入蒸发结晶单元；

将步骤(8)处理后的电渗析浓水采用蒸发结晶处理。

实施例4

某工厂高盐氨氮废水pH 8、电导率12ms/cm、氨氮4800mg/L、钙含量600mg/L、镁含量120mg/L，采用如下方法处理该废水：

废水经预处理去除悬浮物、调节pH为10后采用膜吸收处理，膜吸收单元为二级串联形式，废水与吸收剂分别流经膜两侧，所述膜吸收中膜组件材质为聚四氟乙烯，膜孔径为0.2μm，两侧膜面流速 0.5m/s，吸收剂为6％硫酸溶液，废水温度为35℃，膜吸收处理出水氨氮含量为11mg/L；

将步骤(1)处理的出水采用软化处理，软化处理包括化学软化或离子交换树脂软化处理，所述化学软化试剂为氢氧化钠与碳酸钠组合，氢氧化钠添加量为570mg/L，碳酸钠添加量为1640mg/L，化学软化出水经多介质过滤器过滤再进行树脂软化，所述软化用树脂为氢型弱酸阳离子树脂和钠型强酸阳离子树脂组合工艺，钠型强酸阳离子树脂为001*7凝胶型树脂，氢型弱酸阳离子树脂为D113大孔型树脂，运行流速为20m/h，最终树脂软化处理出水钙镁含量均为1mg/L；

将步骤(2)处理的出水采用超滤处理，目的在于去除水中悬浮物、胶体等污染物，超滤膜采用中空纤维式膜组件，膜材料优选为聚偏氟乙烯，超滤膜孔径为0.02μm，超滤出水浊度为1NTU左右；

将步骤(3)出水采用纳滤浓缩分盐处理，纳滤产水回收率为80％，纳滤浓水中主要无机盐为硫酸钠，含量约为23600mg/L，纳滤产水中无机盐主要为氯化钠，含量约为3031mg/L；

将步骤(4)分离出的纳滤产水采用反渗透处理，反渗透产水率为80％，产水回用，浓水TDS约为1.5％；

将步骤(4)纳滤浓水采用2#电渗析浓缩处理，产水率为88％，得到电渗析淡水和电渗析浓水，电渗析淡水回流至步骤(3)纳滤系统进水，电渗析浓水TDS为12％，输送至双极膜单元制备酸碱；

将步骤(6)处理后的电渗析浓水采用双极膜处理，制得的硫酸和氢氧化钠浓度均为8％，双极膜产水回流至步骤(6)2#电渗析进水入口，得到的硫酸返回步骤(1)用于膜吸收单元的吸收剂，氢氧化钠返回步骤(2)用做软化试剂；

步骤(5)反渗透浓水采用1#电渗析处理，产水率为88％，得到电渗析淡水和电渗析浓水，电渗析浓水TDS为12.5％；电渗析淡水回流至步骤(5)反渗透系统进水，电渗析浓进入蒸发结晶单元；

将步骤(8)处理后的电渗析浓水采用蒸发结晶处理。

申请人声明，本实用新型通过上述实施例来说明本实用新型的详细工艺设备和工艺流程，但本实用新型并不局限于上述详细工艺设备和工艺流程，即不意味着本实用新型必须依赖上述详细工艺设备和工艺流程才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本实用新型的任何改进，对本实用新型产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本实用新型的保护范围和公开范围之内。

Claims (10)

1.一种用于高盐氨氮废水零排放处理系统，其特征在于，所述系统包括依次连接的膜吸收单元（1）、软化单元（2）、超滤单元（3）、纳滤单元（4）和反渗透单元（5）；所述反渗透单元（5）与第一套电渗析（6）相连接，所述第一套电渗析（6）与蒸发结晶（7）相连接；

所述纳滤单元（4）与第二套电渗析（8）相连接，所述第二套电渗析（8）与双极膜（9）相连接。

2.如权利要求1所述的处理系统，其特征在于，所述双极膜（9）碱液出口与软化单元（2）相连接，酸液出口与膜吸收单元（1）相连接，淡水出口与第二套电渗析（8）进水口相连接。

3.如权利要求2所述的处理系统，其特征在于，所述第二套电渗析（8）淡水出口还与纳滤单元（4）进水口相连接。

4.如权利要求1所述的处理系统，其特征在于，所述第一套电渗析（6）淡水出口还与反渗透单元（5）进水口相连接。

5.如权利要求4所述的处理系统，其特征在于，膜吸收单元（1）设置为单级或者单级串联形式，用于去除氨氮。

6.如权利要求5所述的处理系统，其特征在于，软化单元（2）为化学软化或离子交换树脂软化中的至少一种，化学软化硬度去除率＞85%，树脂软化处理去除率＞95%。

7.如权利要求6所述的处理系统，其特征在于，超滤单元（3）用于去除废水中悬浮物、胶体，超滤膜采用中空纤维式膜组件，膜材料为聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯或聚丙烯中的一种，超滤膜孔径为0.02-0.1μm。

8.如权利要求7所述的处理系统，其特征在于，纳滤单元（4）产浓水进入第二套电渗析（8），产淡水进入反渗透单元（5）进一步浓缩。

9.如权利要求8所述的处理系统，其特征在于，所述反渗透单元（5）产浓水进入第一套电渗析（6）进一步浓缩后蒸发结晶。

10.如权利要求9所述的处理系统，其特征在于，第一套电渗析（6）产淡水返回反渗透单元（5）作为进水，第二套电渗析（8）产淡水返回纳滤单元（4）。

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