多級電滲析技術(shù)處理氨氮廢水工藝的研究

余士明，羅時(shí)華，劉善培，朱書奎，粟學(xué)俐＊

（1.湖北凱龍楚興化工集團(tuán)有限公司，湖北 荊門 431913；2.荊楚理工學(xué)院，湖北 荊門 448000；3.中國地質(zhì)大學(xué)（武漢），湖北 武漢 430074）

0 引言

工業(yè)廢水種類繁多，有些廢水毒性大、降解難，需采用特定的處理方法，才能達(dá)到國家排放標(biāo)準(zhǔn)。氨是重要的工業(yè)原料，氨氮工業(yè)廢水的處理具有環(huán)境與經(jīng)濟(jì)雙重效益。隨著國家經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，氨氮廢水的產(chǎn)生量與日俱增。氨氮廢水主要來源于食品、化工、養(yǎng)殖、制藥、垃圾填埋等領(lǐng)域，大量氨氮廢水的排放加劇了水體富營養(yǎng)化，給環(huán)境造成巨大傷害。國家對生態(tài)環(huán)境保護(hù)越來越重視，對工業(yè)污水排放控制指標(biāo)力度不斷加強(qiáng)，研究解決含氨氮工業(yè)廢水的處理及循環(huán)利用工藝技術(shù)勢在必行。工業(yè)氨氮廢水處理工藝有物理工藝、化學(xué)工藝和生物工藝。常用吹脫法、離子交換法、膜處理法、化學(xué)沉淀和化學(xué)氧化技術(shù)等[1-6]。本文探討了多級電滲析技術(shù)在氨氮廢水處理中的應(yīng)用，避免處理效率低、能耗高、易產(chǎn)生二次污染等問題。

1 膜處理法

主要有反滲透技術(shù)、電滲析技術(shù)、氣態(tài)膜法。反滲透技術(shù)處理氨氮廢水，主要是利用了溶液滲透壓的壓力作用，以及半透膜對溶質(zhì)的選擇性達(dá)到分離的目的，無污染，能耗較低，操作較簡便。電滲析技術(shù)處理氨氮廢水時(shí)，需要設(shè)置外加直流電場，在此過程中主要利用了離子交換膜的選擇透性特點(diǎn)達(dá)到分離的目的。氣態(tài)膜法脫氨主要利用氣液平衡從水中分離氨的方法，比較省電，該方法可以有效回收氨氣。其原理為疏水性微孔膜（常用聚丙烯膜、聚四氟乙烯膜）將氨氮廢水和吸收液分隔開，通過調(diào)節(jié)廢水的pH值，使NH3揮發(fā)并被吸收液吸收。

2 電滲析技術(shù)處理氨氮廢水工藝

采用多級多相膜組合工藝，電滲析技術(shù)處理氨氮廢水工藝流程如圖1。

本工藝的特點(diǎn)：①電滲析技術(shù)處理硝酸銨冷凝液廢水新工藝，電滲析過程無相變，動力耗電較低。電滲析運(yùn)行時(shí)，工藝過程潔凈，對環(huán)境基本無污染。既可將廢水中的硝酸銨濃縮回收到生產(chǎn)系統(tǒng)，同時(shí)又使冷凝液廢水實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放，可實(shí)現(xiàn)盈利，經(jīng)濟(jì)效益顯著；②預(yù)處理工藝簡便，系統(tǒng)工藝流程短，自動化程度高，設(shè)備經(jīng)久耐用，且操作維修方便。硝酸銨廢水治理方案由預(yù)處理部分、電滲析濃縮脫鹽部分組成。預(yù)處理部分多種膜分離工藝先將廢水中含有的顆粒物等雜質(zhì)去除，再通過對廢水溶液的調(diào)整（加稀硝酸中和游離氨，或者采用脫氣裝置將水體中的游離氨吹脫出來），將水體中的氨全部轉(zhuǎn)化為硝酸銨，以便用特種電驅(qū)動膜分離設(shè)備濃縮硝酸銨。硝酸銨廢水經(jīng)過濾、冷卻、中和等預(yù)處理，其水質(zhì)符合電滲析系統(tǒng)的進(jìn)水要求：SS：≤5mg/L；進(jìn)水總含鐵量≤0.3mg/L；進(jìn)水總含錳量≤0.1mg/L；不含浮油；pH：2~13；溫度：5~40℃；SDI≤5；③電滲析工藝由多級多段的電滲析裝置先串聯(lián)再并聯(lián)而成，廢水經(jīng)多級多段電滲析工藝處理后，分為濃水和淡水兩股，濃水中的硝酸銨百分質(zhì)量濃度可達(dá)10%左右，可以進(jìn)入硝酸銨生產(chǎn)系統(tǒng)蒸濃，得到硝酸銨產(chǎn)品；淡水濃度達(dá)到氨氮≤15mg/L。電滲析處理后，再采用反滲透處理工藝，使水質(zhì)進(jìn)一步濃縮后淡化，達(dá)到處理指標(biāo)；④污水處理系統(tǒng)采用多節(jié)點(diǎn)水質(zhì)在線監(jiān)測可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)反饋并進(jìn)行自動調(diào)整，有效適應(yīng)水質(zhì)水量的波動，可實(shí)現(xiàn)水質(zhì)在線監(jiān)測，及時(shí)進(jìn)行調(diào)整，處理彈性大。水質(zhì)在線監(jiān)測系統(tǒng)的應(yīng)用，可實(shí)現(xiàn)自動監(jiān)測水質(zhì)動態(tài)數(shù)據(jù)，不達(dá)標(biāo)水質(zhì)自動報(bào)警功能，并將大數(shù)據(jù)上傳至省環(huán)境監(jiān)測平臺。

3 結(jié)語

本研究采用電滲析方法，較其它分離、提取方法，電滲析技術(shù)具有十分突出的優(yōu)勢。工程采用先進(jìn)的處理工藝，確保廢水中有價(jià)值的成分得到有效的濃縮，并確保外排水穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放或回用。通過研究對比，水質(zhì)符合國家排放標(biāo)準(zhǔn)。

表1 多級電滲析技術(shù)處理污水排放數(shù)據(jù)

氨氮 2-4g/L 5-10mg/L溫度 70-80℃ /pH 11-12 6-9

采用多級電滲析和反滲透聯(lián)合處理工藝，大大提高去除效率，脫鹽率達(dá)98%以上。進(jìn)水水質(zhì)氨氮含量為2-4g/L，經(jīng)電滲析處理后氨氮降為15mg/L，再經(jīng)反滲透處理后氨氮降為5-10mg/L，除鹽率高達(dá)99%，原水回收率達(dá)到65%～80%。本工藝流程短，操作簡單，易于機(jī)械化和自動化控制。電滲析過程無相變，可以避免離子交換樹脂飽和失效。用清潔能源電力來將水中離解的離子遷移濃縮，耗電低。常溫處理，對產(chǎn)品性能影響小，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。不用酸、堿頻繁再生，不需要加入其它藥劑，無污染，可實(shí)現(xiàn)零排放。同時(shí)，采用多節(jié)點(diǎn)水質(zhì)在線監(jiān)測，可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)反饋并進(jìn)行自動調(diào)整。