氯化銨廢水的現(xiàn)行處理技術分析

康為清　郭鵬飛　馮佳肴　韓銳暄

摘要：氯化銨廢水來源多，危害大，其處理是一項難度較大的工作。如果沒有采取合理措施處理，直接排放，勢必會破壞環(huán)境，造成巨大危害。目前我國氯化銨廢水量不斷增多，這加大了氯化銨廢水處理難度和經濟投入，如果未采取合理技術處理，將會對生態(tài)環(huán)境造成嚴重破壞，可見，加強對氯化銨廢水處理技術的探討意義重大。以氯化銨廢水的危害性作為切入點，分析了影響氯化銨廢水處理的主要因素，最終對氯化銨廢水處理常用的技術進行了總結，希望文中內容對相關工作人員可以有所幫助，降低氯化銨廢水的危害。

關鍵詞：氯化銨廢水? 電滲析? 膜分離? 氯離子

Analysis of Current Treatment Technology for Ammonium Chloride Wastewater

KANG Weiqing? GUO Pengfei? FENG Jiayao? HAN Ruixuan

（China Qiyuan Engineering Corporation， Xi'an， Shaanxi Province， 710018 China）

Abstract： Ammonium chloride wastewater has many sources and great harm， so its treatment is a difficult work. If no reasonable measures are taken to deal with it and directly discharge it， it is bound to damage the environment and cause great harm. At present， the amount of ammonium chloride wastewater in China is increasing， which increases the difficulty and economic investment of ammonium chloride wastewater treatment. If reasonable technology is not taken to deal with it， it will cause serious damage to the ecological environment， so it can be seen that it is of great significance to strengthen the discussion on ammonium chloride wastewater treatment technology. This paper takes the harm of ammonium chloride wastewater as the starting point， analyzes the main factors affecting the treatment of ammonium chloride wastewater， and finally summarizes the commonly-used techniques in the treatment of ammonium chloride wastewater， hoping that the content in this paper can be helpful to the relevant staff to reduce the harm of ammonium chloride wastewater.

Key Words： Ammonium chloride wastewater; Electrodialysis; Membrane separation; Chloride ion

水污染會影響人們生活質量，工業(yè)廢水是廢水的主要來源，占比大，而且逐年呈上升趨勢。為了改善水環(huán)境，避免大量氯化銨廢水破壞生態(tài)環(huán)境，需要從實際情況入手，加強對氯化銨廢水處理技術的探討。

1 氯化銨廢水的危害性

氯化銨廢水主要來自稀土生產和化肥工業(yè)生產作業(yè)，通過對氯化銨廢水進行分析可以發(fā)現(xiàn)，其中存在大量氯離子和氨氮離子，如果直接排放，勢必會對環(huán)境造成污染，具體污染主要體現(xiàn)在以下幾個方面。

1.1 改變土壤酸堿性

排放氯化銨廢水，會導致土壤內氯離子含量不斷增多，而氯離子的增多，會導致土壤酸性提高，致使土壤內顆粒構成發(fā)生改變，降低土壤pH值。通過對我國農業(yè)的發(fā)展情況進行分析來看，玉米、小麥、水稻等多種農作物在生長過程中對氯離子都十分敏感，如果土壤內氯離子含量過高，將會降低農作物產量，情況嚴重時會發(fā)生絕產現(xiàn)象^[1]。氯化銨是一種強酸弱堿鹽，隨著土壤內氯化銨含量的升高，土壤pH值降低，會對種植在土壤上的農作物生長及最終產量，造成不良影響。

1.2 污染水源

若氯化銨廢水未經處理達標直接排放，隨著時間推移，氯化銨進入地下后，進而流入周圍河流和經層地下水。氯化銨廢水內含有大量N元素，藻類生物和植株會由于水體內含有豐富N元素而快速繁殖，導致水體內氧氣快速減少，水體溶解氧平衡被打破，致使水體內生物大量死亡。此外，氯化銨廢水也會污染地下水，破壞飲用水源，危及人們身體健康^[2]。

1.3 腐蝕建筑

排放氯化銨廢水對建筑工程會造成一定危害，這主要是由于氯化銨廢水會腐蝕混凝土，遭受腐蝕的建筑工程會出現(xiàn)孔洞，破壞建筑工程外觀，蝕銹建筑物基礎，降低建筑工程結構穩(wěn)定性。氯離子具有很強滲透性，其順著混凝土表面進入內部，會腐蝕鋼筋。

1.4 危害人體健康

氯化銨廢水中的氨氮在水中受微生物影響，最終會轉變?yōu)橄鯌B(tài)氮和亞硝態(tài)氮，一旦進入人體，輕則會引起高鐵血紅蛋白病，情況嚴重時會引起致癌、致突變、致畸等，對人健康會產生巨大危害。

2 影響氯化銨廢水處理的主要因素

2.1 時間因素

處理氯化銨廢水期間，無論采取何種處理技術，從理論上來說，處理時間越長，處理效果越好。但是從實際情況來看，需要綜合考慮經濟效益和效率，在實際處理時，要盡量縮短氯化銨廢水時間。進行氯化銨廢水處理時，要全面結合不同處理技術特點繪制處理氯化銨廢水時間與氯離子濃度曲線，分析確定最佳處理時間^[3]。具體處理時，初步處理時間可以通過6 0min、120 min、180 min等等確定，然后利用內插法，縮短氯化銨廢水處理時間，最終確定最佳處理時間，在保證處理效果能夠達到要求基礎上，提高處理效率和經濟效益。

2.2溫度因素

水溫和環(huán)境溫度都會對氯化銨廢水處理效果造成影響。通常來說，氯化銨廢水處理時，水溫不宜過高，這主要是由于過高水溫會加大能量消耗量，降低經濟效益，且銨離子在一定溫度下會少量分解為氨氣。從我國氯化銨廢水處理情況來看，多數企業(yè)都會選擇在10～40 ℃開展處理作業(yè)。針對處理溫度來說，應當按照氯化銨廢水體積、濃度等各項參數，完成篩選工作。開展氯化銨廢水處理前，要確定氯離子濃度，氯化銨廢水處理溫度隨著氯化銨廢水濃度增高而升高，提高處理效率，改善處理效果^[4]。因此，應當繪制氯化銨廢水氯離子去除率和處理溫度曲線圖，做好定量化記錄，完成相應分析工作。

2.3壓力因素

若在氯化銨廢水處理時采用膜分離技術，為了提高處理效果，壓力應當控制在0.2～0.8 MPa之間。膜分離技術利用高分子分離膜的化學和物理性質，可以選擇性通過不同離子。具體處理時，可以通過試驗對比方式，測試不同處理壓力，繪制不同處理壓力下處理氯離子濃度曲線圖，確認氯化銨廢水處理參數，明確最佳處理壓力^[5]。

3 氯化銨廢水處理常用的技術

3.1 電滲析技術的應用

電滲析技術在具體應用過程中就是在直流電場作用下，利用電位差產生的推動力，依據離子交換膜選擇透過性，從溶液中將電解質分離出來，完成對溶液的處理，實現(xiàn)溶液淡化、精制、鈍化，完成氯化銨廢水處理。經過較長時間的應用，目前電滲析技術已經十分成熟，該項技術已經被廣泛應用在工業(yè)廢水處理中。而且隨著人們對該項技術研究的深入，應用范圍不斷擴大。同時，電滲析組合工藝的出現(xiàn)與應用，為電滲析技術的發(fā)展帶來了新前景。在氯化銨廢水處理中，采用電滲析技術，能夠濃縮氯離子，最終達到處理氯化銨廢水目的。

通過對以往工作經驗進行總結可以確定，在進行廢水中的氯化銨處理時，采用電滲析技術，能夠使原質量分數為6%的氯化銨提高到13%，這能夠大幅度降低處理后廢水中氯化銨含量，減小氯化銨廢水對生態(tài)環(huán)境的破壞。

需要注意的是，采取電滲析技術處理氯化銨廢水時，難以準確把握處理期間的各項參數，控制起來難度較大，參數控制不合理，會影響處理效果^[6]。例如：實際處理工作開展時，難以獲取最佳電流強度，難以確定最佳運行參數，這都會對氯化銨廢水處理效果造成影響。流量、電流強度、進口濃度對于氯化銨廢水處理效果的影響控制起來難度較大。從實際情況來看，處理流量小，會導致處理費用大幅度升高，經濟性差，而當流量過大時，具體處理效果相對較差。在選擇電流強度和進口濃度時，為了提高氯化銨廢水處理效果，應當盡量讓進口濃度保持穩(wěn)定狀態(tài)，避免進口濃度發(fā)生波動，否則可能導致氯化銨廢水處理效果不達標。電流強度的選擇一般采用經驗值，通常來說采用強度在70 A左右電流。

未來人們在采用電滲析技術進行氯化銨廢水處理時，需要進一步加強對電滲析技術探討，分析影響氯化銨廢水處理效果各項參數，探索平衡點，提高電滲析技術的經濟性和有效性，通過對電滲析技術的合理應用，做好氯化銨廢水處理工作。

3.2 蒸汽機械再壓縮（MVR）技術與雙效蒸發(fā)系統(tǒng)的應用

3.2.1 系統(tǒng)概述

蒸汽機械再壓縮技術（Mechanical Vapor Recompression，MVR），其原理是通過對高能效蒸汽壓縮機對蒸發(fā)器產生的二次蒸汽進行壓縮，將電能轉變?yōu)闊崮埽ㄟ^這一方式能夠大幅度提高蒸汽的焓。二次蒸汽熱能在提高后，被輸送到蒸發(fā)器內，進一步加熱產生二次蒸汽，可以循環(huán)采用二次蒸汽具有的熱能。當系統(tǒng)穩(wěn)定運行時，不需要從外部加入生蒸汽，這可以充分利用二次蒸汽潛熱，可以達到節(jié)約能源作用。

在氯化銨廢水處理期間，采取雙效強制循環(huán)蒸發(fā)器，利用二效同時蒸發(fā)，能夠充分利用二次蒸汽，采取這一方式處理，一方面能夠降低能耗，另一方面也可以減少供熱設施建設的投資。氯化銨廢水處理中采用的雙效強制蒸發(fā)器，通過外部方式進行加熱處理，采用強制循環(huán)與真空負壓方式，濃縮比重大、蒸發(fā)速度快^[7]。

在工業(yè)生產期間產生的氯化銨廢水內會含有不同類型的有機物，含量大，在進行蒸發(fā)濃縮期間，受氯化銨廢水內不同組分、周圍因素影響，可能會產生新的有機物，而且由于這些有機分子往往質量大，粘度高，會導致蒸發(fā)濃縮期間，蒸發(fā)溫度不斷提高。

在氯化銨廢水處理期間，若單獨應用MVR開展蒸發(fā)濃縮作業(yè)，實際作業(yè)開展時，需要采用2臺，甚至多臺壓縮機，采取串聯(lián)方式應用，而這不僅提高氯化銨廢水處理過程電量消耗，而且還會提高設備建設投資成本。若只應用雙效蒸發(fā)工藝，在進行氯化銨廢水處理時，蒸發(fā)時間長、消耗蒸汽量大，產生的有機物會增多，溶液黏度會加大，這也提高分離氯化銨難度，后續(xù)處理作業(yè)開展時，也面臨著較大困難。

因此，采用MVR與雙效蒸發(fā)相結合，先采用MVR對廢水進行蒸發(fā)濃縮，再采用雙效強制循環(huán)蒸發(fā)器進行結晶除鹽，從而使上述問題得到解決。相比于雙效蒸發(fā)，MVR在運行期間不會消耗蒸汽，但會提高電量消耗量。當廢水在MVR中濃縮至一定濃度，為避免蒸發(fā)溫度上升導致MVR電耗和設備費用增加，將濃縮后廢水轉移至雙效蒸發(fā)繼續(xù)處理，因雙效蒸發(fā)采用真空負壓，蒸發(fā)溫度上升對其能耗影響要低于MVR。同時由于廢水已經得到提前濃縮，雙效蒸發(fā)設備的處理能力可降低，從而減少設備投資。在這一組合工藝下，不僅可以降低氯化銨廢水處理的運行成本，而且也能夠大幅度減少配套蒸汽供熱裝置的規(guī)模，一舉兩得。采取上述方式進行氯化銨廢水處理作業(yè)，產生的剩余物較少，這為后期無害化處理營造了良好條件^[8]。

3.2.2 工藝流程

溫度在95～105 ℃的氯化銨廢水進入MVR系統(tǒng)中，在MVR系統(tǒng)，通過換熱、蒸發(fā)、分離等各項操作，蒸發(fā)出一部分水分，從而使物流可以處于飽和狀態(tài)，析出一定量結晶。物流進入結晶器內，在結晶器內隨著溫度降低，晶體顆粒會不斷加大，再進入離心機固液分離。完成分離處理后，氯化銨可以再次利用，具有一定經濟效益，而母液會進入雙蒸發(fā)系統(tǒng)，通過加熱處理，能夠蒸發(fā)出一定水分，待物流達到要求后，將物流輸入離心機，利用離心機處理，從而實現(xiàn)固液分離。分離出的固體氯化銨可以出售，而液體則進入下一道工序，采取無害方式處理，具體處理作業(yè)的工藝流程如圖1所示。

3.3 反滲透膜分離技術

反滲透膜技術目前被廣泛應用于處理工業(yè)廢水、制備純水、淡化海水等多個方面，而隨著人們對該項技術應用的深入，該項技術越發(fā)成熟?，F(xiàn)階段，以高分子分離膜作為代表的膜分離技術，其作為一種新型流體分離單元操作，近十年來取得了不錯的效果。我國在反滲透領域的研究與國外發(fā)達國家相比相距并不大，但是，從整體情況來看，受基礎工業(yè)條件和原材料約束，導致所生產膜元件性能差，生產成本低，整體發(fā)展速度相對緩慢。反滲透膜技術在具體應用時，就是將兩種濃度不同的溶液放置在膜兩側，在溶液濃度較高一側給予一個大于滲透壓的外壓，此時會發(fā)生滲透逆行現(xiàn)象，水分子會從高濃度一側通過膜進入低濃度一側，這會導致高濃度溶液的濃度變得更高，從而分離溶液內溶質與水分。

在氯化銨廢水處理采用反滲透膜技術，主要應用在生產碳酸鉀化肥生產作業(yè)期間產生的氯化銨廢水中。針對濃度一定的氯化銨廢水來說，在運行時間相同情況下，隨著操作壓力加大，氯化銨廢水脫鹽率會提高，而且會增加產水率。針對濃度不同的氯化銨廢水來說，采用反滲透膜技術進行處理，脫鹽率通常都可以超過97%。但是實際處理期間，產水率會發(fā)生較大程度變化，最低產水率僅有8.88%，而最高產水率則可以達到40.33%。在氯化銨廢水處理期間，采取反滲透膜處理技術，如果氯化銨廢水質量濃度未達到60 g/L，從技術來說是可行的，針對質量濃度低于0.3 g/L的氯化銨溶液，在對其進行處理時，可以采用低壓反滲透濃縮，經處理后得到的軟水，可以循環(huán)應用。對于質量濃度為5 g/L的氯化銨溶液，在處理時可以采取中壓反滲透濃縮。氯化銨廢水處理后，可以排放，但是無法作為軟水應用。針對質量濃度為30 g/L的氯化銨溶液，在對其進行處理時，可以利用高壓反滲透濃縮方式，使其質量濃度提高到60 g/L，如果繼續(xù)濃縮，則需要進一步提高壓力，會消耗大量能量，經濟效益差。

由此可見，采用反滲透膜技術進行氯化銨廢水處理時，如果氯化銨濃度較低，則可以取得較高經濟效益，而如果濃度較高，采取反滲透膜技術處理，由于消耗的能量大，成本高，應用效果相對較差，不宜使用。同時，需要相關工作人員注意的是，反滲透膜組件在投入應用后，長時間運行，會遭受污染，難以沖洗。例如：在膜組件上會聚集有機物和微量鹽分結垢，這會破壞膜組件性能，會影響氯化銨廢水處理效果。因此，在實際作業(yè)開展時，要采用化學藥品清洗，使反滲透膜組件性能得以恢復，這會提高生產成本。期待未來人們在采用反滲透膜技術時，加強對膜材料開發(fā)，研發(fā)耐污染、高效率的膜，使其更加適合應用在氯化銨廢水處理作業(yè)中。

4 結語

氯化銨廢水危害巨大，為了減小氯化銨廢水的危害性，相關領域技術人員應當加強對氯化銨廢水處理技術的分析，通過對合理技術的應用，能夠提高處理效率，保證經過處理后的氯化銨廢水能夠達到排放標準，避免由于排放氯化銨廢水而對生態(tài)環(huán)境造成嚴重污染。本次分析主要以現(xiàn)有氯化銨廢水處理技術為基礎進行探討，實際探討受經濟性等因素的影響較大，這也影響氯化銨廢水處理技術應用效果的關鍵，在未來研究期間，需要提高對經濟性、技術先進性的探討，能否研究出高性能、去污能力強的膜材料，也是相關工作人員需要重點探討等內容，只有不斷分析，總結工作經驗，才能保證最終采用保證采用的氯化銨廢水處理技術能夠達到應用要求。

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