[发明专利]利用膜分离技术处理低浓度含氨废水的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种低浓度含氨废水的处理方法，特别指以膜分离技术为核心处理单元的技术方法，属于水处理技术领域。

背景技术

含氨废水大部分来源于大型化工生产的工艺环节之中，典型的行业，例如在过硫酸盐的生产工艺之中就会产生大量的含氨废水。过硫酸盐，又称过二硫酸盐，包括锂、钠、钾、铷、铯、铵、锰、钙、锶、钡等过硫酸盐。其中，用途较为广泛，并且形成工业生产规模的是钠、钾、铵三种过硫酸盐，统称为碱金属过硫酸盐。过硫酸盐主要用于合成树脂、合成纤维、合成工业橡胶的聚合引发剂，还用于染料、食物保存、金属氧化表面处理、漂白、照相、蓄电池、油脂脱色、制糖等工业部门。

过硫酸盐的生产方法基本分为电解法和化学法，目前两种方法均有使用，电解法生产过硫酸铵已经取得了较好的效果，而其他过硫酸盐的生产既可以使用电解法，又可以使用化学法。电解法设备复杂、投资大、电耗大、产品中杂质较多，但成本较低。而化学法工艺简单、操作稳定、投资少。

电解法生产过硫酸铵的一般生产工艺为：工业硫酸用水稀释后进入电解槽的阴极室，从阳极室流出的阴极液进入中和器，在这里硫酸与氨水中和形成微碱性的硫酸铵溶液，并除去其中的杂质，此溶液与从结晶器中流出的回收母液混合作为阳极进料液进入电解槽的阳极室进行电解，得到含有过硫酸铵的电解液，经浓缩器送入结晶器中，经离心分离，固体作为成品，母液循环使用。其中阴极进料组成为硫酸，阳极进料组成为过硫酸铵、硫酸铵、硫酸。

化学法生产过硫酸盐的一般生产工艺为：用过硫酸铵与其对应氢氧化物的复分解反应生产。基本反应原理如下：

（M为碱金属）

本方法是放热反应，并生成氨气，而生成的过硫酸盐由于热敏感性大，容易分解而失去活性氧，为避免发生此种情况，温度需保持在40～50℃。工艺流程如图1所示。工艺中一般加入冷却器作为降温的元件，冷却器的使用过程中，产生的大量冷凝水中就会含有一定浓度的氨。

另外，例如冶炼行业的冶炼废水，催化剂生产工艺中产生的含氨废水等等一些化工行业，都会产大量的含氨废水。

一般的传统含氨废水的处理方法有蒸发、吹脱、生物处理等，但这些工艺均具有相当大的局限性，如CN99116665.5使用蒸发法处理含氨废水，在一定的真空度下在蒸发釜中对含氨废水进行蒸煮，将蒸煮产生的氨气通过水进行吸收成氨水，本方法适合一般的成分复杂的含氨废水，可以起到回收氨的目的，但是其巨大的能耗是该方法的最大问题，而且并不适合过硫酸盐生产工艺中的冷凝含氨废水；吹脱工艺是利用空气或蒸汽将氨以气体形式带出并回收利用，吹脱法处理含氨废水技术已经非常成熟，如ZL90107237.0使用单塔汽提处理炼油厂含氨废水，这种技术手段对处理浓含氨废水，特别是当水量较小的条件下，在经济上较为合适，而水量较大且氨含量较低时，该处理方式将耗费大量的能量，经济性差，并不适合应用；对于低浓度的含氨废水也可以用传统的生物处理方法，但由于处理后的水质反而变得复杂，无法实现氨组分的回收利用，造成不必要的浪费。

综上所述，传统的技术方法均存在一定的弊端，或能耗较大、或经济性差、或无法达到资源回收的目的，因此本发明提出了一种处理含氨废水的膜浓缩回收方法，以克服现有技术中存在的缺陷。

膜分离是在20世纪初出现，20世纪60年代后迅速崛起的一种新型分离技术。因膜分离技术由于兼有分离、浓缩、纯化和精制的功能，又有高效、节能、环保、分子级过滤及过滤过程简单、易于控制等特征，目前已广泛应用于食品、医药、生物、环保、化工、冶金、能源、石油、水处理、电子、仿生等领域，产生了巨大的经济效益和社会效益，已成为当今分离科学中最重要的手段之一。目前，常用的膜分离技术主要有微滤、超滤、纳滤、反渗透以及气体分离等。

超滤膜可以去除大颗粒分子物质，在水处理中经常被加以应用，例如目前非常成熟的MBR技术就是非常典型的代表，将超滤膜直接浸入生化池中，利用膜的分离特性直接使生化过后的水达标排放，代替传统生物水处理中的二沉池。