[发明专利]一种用集成膜技术处理硝酸铵废水的方法

说明书

技术领域

本发明属于废水处理领域，具体涉及一种用集成膜技术处理硝酸铵废水的方法。

背景技术

目前处理硝酸铵废水主要有以下几种：吹脱法、生化法、离子交换法和电渗析法等。吹脱法则需要加化学药剂调节pH值，且吹脱后废水中铵盐残留量过高，还有对大气的二次污染等问题。生化法是将废水收集至生化池中，用细菌将铵盐分解，最后形成氮气。在生化反应过程中，需要加入碳源和菌种，并且当水中铵盐浓度稍高，即氨氮达到500mg/L时，菌种就会死亡，无法进行生化反应。离子交换法是用离子交换树脂吸附硝酸铵，但再生操作频繁，还要处理清洗水，不太方便。电渗析法能将废水中的大部分硝酸铵回收，但是处理后，水中残留的氨氮浓度还太高，不能达到2011年颁布国家环保要求的水中氨氮10mg/L和总氮≤30mg/L的指标。既不能排放也无法回用，给生产企业造成了很大的困扰。

电渗析是在脱盐领域使用了几十年的老技术，不少研究者发现电渗析器在水中离子少的情况下，会在离子交换膜间发生水解离反应，水解离成H⁺和OH^—离子，用来补充水中的离子，它们成为电荷的载体，这种反应称之为极化反应。电渗析器极化反应发生后，会消耗大量的电能，导致电渗析器的工作效率降低，出水水质下降，耗能增加，因此一般电渗析器制得纯水的电导率不高，因此现在脱盐领域内电渗析技术已逐步被反渗透技术所取代。但在处理硝酸铵废水的领域内，电渗析技术与其他方法相比仍然占绝对优势。

电渗析技术处理废水时，在多级串联的电渗析器末段，由于水中的大部分硝酸铵，即导电离子已经被脱除，水中导电离子很少，就极易发生极化反应。这样使得水中的硝酸铵脱除不完全，不能达到国家环保要求，另外电渗析器膜的密封手段较简单，主要靠膜与膜之间的弹性密封，工作一段时间后，不同膜收缩膨胀不均匀，导致电渗析器膜堆变形，膜间串水，浓水室溶液串流到淡水室溶液，使出水水质变差，这些都是其难以克服的缺点。

反渗透是近几十年内发展起来的膜分离技术，已在海水和苦咸水淡化、大型锅炉补给水处理方面得到广泛应用，也用于乳品和果汁及生物和生化制剂的分离和浓缩方面，以及饮用水和高纯水的制备方面。近年来反渗透技术也在废水处理领域内得到应用，但有人尝试将反渗透技术应用于硝酸铵废水处理时，发现反渗透膜对硝酸铵的透过率很高。据文献介绍，反渗透膜对NH₄⁺离子的去除率为70～90%，对NO₃^—离子的去除率为50～75%。也就是说反渗透膜对NH₄⁺离子的透过率10～30%，对NO₃^—离子的透过率为25～50%。这与反渗透膜对NaCl的去除率为99%相比，这给要实现全部脱除硝酸铵的废水处理的工程带来很大的困难，使得我国至今没有反渗透应用于处理硝酸铵废水的先例。

我国发明专利ZL200910177557.1公开了一种回收氨氮废水用的电去离子方法及装置，回收硝酸铵废水的工程实例表明，电去离子装置更适应于较低浓度的硝酸铵废水处理，而在高浓度硝酸铵废水浓缩方面，从浓缩效果看，反渗透技术较适合。

另外目前电渗析技术处理硝酸铵废水时，其预处理工艺中过滤采用纤维棒过滤，可除去大于5μm的颗粒物，其过滤精度有待于进一步提高。在治理硝酸铵废水领域内尚未使用过超滤膜工艺处理。

预处理工艺中采用酸碱中和调节溶液pH值到6.5～7左右。酸碱中和工艺也有调节操作复杂和增大废水中硝酸铵浓度的缺陷。

发明内容

为了解决现有技术处理硝酸铵废水的浓缩效果不佳、过滤精度不高、操作复杂以及处理后废水中硝酸铵浓度高等不足，本发明提供了一种用集成膜技术处理硝酸铵废水的方法，该废水原液经酸碱中和调pH值工艺和冷却工艺处理后，再依次经如下膜工艺步骤组成的集成膜处理：

（1）超滤膜工艺，采用超滤膜工艺过滤，去除废水原液中大于0.1μm的胶体和颗粒物，达到污染指数SDI≤3；

（2）反渗透膜工艺，采用反渗透膜工艺对预处理后的水进行脱盐，得到硝酸铵质量浓度接近10%的浓水和小于0.03%的淡水，该浓水回送入硝酸铵生产母液中，而所得到的淡水经脱气膜工艺再进入电去离子膜工艺进行深度脱盐；