一種浸沒式、折流式、密閉式疏水膜連續脫氨氮的工藝的製作方法
2023-07-07 11:52:06 2
一種浸沒式、折流式、密閉式疏水膜連續脫氨氮的工藝的製作方法
【專利摘要】本發明提供了一種浸沒式疏水膜脫氨氮的新工藝：首先將高氨氮廢水的PH調到10左右，調節PH採用的是液體氫氧化鈉或氫氧化鈣。PH經調節後的廢水經保安過濾器粗濾後出水進入浸有簾式或柱式疏水膜的折流式密閉式流道反應池連續脫氨氮，氨氮達標的廢水連續排出。與此同時，疏水膜的內側通入磷酸(或硫酸、硝酸)等酸液作為吸收液，出水返回到磷(硫、硝)銨池進行循環吸收氨氮。其中，浸沒簾式或浸沒柱式疏水膜組件採取多級串聯的方式，總氨氮的吸收率可達50-99％，設備操作維護方便。另外為了保證氨氮去除效果，需要定時進行廢水加鹼調節PH和吸收液補酸。通過連續疏水膜吸收後，廢水的氨氮濃度達到要求，進入其它工序繼續處理。吸收液磷(硫、硝)酸銨的濃度最高可以達到30-40％，然後蒸發得到優質磷(硫、硝)酸銨。
【專利說明】一種浸沒式、折流式、密閉式疏水膜連續脫氨氮的工藝
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種浸沒式、折流式、密閉式疏水膜連續脫氨氮的工藝，應用於環保領 域中的含氨氮的廢水中氨氮的去除。
【背景技術】，
[0002] 目前隨著化肥、石油化工、能源再生、採礦煉礦、催化劑生產、焦化工業、皮革工業 等行業的迅速發展壯大，由此而產生的高氨氮廢水也成為行業發展制約因素之一；據報導， 2001年我國海域發生赤潮高達77次，氨氮是汙染的重要原因之一，特別是高濃度氨氮廢水 造成的汙染。因此，經濟有效的控制高濃度汙染也成為當前環保工作者研究的重要課題，得 到了業內人士的高度重視。
[0003] 氨氮廢水的一般形成是由於氨水和無機氨共同存在所造成的，一般上PH在中性 以上的廢水氨氮的主要來源是無機氨和氨水共同的作用，PH在酸性的條件下廢水中的氨氮 主要由於無機氨所導致。
[0004] 高氨氮廢水的處理方法分為兩大類分別是物理化學法、生物法。其中物理化學法 包括吹脫法、沸石脫氨法、反滲透膜分離技術、MAP沉澱法、超聲吹脫處理氨氮法和化學氧化 法。生物法包括A/0、兩段活性汙泥法、強氧化好氧生物處理、短程硝化反硝化方法等。
[0005] 無論是汽提或吹脫+A/0或吹脫+化學沉澱"，都離不開高投資、高運行成本的預處 理工藝。"汽提"一次性投資太大且運行費用太高，"吹脫"動力消耗太大且很難達到較低氨 氮含量。
[0006] A/0法時不僅投資高，而且佔地面積大，對預處理出水的要求苛刻（如NH3-N必須 小於300mg/l，汽提或吹脫法對超過5000mg/l以上的高濃度氨氮廢水很難達到這個要求， 於是只能用成倍的清水稀釋）。
[0007] 化學沉澱法雖然投資和佔地面積都比A/0法小，但它藥劑的消耗量太大， N : P : Mg之比都在1 : 1.1-1. 2,處理藥劑成本太高，而且出水也不可能達到國家一級或 二級排放標準。
[0008] 而工業上氨氮廢水的處理工藝應用較多的主要有生化法和吹脫汽提法兩種，前者 主要應用於可生化的低氨廢水，後者主要應用於高氨廢水，其它除氨工藝都應用不多。而本 專利中疏水膜吸收法除氨氮主要應用於高氨氮廢水的處理和不易生化或再無法生化的低 氨氮廢水領域中。
【發明內容】
[0009] 針對現有技術的上述缺陷和問題，本發明目的是提供了一種結構簡單、投資少、運 行成本低、能適用於各種水量和各種氨氮的廢水的浸沒式、折流式、密閉式疏水膜連續脫氨 氮的工藝。
[0010] 為了達到上述目的，本發明提供如下技術方案：
[0011] 一種浸沒式、折流式、密閉式疏水膜連續脫氨氮的工藝，該工藝包括以下步驟：
[0012] 1)首先將含氨氮廢水的PH調到9-11，使得水中的氨氮以氨氣形式存在，便於透過 疏水膜，被吸收液吸收；
[0013] 2)將上一步驟PH調節後的廢水經過保安過濾器粗濾，以去除水中的大顆粒固體；
[0014] 3)上一步驟過濾器的出水集中到料液池，通過料液泵將高氨氮廢水送入浸沒有簾 式或柱式疏水膜的連續流道式反應池，經過連續膜吸收，其中被處理水的水溫T > 15°C， PH > 9. 5 ;與此同時，磷、硫、硝銨循環泵將吸收液送入簾式或柱式疏水膜組件中空纖維的 內腔中，出水返回到磷、硫、硝銨池進行循環吸收氨氮。
[0015] 4)經上述步驟處理後的廢水，當氨氮濃度達到處理要求時，連續進入其他工序繼 續處理或達標排放。
[0016] 5)經吸收液吸收後磷、硫、硝酸銨的濃度最高可以達到30?40%，然後蒸發得到 優質磷、硫、硝、酸銨。
[0017] 進一步，所述步驟1)中PH採用的是液體氫氧化鈉或氫氧化鈣。
[0018] 進一步，所述步驟1)中鹼液的添加採用計量泵定時加入。
[0019] 進一步，所述步驟2)中的保安過濾器的過濾精度為小於100微米。
[0020] 進一步，所述步驟3)中簾式或柱式疏水膜的膜材料為聚丙烯或聚四氟乙烯，形態 為中空纖維，膜絲的直徑為0. 6?0. 8毫米，壁厚0. 06-0. 08毫米，孔隙率為60 %?70%。 所述步驟3)中的磷、硫、硝、酸的濃度為65%?75%左右。
[0021] 進一步，所述步驟3)中疏水膜組件採取多級串聯的方式，並且在廢水中加鹼調節 PH和吸收液補酸。
[0022] 進一步，所述步驟3)中膜吸收系統由廢水調節池、吸收液循環池、料液泵、吸收液 循環泵、簾式或柱式疏水膜組件、加鹼計量泵、加酸計量泵、儀表和電控系統組成。
[0023] 進一步，所述步驟5)中所得到的磷、硫、硝、酸銨溶液經蒸發系統後可得固態磷、 硫、硝、銨鹽。
[0024] 進一步，簾式或柱式聚丙烯疏水膜浸沒於含氨廢水的反應池內；反應池為連續流 道，流道為一字流道或折流式流道；流道為密閉式金屬結構或非金屬結構，所述流道水平放 置。
[0025] 本發明的有益效果是，膜吸收法脫氨氮工藝具有投資省、運行費用低、佔地少、對 環境無汙染、氨氮通過膜後被吸收為磷（硫、硝）酸銨或氨水回用、不結垢、去除率幾乎可以 達到100%、運行維護簡便等優點，因此應用前景非常廣闊。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0026] 為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現 有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本 發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可 以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0027] 圖1是本發明的浸沒式、折流式、密閉式疏水膜連續脫氨氮的工藝示意圖。
[0028] 圖2為本發明的膜吸收法除氨氮的原理圖。
[0029] 1\、T2-是膜兩側的溫度A、P2-是膜兩側的壓力；
[0030] Ρ^、PH2-分別是膜兩側的溶液的PH值。
【具體實施方式】
[0031] 下面將結合本發明的附圖，對本發明的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所 描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例， 本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發 明保護的範圍。
[0032] 如圖1所示，本發明公開的一種浸沒式、折流式、密閉式疏水膜連續脫氨氮的工 藝，該工藝包括以下步驟：
[0033] 1)首先將含氨氮廢水的PH調到9-11，使得水中的氨氮以氨氣形式存在，便於透過 疏水膜，被吸收液吸收；
[0034] 2)將上一步驟PH調節後的廢水經過保安過濾器粗濾，以去除水中的大顆粒固體；
[0035] 3)上一步驟過濾器的出水集中到料液池，通過料液泵將高氨氮廢水送入浸有簾 式或柱式疏水膜的連續流道式反應池，經過連續膜吸收，其中被處理水的水溫T > 15°C， PH > 9. 5 ;與此同時，磷、硫、硝銨循環泵將吸收液送入簾式或柱式疏水膜組件中空纖維的 內腔中，出水返回到磷、硫、硝銨池進行循環吸收氨氮。
[0036] 4)經上述步驟處理後的廢水，當氨氮濃度達到處理要求時，連續進入其他工序繼 續處理。
[0037] 5)經吸收液吸收後磷、硫、硝酸銨的濃度最高可以達到30?40%，然後蒸發得到 優質磷、硫、硝、酸銨。
[0038] 優選的技術方案，所述步驟1)中PH採用的是液體氫氧化鈉或氫氧化鈣。
[0039] 優選的技術方案，所述步驟1中鹼液的添加採用計量泵定時加入。
[0040] 優選的技術方案，所述步驟2中的保安過濾器的過濾精度為小於100微米。
[0041] 優選的技術方案，所述步驟3中簾式或柱式疏水膜的膜材料為聚丙烯或聚四氟乙 烯，形態為中空纖維，膜絲的直徑為〇. 6?0. 8毫米，壁厚0. 06-0. 08毫米，孔隙率為60 %? 70%。所述步驟3)中的磷、硫、硝、酸的濃度為65%?75%左右。
[0042] 優選的技術方案，所述步驟3)中疏水膜組件採取連續串聯的方式，並且在廢水中 加鹼調節PH和吸收液補酸。
[0043] 優選的技術方案，所述步驟3)中膜吸收系統由廢水調節池、吸收液循環池、料液 泵、吸收液循環泵、簾式或柱式疏水膜組件、加鹼計量泵、加酸計量泵、儀表和電控系統組 成。
[0044] 優選的技術方案，所述步驟5)中所得到的磷、硫、硝、酸銨溶液經蒸發系統後可得 固態磷、硫、硝酸銨鹽。
[0045] 優選的技術方案，簾式或柱式聚丙烯疏水膜浸沒於含氨廢水的反應池內；反應池 為連續流道，流道為一字流道或折流式流道；流道為密閉式金屬結構或非金屬結構，所述流 道水平放置
[0046] 本發明的的原理為：
[0047] 如圖2所示，膜吸收法除氨氮的原理是：氨氮在水中存在著離解平衡，NH4++H 20 = ΝΗ3 · H20,隨著廢水中PH升高，ΝΗ3 · H20形態在廢水中的比例也隨之升高，依據化學平衡移 動的原理，在一定的溫度和壓力下，NH3的氣液兩相達到平衡。根據這一原理進行了如下設 計。在疏水膜的一側是含氨氮的廢水，另一側是酸性水溶液。當氨氮廢水的溫度τ2在15? 45°C，ΡΗ2 > 9. 5, P2 > Pi並保持一定的壓力差時，廢水中的銨根離子ΝΗ4+就變為游離氨ΝΗ3， 經廢水側界面擴散至膜表面，在膜兩側氨分壓差的作用下，穿越膜孔，進入吸收液，立即與 酸性溶液中的Η+反應生成非揮發性的、不能逆擴散的ΝΗ 4+。反應方程是：
[0048] 2NH3+H2S04 = (NH4) 2S04
[0049] NHS+HN03 = NH4N〇3
[0050] 2NH3+H3P04 = (NH4) 2HP04 或 NH3+H3P04 = (NH4) Η2Ρ04
[0051] 該過程的實質是膜蒸發、擴散與吸收的連續過程，解吸與吸收在膜的兩側同時完 成。氨氮的去除率可控，可以降至l〇mg/L以下或任意要求指標。副產品銨鹽純度高，可作 為清潔的工業原料。
[0052] 所述的步驟3中膜法吸收氨氮系統由廢水連續流道式反應池、吸收液循環池、料 液泵、吸收液循環泵、簾式或柱式疏水膜組件、酸池、鹼池、加鹼計量泵、加酸計量泵、儀表和 電控系統組成。含高氨氮的廢水通過料液泵送入浸有簾式或柱式疏水膜的反應池，流量不 限，溫度15?45°C，經過連續膜吸收後，至氨氮濃度小於10mg/L或任意值；同時，酸循環泵 將吸收液送入簾式或柱式疏水膜組件中空纖維的內腔吸收氨氮，運行壓力〇. 05?0. IMPa， 流量不限，溫度20°C左右，出水返回酸吸收池。
[0053] 以上所述，僅為本發明的【具體實施方式】，但本發明的保護範圍並不局限於此，任何 熟悉本【技術領域】的技術人員在本發明揭露的技術範圍內，可輕易想到變化或替換，都應涵 蓋在本發明的保護範圍之內。因此，本發明的保護範圍應以所述權利要求的保護範圍為準。
【權利要求】
1. 一種浸沒式、折流式、密閉式疏水膜連續脫氨氮的工藝，其特徵在於，該工藝包括以 下步驟： 1) 首先將含氨氮廢水的PH調到9-11，使得水中的氨氮以氨氣形式存在，便於透過疏水 膜，被吸收液吸收； 2) 將上一步驟PH調節後的廢水經過保安過濾器粗濾，以去除水中的大顆粒固體； 3) 上一步驟過濾器的出水集中到料液池，通過料液泵將高氨氮廢水送入浸有簾式或柱 式疏水膜的連續流道式反應池，經過連續膜吸收，其中被處理水的水溫T彡15°C，PH彡9. 5 ; 與此同時，磷、硫、硝銨循環泵將吸收液送入簾式或柱式疏水膜組件中空纖維的內腔中，出 水返回到磷、硫、硝銨池進行循環吸收氨氮。 4) 經上述步驟處理後的廢水，當氨氮濃度達到處理要求時，連續進入其他工序繼續處 理。 5) 經吸收液吸收後磷、硫、硝酸銨的濃度最高可以達到30?40%，然後蒸發得到優質 磷、硫、硝、酸銨。
2. 根據權利要求1所述的浸沒式、折流式、密閉式疏水膜連續脫氨氮的工藝，其特徵在 於，所述步驟1)中PH採用的是液體氫氧化鈉或氫氧化鈣。
3. 根據權利要求1或2所述的浸沒式、折流式、密閉式疏水膜連續脫氨氮的工藝，其特 徵在於，所述步驟1中鹼液的添加採用計量泵定時加入。
4. 根據權利要求1所述的浸沒式、折流式、密閉式疏水膜連續脫氨氮的工藝，其特徵在 於，所述步驟2中的保安過濾器的過濾精度為小於100微米。
5. 根據權利要求1所述的浸沒式、折流式、密閉式疏水膜連續脫氨氮的工藝，其特徵在 於，所述步驟3中簾式或柱式疏水膜的膜材料為聚丙烯或聚四氟乙烯，形態為中空纖維，膜 絲的直徑為〇. 6?0. 8毫米，壁厚0. 06-0. 08毫米，孔隙率為60 %?70 %。所述步驟3中 的磷、硫、硝、酸的濃度為65%?75%。
6. 根據權利要求1或5所述的浸沒式、折流式、密閉式疏水膜連續脫氨氮的工藝，其特 徵在於，所述步驟3中疏水膜組件採取連續串聯的方式，並且在廢水中加鹼調節PH和吸收 液補酸。
7. 根據權利要求1所述的浸沒式、折流式、密閉式疏水膜連續脫氨氮的工藝，其特徵在 於，所述步驟3中膜吸收系統由廢水調節池、吸收液循環池、料液泵、吸收液循環泵、簾式或 柱式疏水膜組件、加鹼計量泵、加酸計量泵、儀表和電控系統組成。
8. 根據權利要求1所述的浸沒式、折流式、密閉式疏水膜連續脫氨氮的工藝，其特徵在 於，所述步驟5中所得到的磷、硫、硝、酸銨溶液經蒸發系統後可得固態磷、硫、硝、銨鹽。
9. 根據權利要求1所述的浸沒式、折流式、密閉式疏水膜連續脫氨氮的工藝，其特徵在 於，簾式或柱式聚丙烯或聚四氟乙烯疏水膜浸沒於含氨廢水的反應池內；反應池為連續流 道，流道為一字流道或折流式流道；流道為密閉式金屬結構或非金屬結構，所述流道水平放 置。
【文檔編號】C02F101/16GK104058519SQ201410318014
【公開日】2014年9月24日 申請日期:2014年7月7日 優先權日:2014年7月7日
【發明者】於洪亮 申請人:天津風雲水資源科技有限公司