反滲透膜濃縮氯化銨廢液的方法
2023-05-07 22:39:36 1
專利名稱：反滲透膜濃縮氯化銨廢液的方法
技術領域：
本發明涉及一種氯化銨溶液的濃縮方法，特比別涉及一種氯化銨廢液的反滲透膜濃縮氯化銨廢液的方法。
背景技術：
對於氯化銨溶液的處理，目前主要工藝方法是物理法和化學法，物理法中有離子交換法、氨吹脫汽提法、蒸髮結晶法等方法。化學法有生物脫氮法，折點氯化法，化學沉澱法等方法。
離子交換法是沸石是一種對氨離子有很強選擇性的矽鋁酸鹽，一般作為離子交換樹脂用於去除氨氮的為斜發沸石，其對離子的選擇順序依次為Ca+＞Rb+＞NH4+＞K+＞Na+＞Li+＞Ba+＞Sr+＞Ca2+＞Mg2+，此法具有投資省、工藝簡單的優點，但對於濃度較高的含氨廢水，會使樹脂再生頻繁而造成操作困難，且再生液為高濃度氨氮廢水仍需進一步處理。
氨吹脫、汽提法是吹脫、汽提法用於脫除水中溶解氣體和某些揮發性物質。用於脫除廢液中的氨離子時需要在廢液中加入強鹼使氨離子轉化為游離氨。氨吹脫、汽提工藝具有流程簡單、處理效果穩定等優點，但其缺點是生成水垢，在大規模的氨吹脫、汽提塔中，生成水垢是一個嚴重的操作問題。另外該法處理氯化銨廢液需要在高pH的條件下進行，調節pH值需要消耗大量化學藥品，操作費用較高。
蒸發法是蒸發法採用熱能將氯化銨廢液中的水蒸發出來使廢液濃縮，結合結晶過程可回收廢液中的氯化銨，同時廢液蒸發產生的二次蒸汽可經過冷凝在工藝中回收利用。但蒸發的操作費用很高，由於氯化銨的腐蝕性強，設備投資很大。不適合低濃度的氯化銨廢液處理。
生物脫氮法是生物脫氮包括生物硝化和生物反硝化。生物硝化是在好氧條件下，通過亞硝酸鹽菌和硝酸鹽菌的作用，將氨氮氧化成亞硝酸鹽和硝酸鹽的過程。反硝化就是在缺氧條件下，由於反硝化菌的作用，將NO2-和NO3-還原為N2的過程。生物脫氮可去除多種含氮化合物，其處理效果穩定，不產生二次汙染，而且比較經濟，但有佔地面積大、低溫時效率低、易受有毒物質影響且運行管理比較麻煩等缺點。當廢液中氨離子的含量較高時菌種無法生存，因此無法處理濃度超過10000mg/L的氯化銨溶液。
折點氯化法是折點氯化法是投加過量的氯或次氯酸鈉，使廢水中氨完全氧化為N2的方法。此法效果較好，不受水溫影響，操作方便，但對於高濃度廢水的處理運行成本很高。
化學沉澱法是化學沉澱法一般採用H3PO4和MgO來處理廢液。其基本原理是向NH4+廢水中投加Mg2+和PO43-，使之和NH4+生成難溶復鹽MgNH4PO46H2O(簡稱MAP)結晶，再通過重力沉澱使MAP從廢水中分離。化學沉澱法可以處理各種濃度氨氮廢水。其與生物法結合處理高濃度氨氮廢水，曝氣池不需達到硝化階段，曝氣池體積比硝化一反硝化法可以減小約一倍。但MAP沉澱法要廣泛應用於工業廢水處理，尚需解決以下兩個問題(1)尋找價廉高效的沉澱劑；(2)開發MAP作為肥料的價值。
上述的各種處理氯化銨廢液的方法中，化學法都是將氨離子除去而不能對氯化銨進行有效的回收利用，物理法則有操作複雜、設備投資和操作費用高的缺點。有的處理方法需加入化學試劑，容易對原水造成二次汙染，同時，要求條件比較苛刻，處理過程相對繁瑣。
發明內容
本發明的目的是解決現有的氯化銨廢液處理技術的不足，提供一種無汙染、操作方便、設備投資適中並且可對氯化銨回收利用的新型氯化銨處理工藝，即反滲透膜濃縮氯化銨廢液的方法。
本發明是這樣實現的將水質達到SDI＜3、濁度＜0.1NTU的氯化銨原液，送入反滲透膜組；其中反滲透膜組根據原水水質和濃縮要求設置為一級多段或多級多段；其中段是指膜組件的濃水，流經下一組膜組件處理，流經n組膜組件即稱為n段；級是指膜組件的產品水，流經下一組膜組件處理，流經n組膜組件即稱為n級。
上述的多段優選2段至10段，多級優選2級至4級。
每一級反滲透，料液均經過高壓泵加壓後進入膜組的第一段，第一段以後的一段或多段之間設置增壓泵或者能量回收裝置。回收濃縮液能量，降低系統的運行成本。
同時，根據排放或工藝用水標準設置第二、三、四級。使最終的脫銨水達到標準要求，二級、三級、四級的濃縮液進入前一級進料液做循環濃縮。反滲透膜組示意如圖1所示。
本發明適用於氯化銨原液的濃度為500mg/L至40000mg/L。最終可使系統的濃縮液的濃度達到5％以上。
反滲透膜法處理有設備投資適中、易於控制、操作方便、不使用化學藥品從而避免了對原水的二次汙染等優點。同時，反滲透膜法處理後的氯化銨濃溶液可進一步回收利用有助於實現氯化銨廢水的零排放，而分離出來的產品水也可以作為工藝純水來使用可節省大量工藝用水。另外，在本發明中採用了能量回收技術可節省大量能源，採用了段間增壓技術提高了水的回收率可大大降低廢液的處理成本。
圖1反滲透膜組示意圖；圖2實施例1工藝流程圖；圖3實施例2工藝流程圖。
具體實施方案實施例1有兩股氯化銨廢液，一股流量為120噸/小時，濃度為1000mg/L，pH值為7.5，另一股流量為40噸/小時，濃度為30000mg/L，pH值為7.3，溫度為25℃。要求處理後濃氯化銨的濃度達到6％以上，產品水的總含鹽量低於10mg/L。
本裝置的設計思路為經機械過濾器和超濾裝置進行預處理，然後進入反滲透裝置，工藝流程圖見圖2。反滲透裝置設計成兩級，第一級六段，第二級兩段，為了便於工藝描述，本裝置分成四組，第一級的第一段和第二段為第一組，第三段和第四段為第二組，第五段和第六段為第三組，第二級為第四組。反滲透裝置設計如下第一組反滲透膜組經過預處理後的氯化銨廢液，其氯化銨含量為1000mg/L經本組的高壓泵加壓後進入第一級的第一組反滲透膜組。本組使用96支反滲透膜，設計回收率為70％。該組分為兩段，第一段的淡水含鹽量為11.5mg/L，該淡水直接進入產品水箱。第二段淡水的含鹽量為46mg/L，為達到工藝用水的要求，進入第二級反滲透進行進一步處理。經過本組處理，使濃水的氯化銨含量達3280mg/L左右。
第二組反滲透膜組第一組的濃水直接進入第二組反滲透裝置做進一步濃縮，本組使用36支反滲透膜，設計回收率為70％。經過該組處理，使濃溶液的氯化銨含量提高到10500mg/L左右，其淡水側的含鹽量為186mg/L，此組的目的是為了讓濃水進一步濃縮以達到工藝要求的濃度，同時也提高了整套裝置的回收率。由於本組淡水的含鹽量達不到工藝用水的含鹽量要求，該組的淡水也去二級反滲透裝置進一步處理。
第三組反滲透膜組第二組的濃水和流量為40噸/小時氯化銨含量為30000mg/L的濃廢水混合後，經高壓泵加壓進入第三組反滲透裝置，本組使用72支反滲透膜，設計成兩段，回收率60％，經過該組處理後濃水的氯化銨含量達61975mg/L左右，流量為20.3m3/h。為了降低能耗並增加膜的回收率，根據濃水壓力高的特點在此組設置了能量回收裝置。能量回收裝置採用透平式能量回收設備，放置在兩段之間，通過能量回收裝置後水壓可升高2MPa左右，使得濃鹽水的能量得到有效的回收，降低裝置的電力消耗並增加了膜的回收率。
第四組反滲透膜組前三組反滲透的淡水混合後，經過二級反滲透高壓泵加壓進入第四組反滲透(第二級反滲透)做脫鹽處理，本級使用66支反滲透膜，設計成兩段，回收率為70％。處理後的濃水返回到第一組反滲透的進水口進行循環，淡水作為產品水進入產品水箱，該級所產淡水的含鹽量為4.7mg/L，產水量為60.4m3/h，與第一組第一段的產水混合後，總產水量為131.9m3/h，總的含鹽量為8.4mg/L。
裝置水的總回收率為82％，稀氯化銨廢液濃縮倍數為60倍，濃氯化銨廢液的濃縮倍數為2倍。每噸產品水總電耗為2.1度。工藝流程見附圖二。
實施例2有一股氯化銨廢液，流量為100噸/小時，濃度為30000mg/L，pH值為7.5，溫度為25℃。處理的要求同實例1。
本例的設計方案為廢水首先經機械過濾器和超濾裝置進行預處理，然後進入反滲透裝置，工藝流程圖見附圖3。反滲透裝置設計成兩級，第一級兩段，第二級兩段，反滲透裝置設計如下第一級設計成兩段，原水經過機械過濾和超濾裝置後用高壓泵打入反滲透膜組，本級使用120支反滲透膜，設計回收率為52％，經過該級處理後濃水達到氯化銨含量62000mg/L左右，流量為53.5m3/h。為了降低能耗並增加膜的回收率，根據濃水壓力高的特點在此級設置了能量回收裝置。能量回收裝置為透平式能量回收設備，放置在兩段之間，通過能量回收裝置後水壓升高2MPa左右，使得濃鹽水的能量得到有效的回收，降低裝置的電力消耗並增加了膜的回收率。
第二級也設計成兩段，本級的反滲透進水為一級反滲透的淡水，本級使用54支反滲透膜，設計回收率為80％，處理後的濃水返回到第一級反滲透的進水口進行循環，淡水作為產品水進入產品水箱，該級所產淡水的氯化銨含量為7.2mg/L，產水量為46.5m3/h。裝置水的總回收率為46.5％，氯化銨廢液濃縮倍數為2.1倍。每噸產品水總電耗為3.5度。
權利要求
1.一種反滲透膜濃縮氯化銨廢液的方法，其特徵是將水質達到SDI＜3、濁度＜0.1NTU的氯化銨原液，送入反滲透膜組；其中反滲透膜組根據原水水質和濃縮要求設置為一級多段或多級多段；其中段是指膜組件的濃水，流經下一組膜組件處理，流經n組膜組件即稱為n段；級是指膜組件的產品水，流經下一組膜組件處理，流經n組膜組件即稱為n級。
2.如權利要求1所述的一種反滲透膜濃縮氯化銨廢液的方法，其特徵是所述的多段優選2段至10段，多級優選2級至4級。
3.如權利要求1所述的一種反滲透膜濃縮氯化銨廢液的方法，其特徵是所述的對每一級反滲透，料液均經過高壓泵加壓後進入膜組的第一段，第一段以後的一段或多段之間設置增壓泵或者能量回收裝置。
4.如權利要求1所述的一種反滲透膜濃縮氯化銨廢液的方法，其特徵是所述的氯化銨原液的濃度為500mg/L至40000mg/L。
全文摘要
本發明提供一種反滲透膜濃縮氯化銨廢液的方法。將水質達到SDI＜3、濁度＜0.1NTU的氯化銨原液，送入反滲透膜組；其中反滲透膜組根據原水水質和濃縮要求設置為一級多段或多級多段；其中段是指膜組件的濃水，流經下一組膜組件處理，流經n組膜組件即稱為n段；級是指膜組件的產品水，流經下一組膜組件處理，流經n組膜組件即稱為n級。每一級反滲透，料液均經過高壓泵加壓後進入膜組的第一段，第一段以後的一段或多段之間設置增壓泵或者能量回收裝置。本發明適用於氯化銨原液的濃度為500mg/L至40000mg/L。最終可使系統的濃縮液的濃度達到5％以上。
文檔編號C02F1/44GK1546390SQ20031010755
公開日2004年11月17日 申請日期2003年12月16日 優先權日2003年12月16日
發明者尹建華, 阮國嶺, 朱磊, 趙河立, 蘇立永 申請人:天津市海躍水處理高科技有限公司