一种浸没式、折流式、密闭式疏水膜连续脱氨氮的工艺

摘要

本发明提供了一种浸没式疏水膜脱氨氮的新工艺：首先将高氨氮废水的pH调到10左右，调节pH采用的是液体氢氧化钠或液体氢氧化钙。pH经调节后的废水经保安过滤器粗滤后出水进入浸有帘式或柱式疏水膜的折流式密闭式流道反应池连续脱氨氮，氨氮达标的废水连续排出。与此同时，疏水膜的内侧通入硫酸、磷酸或硝酸、等酸液作为吸收液，出水返回到吸收液池进行循环吸收氨氮。其中，浸没帘式或浸没柱式疏水膜组件采取多级并联和(或)串联的方式，总氨氮的吸收率可达50‑99％，设备操作维护方便。另外为了保证氨氮去除效果，需要定时进行废水加碱调节PH和吸收液补酸。通过连续疏水膜吸收后，废水的氨氮浓度达到要求，进入其它工序继续处理。吸收液硫酸铵或磷酸铵或硝酸铵的浓度最高可以达到30‑40％。

权利要求

1.一种浸没式、折流式、密闭式疏水膜连续脱氨氮的工艺，其特征在于，该工艺包括以下步骤：

1)首先将含氨氮废水的pH调到9-11，使得水中的氨氮以氨气形式存在，便于透过疏水膜，被吸收液吸收，所述pH是采用液体氢氧化钠或液体氢氧化钙中的任意一种进行调配；

2)将上一步骤pH调节后的废水经过保安过滤器粗滤，以去除水中的大颗粒固体，过滤器的过滤精度为小于100微米；

3)上一步骤过滤器的出水集中到料液池，通过料液泵将高氨氮废水送入浸有帘式或柱式疏水膜的连续流道式反应池，经过连续膜吸收，其中被处理水的水温T≥15℃，pH≥9.5；

与此同时，吸收液循环泵将硫酸、磷酸或硝酸吸收液送入帘式或柱式疏水膜组件中空纤维的内腔中，出水返回到吸收液循环池进行循环吸收氨氮，帘式或柱式疏水膜的膜材料为聚丙烯或聚四氟乙烯，形态为中空纤维，膜丝的直径为0.6～0.8毫米，壁厚0.06-0.08毫米，孔隙率为60％～70％，所述步骤3中的硫酸、磷酸或硝酸的浓度为65％～75％；帘式或柱式聚丙烯或聚四氟乙烯疏水膜浸没于含氨废水的反应池内；反应池为连续流道，流道为折流式流道；流道为密闭式金属结构或非金属结构，所述流道水平放置；

4)经上述步骤处理后的废水，当氨氮浓度达到处理要求时，连续进入其他工序继续处理；

5)经吸收液吸收后硫酸、磷酸或者硝酸的浓度最高可以达到30～40％，然后蒸发得到磷酸铵、硫酸铵和硝酸铵。

2.根据权利要求1所述的浸没式、折流式、密闭式疏水膜连续脱氨氮的工艺，其特征在于，所述步骤1)中碱液的调配采用计量泵定时加入。

3.根据权利要求1所述的浸没式、折流式、密闭式疏水膜连续脱氨氮的工艺，其特征在于，所述步骤3)中疏水膜组件采取连续串联的方式，并且在废水中加碱调节pH和吸收液补酸。

4.根据权利要求1所述的浸没式、折流式、密闭式疏水膜连续脱氨氮的工艺，其特征在于，所述步骤3)中膜吸收系统由废水调节池、吸收液循环池、料液泵、吸收液循环泵、帘式或柱式疏水膜组件、加碱计量泵、加酸计量泵、仪表和电控系统组成。

5.根据权利要求1所述的浸没式、折流式、密闭式疏水膜连续脱氨氮的工艺，其特征在于，所述步骤5)中所得到的硫酸铵、磷酸铵或者硝酸铵溶液经蒸发系统后可得固态硫酸铵、磷酸铵或硝酸铵。

说明书

一种浸没式、折流式、密闭式疏水膜连续脱氨氮的工艺

技术领域

[0001] 本发明涉及一种浸没式、折流式、密闭式疏水膜连续脱氨氮的工艺，应用于环保领域中的含氨氮的废水中氨氮的去除。

背景技术

[0002] 目前随着化肥、石油化工、能源再生、采矿炼矿、催化剂生产、焦化工业、皮革工业等行业的迅速发展壮大，由此而产生的高氨氮废水也成为行业发展制约因素之一；据报道，2001年我国海域发生赤潮高达77次，氨氮是污染的重要原因之一，特别是高浓度氨氮废水造成的污染。因此，经济有效的控制高浓度污染也成为当前环保工作者研究的重要课题，得到了业内人士的高度重视。

[0003] 氨氮废水的一般形成是由于氨水和无机氨共同存在所造成的，一般上pH在中性以上的废水氨氮的主要来源是无机氨和氨水共同的作用，pH在酸性的条件下废水中的氨氮主要由于无机氨所导致。

[0004] 高氨氮废水的处理方法分为两大类分别是物理化学法、生物法。其中物理化学法包括吹脱法、沸石脱氨法、反渗透膜分离技术、MAP沉淀法、超声吹脱处理氨氮法和化学氧化法。生物法包括A/O、两段活性污泥法、强氧化好氧生物处理、短程硝化反硝化方法等。

[0005] 无论是汽提或吹脱+A/O或吹脱+化学沉淀”，都离不开高投资、高运行成本的预处理工艺。“汽提”一次性投资太大且运行费用太高，“吹脱”动力消耗太大且很难达到较低氨氮含量。

[0006] A/O法时不仅投资高，而且占地面积大，对预处理出水的要求苛刻(如NH3-N必须小于300mg/l，汽提或吹脱法对超过5000mg/l以上的高浓度氨氮废水很难达到这个要求，于是只能用成倍的清水稀释)。

[0007] 化学沉淀法虽然投资和占地面积都比A/O法小，但它药剂的消耗量太大，N∶P∶Mg之比都在1∶1.1-1.2，处理药剂成本太高，而且出水也不可能达到国家一级或二级排放标准。

[0008] 而工业上氨氮废水的处理工艺应用较多的主要有生化法和吹脱汽提法两种，前者主要应用于可生化的低氨废水，后者主要应用于高氨废水，其它除氨工艺都应用不多。而本专利中疏水膜吸收法除氨氮主要应用于高氨氮废水的处理和不易生化或再无法生化的低氨氮废水领域中。

发明内容

[0009] 针对现有技术的上述缺陷和问题，本发明目的是提供了一种结构简单、投资少、运行成本低、能适用于各种水量和各种氨氮的废水的浸没式、折流式、密闭式疏水膜连续脱氨氮的工艺。

[0010] 为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

[0011] 一种浸没式、折流式、密闭式疏水膜连续脱氨氮的工艺，该工艺包括以下步骤：

[0012] 1)首先将含氨氮废水的pH调到9.5-11，使得水中的氨氮以氨气形式存在，便于透过疏水膜，被吸收液吸收；

[0013] 2)将上一步骤pH调节后的废水经过保安过滤器粗滤，以去除水中的大颗粒固体；

[0014] 3)上一步骤过滤器的出水集中到浸没有帘式或柱式疏水膜的连续流道式反应池，经过连续膜吸收，其中被处理水的水温T≥15℃，PH≥9.5；与此同时，吸收液循环泵将硫酸、磷酸或硝酸吸收液送入帘式或柱式疏水膜组件中空纤维的内腔中，出水返回到吸收液循环池进行循环吸收氨氮。

[0015] 4)经上述步骤处理后的废水，当氨氮浓度达到处理要求时，连续进入其他工序继续处理或达标排放。

[0016] 5)经吸收液吸收后硫酸铵、磷酸铵或硝酸铵的浓度最高可以达到30～40％。

[0017] 进一步，所述步骤1)中pH采用的是液体氢氧化钠或液体氢氧化钙溶液。

[0018] 进一步，所述步骤1)中碱液的添加采用计量泵定时加入。

[0019] 进一步，所述步骤2)中的保安过滤器的过滤精度为小于100微米。

[0020] 进一步，所述步骤3)中帘式或柱式疏水膜的膜材料为聚丙烯或聚四氟乙烯，形态为中空纤维，膜丝的直径为0.6～0.8毫米，壁厚0.06-0.08毫米，孔隙率为60％～70％。所述步骤3)中的吸收液中硫酸、磷酸或硝酸、的浓度为1％～15％左右。

[0021] 进一步，所述步骤3)中疏水膜组件采取多级并联和(或)串联的方式，并且在废水中加碱调节pH和吸收液补酸。

[0022] 进一步，所述步骤3)中膜吸收系统由废水调节池、反应池、吸收液循环池、料液泵、吸收液循环泵、帘式或柱式疏水膜组件、加碱计量泵、加酸计量泵、仪表和电控系统组成。

[0023] 进一步，帘式或柱式聚丙烯疏水膜浸没于含氨废水的反应池内；反应池为连续流道，流道为折流式流道；流道为密闭式金属结构或非金属结构，所述流道水平放置。

[0024] 本发明的有益效果是，膜吸收法脱氨氮工艺具有投资省、运行费用低、占地少、对环境无污染、氨氮通过膜后被吸收为高浓度硫酸铵、磷酸铵或硝酸铵溶液、不结垢、去除率几乎可以达到100％、运行维护简便等优点，因此应用前景非常广阔。

附图说明

[0025] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

[0026] 图1是本发明的浸没式、折流式、密闭式疏水膜连续脱氨氮的工艺示意图。

[0027] 图2为本发明的膜吸收法除氨氮的原理图。

[0028] T1、T2-是膜两侧的温度；P1、P2-是膜两侧的压力；

[0029] pH1、pH2-分别是膜两侧的溶液的pH值。

具体实施方式

[0030] 下面将结合本发明的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0031] 如图1所示，本发明公开的一种浸没式、折流式、密闭式疏水膜连续脱氨氮的工艺，该工艺包括以下步骤：

[0032] 1)首先将含氨氮废水的PH调到9.5-11，使得水中的氨氮以氨气形式存在，便于透过疏水膜，被吸收液吸收；

[0033] 2)将上一步骤pH调节后的废水经过保安过滤器粗滤，以去除水中的大颗粒固体；

[0034] 3)上一步骤过滤器的出水集中到浸有帘式或柱式疏水膜的连续流道式反应池，经过连续膜吸收，其中被处理水的水温T≥15℃，PH≥9.5；与此同时，吸收液循环泵将硫酸、磷酸或硝酸吸收液送入帘式或柱式疏水膜组件中空纤维的内腔中，出水返回到吸收液循环池进行循环吸收氨氮。

[0035] 4)经上述步骤处理后的废水，当氨氮浓度达到处理要求时，连续进入其他工序继续处理或达标排放。

[0036] 5)经吸收液吸收后硫酸铵、磷酸铵或硝酸铵的浓度最高可以达到30～40％。

[0037] 优选的技术方案，所述步骤1)中pH采用的是液体氢氧化钠或氢氧化钙溶液。

[0038] 优选的技术方案，所述步骤1)中碱液的添加采用计量泵定时加入。

[0039] 优选的技术方案，所述步骤2)中的保安过滤器的过滤精度为小于100微米。

[0040] 优选的技术方案，所述步骤3)中帘式或柱式疏水膜的膜材料为聚丙烯或聚四氟乙烯，形态为中空纤维，膜丝的直径为0.6～0.8毫米，壁厚0.06-0.08毫米，孔隙率为60％～70％。所述步骤3)中的吸收液中的硫酸、磷酸或硝酸的浓度为1％～15％左右。

[0041] 优选的技术方案，所述步骤3)中疏水膜组件采取连续并联和(或)串联的方式，并且在废水中加碱调节pH和吸收液补酸。

[0042] 优选的技术方案，所述步骤3)中膜吸收系统由废水调节池、反应池、吸收液循环池、料液泵、吸收液循环泵、帘式或柱式疏水膜组件、加碱计量泵、加酸计量泵、仪表和电控系统组成。

[0043] 优选的技术方案，帘式或柱式聚丙烯疏水膜浸没于含氨废水的反应池内；反应池为连续流道，流道为折流式流道；流道为密闭式金属结构或非金属结构，所述流道水平放置[0044] 本发明的的原理为：

[0045] 如图2所示，膜吸收法除氨氮的原理是：氨氮在水中存在着离解平衡，NH4++H2O＝NH3·H2O，随着废水中PH升高，NH3·H2O形态在废水中的比例也随之升高，依据化学平衡移动的原理，在一定的温度和压力下，NH3的气液两相达到平衡。根据这一原理进行了如下设计。在疏水膜的一侧是含氨氮的废水，另一侧是酸性水溶液。当氨氮废水的温度T2在15～45℃，PH2＞9.5，P2＞P1并保持一定的压力差时，废水中的铵根离子NH4+就变为游离氨NH3，经废水侧界面扩散至膜表面，在膜两侧氨分压差的作用下，穿越膜孔，进入吸收液，立即与酸性溶液中的H+反应生成非挥发性的、不能逆扩散的NH4+。反应方程是：

[0046] 2NH3+H2SO4＝(NH4)2SO4

[0047] NH3+HNO3＝NH4NO3

[0048] 2NH3+H3PO4＝(NH4)2HPO4或NH3+H3PO4＝(NH4)H2PO4

[0049] 该过程的实质是膜蒸发、扩散与吸收的连续过程，解吸与吸收在膜的两侧同时完成。氨氮的去除率可控，可以降至10mg/L以下或任意要求指标。副产品铵盐纯度高，可作为清洁的工业原料。

[0050] 所述的步骤3中膜法吸收氨氮系统由废水调节池、连续流道式反应池、吸收液循环池、料液泵、吸收液循环泵、帘式或柱式疏水膜组件、酸池、碱池、加碱计量泵、加酸计量泵、仪表和电控系统组成。含高氨氮的废水通过料液泵送入浸有帘式或柱式疏水膜的反应池，流量不限，温度15～45℃，经过连续膜吸收后，至氨氮浓度小于10mg/L或任意值；同时，吸收液循环泵将吸收液送入帘式或柱式疏水膜组件中空纤维的内腔吸收氨氮，运行压力0.05～0.1MPa，流量不限，温度20℃左右，出水返回吸收液循环池。

[0051] 以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。