[发明专利]一种氨氮废水膜集成脱氨的方法

说明书

技术领域

本发明涉及废水脱氨技术领域，特别涉及一种应用集成膜对工业高含氨废水进行高效膜脱氨处理的集成脱氨方法。

背景技术

作为常见的水体和大气污染，氨氮污染对人类健康和生态环境都会产生极大的危害，氨氮是水体中的主要耗氧污染物之一，直接排入水体，容易引起水体的污染。我国氨氮废水量大面广，主要来自石油化工、冶金、制药、化肥等工业废水，以及人和动物的排泄物、生活污水、垃圾处理厂的次级出水等。

目前处理氨氮废水的主要技术有：生物脱氮法、吹脱法及汽提法、折点加氯法、离子交换法、化学沉淀法、催化湿式氧化法、电渗析法以及液膜法等方法。

生物脱氮法是城市污水与工业废水最常用的方法，主要利用微生物在厌氧、缺氧、好氧等生化处理过程的作用下，使水中氨氮物质转化为氮气，但生物脱氮法对废水水质要求较高，不适合低有机物、高浓度、高盐分、难降解的工业废水的脱氮。吹脱法及汽提法均是将废水pH值调节至碱性时，离子态铵转化为分子态氨，使氨氮从液相转移到气相。该法常用于高浓度氨氮废水的处理。但在实际操作时存在处理效率低，高气水比吹脱造成处理成本高，容易造成二次污染等现象。折点加氯法与离子交换法只适用于处理低浓度氨氮废水，采用离子交换法处理高浓度的氨氮废水，会因树脂再生频繁而造成操作困难、运行费用高，其树脂再生液为高浓度氨氮废水，仍需要进一步处理。化学沉淀法主要是利用废水中的氨氮与磷酸根及镁离子生成磷酸氨镁（鸟粪石）沉淀，再将沉淀滤除，从而去除废水中的氨氮。此法可以处理各种浓度的氨氮废水，但亦存在处理成本高、脱除效率低，处理设施操作维护不便，磷酸铵镁纯度低，处理困难等缺点。

显而易见，以上介绍的几种废水氨氮脱除的方法各有优缺点，但这些方法均存在一定的缺点和应用局限，如处理成本高，条件控制严格，易造成二次污染等。

随着膜技术水平的进步，膜技术在环境领域中的应用优势日益显现，氨氮废水膜脱氨技术亦是研究与应用的热点。目前常用的膜脱氨技术有真空膜脱氨、膜蒸馏脱氨、膜吸收脱氨、膜生物反应器脱氨等。其中膜生物反应器是生物脱氨的分支，在高浓度难降解工业废水脱氨领域应用有限。真空膜脱氨与膜吸收脱氨均是采用疏水微孔膜将液/气或液/液两相分隔开来，疏水膜膜孔提供了液/气或液/液两相间传质的界面，传质驱动力为膜界面两侧的氨分压差。真空膜脱氨与膜吸收脱氨均是膜蒸馏脱氨的两种形式，只不过真空膜脱氨是利用真空技术将膜界面跨膜氨分子快速带出，使形成界面氨分压差；膜吸收脱氨是利用酸性溶液作吸收剂，其快速的化学反应使界面氨分压差增大明显，具有较高的脱氨效率。膜脱氨技术提供了更大的接触面积，是一种全新的、更加有效的接触传质。膜脱氨法具有投资少、能耗低、高效、使用方便和操作简单等特点，此外膜吸收法还有传质面积大的优点和没有雾沫夹带、液泛、沟流、鼓泡等现象发生，其技术优势十分明显。

采用膜脱氨技术处理高浓度工业含氨废水同样存在一些技术难题需要解决。真空膜脱氨的脱氨效率有限，其脱氨效率与起始氨氮浓度、温度、真空度、pH、脱氨时间及膜性能等有直接的关系，一般真空脱氨工业装置只有60-88%左右的脱氨效率，脱氨后废水难以达标排放或回用标准，但其脱除的氨可回收制成15%左右的氨水回用于工业生产，从而可以降低含氨废水处理成本；膜吸收脱氨采用稀硫酸、稀盐酸或酸性废液脱氨，其脱氨效率与起始氨氮浓度关系不大，但酸性溶液pH值、温度、脱氨时间及膜性能对脱氨效率有明显的影响，膜吸收脱氨效率一般可达95-99%，是一种高效的膜脱氨方式，甚至可以将氨氮脱至10mg/L以下。但膜吸收脱氨后形成的硫酸铵、氯化铵等副产物，由于浓度低，pH值低不能直接作为肥料加以利用，需要解决废吸收液的回收问题。目前一般采用的“蒸发-浓缩-结晶制盐技术”又存在处理成本高的现实问题，废吸收液的综合利用常与企业所从事的行业、所处的地理位置及工业环境有很大的关系，总体而言，废吸收液的处置是颇为棘手的问题，处置不当极易形成二次污染。高浓度（氨氮浓度大于1000mg/L）氨氮废水单独采用真空膜脱氨或膜吸收脱氨方式均存在处理效率有限或处理成本高的缺点，寻求经济高效的膜脱氨处理技术与工艺是解决氨氮废水资源化与处理达标的最有效途径之一。

主要参考文献：

（1）赵宗升，刘鸿亮，李炳伟，袁光钰。高浓度氨氮废水的高效生物脱氮途径。中国给水排水，2001,17(5):24-28。

（2）何岩，赵由才，周恭明。高浓度氨氮废水脱氮技术研究进展。工业水处理，2008,28(1)：1-4。