[发明专利]一种膜曝气与膜吸收耦合工艺的高氨氮废水资源化零排放处理方法及装置

说明书

一种膜曝气与膜吸收耦合工艺的高氨氮废水资源化零排放处理方法及装置，属于环境工程领域。首先采用膜曝气方式脱除氨氮废水中60%左右的氨氮，再采用膜吸收多级脱氨方式脱除废水中剩余99%左右氨氮，使高氨氮原水处理后达到直排的效果。将膜曝气系统中分离出的氨气直接通入膜吸收过程的吸收液罐，用于反应掉吸收液罐中过量的酸。再将处理完的吸收液通入副产品回收系统，对高浓度的吸收液进行处理。在运行能力降低至原处理能力的70%时、或需要长时间停机时，均需开启清洗‑气洗系统，对系统进行维护清洗，以保持系统可以长期稳定的运行。

技术领域

本发明属于环境工程领域，涉及含氨废水资源化的技术，特别涉及一种应用膜曝气与膜吸收耦合工艺对工业高氨氮废水资源化的零排放处理方法。

背景技术

我国水资源严重缺乏，人均淡水资源仅为世界平均水平的四分之一，国内主要的河流、湖泊和地下水均出现不同程度污染，而且污染还有加剧趋势。据环保部门监测，氨氮是主要污染物之一。氨氮对环境的主要危害是在进入水体后成为藻类等生物的营养元素，导致水体中有毒生物在短时间内大量繁殖，同时消耗水中的溶解氧，产生所谓赤潮或富营养化，严重威胁鱼虾生命安全和人畜健康。此外，水中的氨氮可以在一定条件下转化成亚硝酸盐，如果长期饮用，水中的亚硝酸盐将和蛋白质结合形成亚硝胺，这是一种强致癌物质，对人体健康极为不利。近年来，由此导致的突发性环境污染事故时有发生，严重影响我国社会的可持续发展。

工业过程排放的含氨废水是污染水体并造成水体中氨氮浓度升高的主要点源。对比在河流、湖泊等层次上进行的氨氮污染修复，从生产源头减少氨氮生产、提高生产过程的氨循环利用率，以及提高企业污水处理厂的氨氮脱除效率，不仅可以大大降低治污成本，而且可以减少氨资源的消耗，是现阶段预防我国江河湖海氨氮污染进一步恶化的主要手段。

高氨氮废水来源广泛，如煤化工废水、焦化废水、石化废水、化工废水、垃圾渗滤液等，仅焦化废水年排放量就超过了1.8亿吨，考虑其他行业，保守估计，总体水量约在200万吨/天以上。由于以上行业废水氨氮含量高，一般在1000-10000mg/L，难以采用生物方法去除，需单独进行脱氨处理。

由于目前的高氨氮处理工艺主要有吹脱法、蒸氨法、磷酸铵镁沉淀法。70%以上的脱氨工艺采用蒸氨法，但蒸氨法有能耗大处理成本高（约25元/吨）、设备结垢严重等缺点，磷酸铵镁沉淀法有沉淀泥量大的缺点，因此迫切需求开发经济高效的新型高氨氮处理和回收技术及装备。

膜吸收技术作为一种新型的污水处理技术，具有常温常压操作，能耗低，占地小、去除效率高达95%以上等特点，同时可以回收氨氮资源，符合循环经济理念。膜吸收是将膜基气体分离与传统的物理吸附、化学吸收、低温精馏结合起来的新型分离技术。与传统的吸收技术相比，膜吸收因具有气液接触面积大、传质速率快、无雾沫夹带、操作条件温和等特点而倍受关注。

但是膜吸收工艺目前在工业化应用上有以下几个必须要解决的问题，一是膜组件亲水化的问题；二是膜吸收脱氨得到的副产品硫酸铵、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，而采用“蒸发-结晶”的制盐技术，又存在处理成本过高的问题；三是高氨氮废液采用循环的方式而非连续化方式运行，会带来占地面积和建造成本增大，运行时间长，能耗大等诸多问题，在工业应用中的限制非常多，不利于工业化大规模的应用；四是吸收液由于两侧渗透活度差而引起的高氨氮原液侧水分的渗透蒸馏作用而带来的吸收液的体积膨胀问题。

授权公告号为CN103086453B的《一种氨氮废水膜集成脱氨的方法》发明专利及其同时申请的授权公告号为CN203065287U的《一种氨氮废水膜集成脱氨装置》实用新型专利，采用真空脱氨和膜吸收耦合工艺处理高氨氮废水，存在的问题在于真空脱氨系统造价较高，工艺要求复杂，另外其真空脱氨系统为静态系统，单步停留时间为2-5小时，后续的膜吸收脱氨系统为循环式脱氨系统，处理时间为1-3小时，由于处理时间过慢，大规模的工业水处理系统有需要很大的占地面积，工业实际应用的前景很小。