專利名稱：含氨廢水的回收處理方法及其設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)于種廢水(waste water)的回收處理方法及其設(shè)備，且特別是有關(guān)于一種含氨(ammonia)廢水的回收處理方法及其設(shè)備。
背景技術(shù)：
隨著氣候變遷日益劇烈，全球各地發(fā)生澇災(zāi)與旱災(zāi)的機(jī)率也逐漸升高，進(jìn)而導(dǎo)致越來(lái)越不容易有效地保存與利用人類生存所不可或缺的干凈水資源。更重要的是，全球人口數(shù)量急速成長(zhǎng)與工業(yè)科技的迅速發(fā)展，導(dǎo)致人類對(duì)于環(huán)境污染日益嚴(yán)重，更使得水資源的保存與利用問題越來(lái)越惡化。因此，如何能夠有效地回收工業(yè)廢水(industrial wastewater)中的污染物質(zhì)，以降低污染物質(zhì)對(duì)于環(huán)境的污染，已逐漸成為世界各國(guó)政府亟待解決的問題之一。含有高濃度氨(ammonia,化學(xué)式為NH3,俗稱為氨氣或者是無(wú)水氨，anhydrous·ammonia)的特殊廢水常見于光電半導(dǎo)體(optoelectronic semiconductor)、石油煉制(petroleum refining)、煉焦(Coking)JGW (fertilizer)、鋼鐵(iron and steel)和食品(foodstuff)等工業(yè)的工藝廢水。高濃度氨具有腐蝕性(corrosiveness)、對(duì)于水生生物具有毒性并且對(duì)人體具有致癌性(carcinogenicity)及致基因突變性(mutagenic)等特性。因此，部分國(guó)家已經(jīng)立法，或者是傾向于立法，來(lái)限制廢水中的含氮量。目前市場(chǎng)上通常是利用生物厭氧處理工藝(biological anaerobic treatmentprocess)來(lái)對(duì)含氨廢水進(jìn)行脫氮(denitrifacation)。然而,傳統(tǒng)生物厭氧處理工藝的脫氮效率并不高。因此，亟需提供能夠更有效處理含氨廢水的設(shè)備與方法。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種含氨廢水的回收處理方法以及種含氨廢水的回收處理設(shè)備，以提高含氨廢水的回收效率。本發(fā)明提供一種含氨廢水的回收處理方法，其包括下列步驟首先，在一含氨廢水中加入一酸性溶劑(acid solvent),以形成一酸性廢水(acid waste water);接著,再利用一逆滲透膜(reverse osmosis membrane, RO membrane)將酸性廢水分離為一高濃度廢水以及一低濃度廢水；然后，再將高濃度廢水分離為一含陰離子(anions)廢水以及一含陽(yáng)離子(cations)廢水，以回收含陽(yáng)離子廢水。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述的含氨廢水的成分還包含過(guò)氧化氫(hydrogenperoxide，化學(xué)式為H2O2，俗稱雙氧水)，并且在將酸性溶劑加入含氨廢水中之前，還包括利用一催化劑(catalyst)去除含氨廢水中的過(guò)氧化氫。其中，催化劑可為活性碳(activatedcarbon fibers, ACF)、二氧化猛(manganese dioxide,化學(xué)式為 MnO2)或者是鐵猛砂(manganese ore)。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述的高濃度廢水是利用一電透析模塊或者是一離子交換樹脂(ion exchange resin)分離為含陰離子廢水以及含陽(yáng)離子廢水。
本發(fā)明還提供一種含氨廢水的回收處理設(shè)備，其包括一酸堿值調(diào)整槽(pHadjusting tank)、一逆滲透膜、一解離槽(ionization tank)以及一回收槽(collectingtank)，其中逆滲透膜配置于酸堿值調(diào)整槽與解離槽之間，并且回收槽連通于解離槽。酸堿值調(diào)整槽用以容納一含氨廢水，并且適于注入一酸性溶劑，以使含氨廢水形成一酸性廢水。逆滲透膜用以將酸性廢水分離為一高濃度廢水以及一低濃度廢水。解離槽用以將高濃度廢水分離為一含陰離子廢水以及一含陽(yáng)離子廢水?；厥詹塾靡曰厥蘸?yáng)離子廢水。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述的含氨廢水的回收處理設(shè)備還包括容納有一催化劑的一處理單元，而含氨廢水的成分還包含過(guò)氧化氫，并且酸堿值調(diào)整槽配置于處理單元與逆滲透膜之間。而且，在將酸性溶劑注入含氨廢水中之前，先利用催化劑去除含氨廢水中的過(guò)氧化氫。其中，催化劑為活性碳、二氧化錳或者是鐵錳砂。 在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述的解離槽中具有一電透析模塊或者是一離子交換樹月旨，并且高濃度廢水利用電透析模塊或者是離子交換樹脂分離為含陰離子廢水以及含陽(yáng)離子廢水。·
在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述的解離槽連通于酸堿值調(diào)整槽，用以將含陰離子廢水當(dāng)作酸性溶劑注入酸堿值調(diào)整槽中。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述的含氨廢水的回收處理設(shè)備還包括一貯存槽(storage tank)。貯存槽連通于酸堿值調(diào)整槽，用以貯存酸性溶劑，并且適于將酸性溶劑注入酸堿值調(diào)整槽中。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述的酸性廢水的酸堿值低于6. 5。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述的含氨廢水、酸性溶劑與含陰離子廢水的成分皆包含硫酸根離子(sulfate ion,化學(xué)式為SO廣)與氯離子(chlorine ion,化學(xué)式為CD至少
其中之一。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述的含氨廢水的成分還包含鈉離子(sodium ion，化學(xué)式為Na+)與銨根離子(ammonium ion,化學(xué)式為NH4+)至少其中之一。相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明對(duì)于廢水中氨的回收效率會(huì)較高。


圖I繪示出根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的一種含氨廢水的回收處理方法的流程圖。圖2繪示出根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的一種含氨廢水的回收處理方法的流程圖。圖3繪示出根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的一種含氨廢水的回收處理設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4繪示出根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的一種含氨廢水的回收處理設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中主要符號(hào)說(shuō)明IOOaUOOb :含氨廢水的回收處理設(shè)備110:酸堿值調(diào)整槽120 :逆滲透膜130 :解離槽140:回收槽
150 :C存槽160、170、180 :泵190 :處理單元S100、S110、S120、S130、S140 :步驟。
具體實(shí)施例方式為讓本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特列舉多個(gè)實(shí)施例，并配合附圖，作詳細(xì)說(shuō)明。圖I繪示出根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的一種含氨廢水的回收處理方法的流程圖。請(qǐng)參考圖I所示，含氨廢水的回收處理方法包括下列步驟首先，如步驟SllO所示，在一含氨廢水中加入一酸性溶劑，以將原來(lái)呈堿性的含氨廢水的酸堿值調(diào)整至低于6. 5，進(jìn)而形成一·酸性廢水；接著，如步驟S120所示，再利用逆滲透膜將酸性廢水分離為一高濃度廢水以及一低濃度廢水；然后，如步驟S130所示，再對(duì)高濃度廢水進(jìn)行解離處理，以將高濃度廢水分離為一含陰離子廢水以及含氨的一含陽(yáng)離子廢水；如此一來(lái)，如步驟S140所示，便能回收含氨的含陽(yáng)離子廢水。更詳細(xì)而言，氨可能會(huì)以帶正電的銨根離子(NH4+)形式存在于溶液中。由于酸性液體會(huì)使逆滲透膜帶正電，因而會(huì)有利于逆滲透膜排斥同樣是帶正電的銨根離子，進(jìn)而在高濃度廢水中保留更多的銨根離子。因此，于此實(shí)施例中會(huì)先進(jìn)行步驟S110，以藉由酸性溶劑將原來(lái)呈堿性的含氨廢水調(diào)整為酸性廢水。接著，在進(jìn)行步驟S120，以利用逆滲透膜將酸性廢水分離為高濃度廢水以及低濃度廢水時(shí)，便能夠提高高濃度廢水中的銨根離子含量。此時(shí)，銨根離子含量極低的低濃度廢水便能夠回收再利用，或者是排放至廢水處理廠進(jìn)行后續(xù)的一般廢水處理工藝。然后，如步驟S130所示，再利用一電透析模塊或者是一離子交換樹脂來(lái)對(duì)高濃度廢水進(jìn)行解離處理，以將高濃度廢水分離為含陰離子廢水以及含陽(yáng)離子廢水。然后，便能如步驟S140所示回收含氨的含陽(yáng)離子廢水。相較于現(xiàn)有技術(shù)以生物厭氧工藝來(lái)對(duì)含氨廢水進(jìn)行脫氮，此實(shí)施例以先濃縮再解離的方式來(lái)處理含氨廢水，能夠具有較高的氨回收效率。值得注意的是，為了簡(jiǎn)化上述工藝中的低濃度廢水、含陰離子廢水以及含陽(yáng)離子廢水等副產(chǎn)物的后續(xù)處理作業(yè)，酸性溶劑中所含有的陰離子成分最好是與含氨廢水中所含有的主要陰離子成分相同，以避免上述副產(chǎn)物中的主要成分太過(guò)復(fù)雜。更詳細(xì)而言，來(lái)自于半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)或者是其它產(chǎn)業(yè)的含氨廢水的主要成分通常不會(huì)只包含有銨根離子，可能還會(huì)包含有硫酸根離子或者是氯離子等陰離子。舉例來(lái)說(shuō)，含氨廢水的主要成分可為硫酸銨(ammonium sulphate,化學(xué)式為(NH4)2SO4)廢水或者是氯化銨(ammonium chloride,化學(xué)式為NH4Cl)廢水。此時(shí),酸性溶劑的主要成分便可為硫酸(sulfuric acid,化學(xué)式為H2SO4)溶液或者是氫氯酸(hydrochloric acid,化學(xué)式為HCl,俗稱鹽酸)溶液。另外，當(dāng)含氨廢水的主要成分包含有硫酸根離子或者是氯離子時(shí)，在步驟S130中所產(chǎn)生的含陰離子廢水的主要成分中，亦會(huì)包含有硫酸根離子與氯離子至少其中之一。此時(shí)，含陰離子廢水便可被當(dāng)作用來(lái)調(diào)整含氨廢水酸堿值的酸性溶劑，以進(jìn)行重復(fù)利用。除此之外，于此實(shí)施例中，含氨廢水的成分還可包含鈉離子。因此，在回收含陽(yáng)離子廢水時(shí)，除了可回收到氨之外，還可一并回收到鈉化合物(sodium compound)。圖2繪示出根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的一種含氨廢水的回收處理方法的流程圖。請(qǐng)參考圖2所示，此實(shí)施例中的含氨廢水的回收處理方法與前一實(shí)施例中的含氨廢水的回收處理方法相似，二者不同之處在于此實(shí)施例中的含氨廢水的主要成分還包含過(guò)氧化氫。因此，在進(jìn)行步驟S110，以在將酸性溶劑注入含氨廢水中而形成酸性廢水之前，還包括進(jìn)行步驟S100，以利用一催化劑去除含氨廢水中的過(guò)氧化氫。其中，催化劑可為活性碳、二氧化錳或者是鐵錳砂。其它步驟與前一實(shí)施例相同，于此不再贅述。為了讓本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠更容易理解上述含氨廢水的回收處理方法。以下將以具體實(shí)施例進(jìn)一步揭露一種含氨廢水的回收處理設(shè)備。然而，上述含氨廢水的回收處理方法并非只能利用下述含氨廢水的回收處理設(shè)備才能進(jìn)行。圖3繪示出根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的一種含氨廢水的回收 處理設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖。請(qǐng)參考圖3所示，含氨廢水的回收處理設(shè)備IOOa包括一個(gè)酸堿值調(diào)整槽110、一個(gè)逆滲透膜120、一個(gè)解離槽130以及一個(gè)回收槽140。其中，逆滲透膜120配置于酸堿值調(diào)整槽110與解離槽130之間，并且回收槽140連通于解離槽130。酸堿值調(diào)整槽110用以容納含氨廢水，并且適于注入酸性溶劑，以將原來(lái)呈堿性的含氨廢水調(diào)整為酸性廢水。然后，再利用逆滲透膜120將酸性廢水分離為高濃度廢水以及低濃度廢水。其中，氨含量極低的低濃度廢水能夠回收再利用，或者是排放至廢水處理廠進(jìn)行后續(xù)的一般廢水處理工藝，而氨含量極高的高濃度廢水則會(huì)注入解離槽130中，以利用解離槽130中的電透析模塊或者是離子交換樹脂進(jìn)一步分離為含陰離子廢水以及含陽(yáng)離子廢水。之后，再將含陽(yáng)離子廢水注入回收槽140進(jìn)行回收。相同地，相較于現(xiàn)有技術(shù)以生物厭氧工藝來(lái)對(duì)含氨廢水進(jìn)行脫氮，此實(shí)施例以先濃縮再解離的方式來(lái)處理含氨廢水，能夠具有較高的回收效率。另外，當(dāng)含氨廢水的主要成分還包含有硫酸根離子或者是氯離子等陰離子時(shí)，可選擇上述陰離子的氫化物(如硫酸與氫氯酸)來(lái)做為酸性溶劑的主要成分，以便簡(jiǎn)化低濃度廢水、含陰離子廢水以及含陽(yáng)離子廢水等副產(chǎn)物的后續(xù)處理作業(yè)。而且，于此實(shí)施例中，解離槽130亦可連通于酸堿值調(diào)整槽110。此時(shí)，還能夠直接將含陰離子廢水當(dāng)做用來(lái)調(diào)整含氨廢水酸堿值的酸性溶劑來(lái)注入酸堿值調(diào)整槽110中，以進(jìn)行重復(fù)利用。值得注意的是，部分的陰離子會(huì)在上述工藝中隨著低濃度廢水被排放掉，因此含陰離子廢水中的陰離子含量可能不足以在后續(xù)工藝中將含氨廢水調(diào)整至所需酸堿值。因此，此實(shí)施例中的含氨廢水的回收處理設(shè)備IOOa還可包括連通于酸堿值調(diào)整槽110并且用以貯存酸性溶劑的一個(gè)貯存槽150，以便根據(jù)需求量將酸性溶劑從貯存槽150注入酸堿值調(diào)整槽110中。此外，含氨廢水的回收處理設(shè)備IOOa還可包括多個(gè)泵160、170以及180。其中，泵160可連接于酸堿值調(diào)整槽110與逆滲透膜120之間，用以將酸性廢水從酸堿值調(diào)整槽110輸送至逆滲透膜120。再者，泵170可連接于逆滲透膜120與解離槽130之間，用以將高濃度廢水從逆滲透膜120注入解離槽130。另外，泵180則可連接于貯存槽150與酸堿值調(diào)整槽110之間，用以將酸性溶劑從貯存槽150注入至酸堿值調(diào)整槽110。除此之外，于此實(shí)施例中，含氨廢水的成分還可包含鈉離子。因此，在回收含陽(yáng)離子廢水時(shí)，除了可回收到氨之外，還可一并回收到鈉化合物。
圖4繪示出根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的一種含氨廢水的回收處理設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖。請(qǐng)參考圖4所示，此實(shí)施例中的含氨廢水的回收處理設(shè)備IOOb與前一實(shí)施例中的含氨廢水的回收處理設(shè)備IOOa相似，二者不同之處在于此實(shí)施例中的含氨廢水的主要成分還包含過(guò)氧化氫，因此含氨廢水的回收處理設(shè)備IOOb還可包括容納有一個(gè)催化劑的一個(gè)處理單元190，并且酸堿值調(diào)整槽110配置于處理單元190與逆滲透膜120之間。其中，催化劑可為活性碳、二氧化錳或者是鐵錳砂，用以在將酸性溶劑注入含氨廢水中之前，先去除酸性廢水中的過(guò)氧化氫。其它組件的功能及連接關(guān)系與前一實(shí)施例相同，于此不再贅述。綜合上述，由于酸性液體會(huì)使逆滲透膜帶正電，因而會(huì)有利于逆滲透膜排斥銨根離子，以便在高濃度廢水中保留更多的銨根離子。因此，本發(fā)明先將含氨廢水的酸堿值調(diào)整為酸性，然后在利用逆滲透膜將酸性廢水分離為高濃度廢水以及低濃度廢水時(shí)，便能提高逆滲透膜對(duì)于銨根離子的回收效率。然后，再對(duì)高濃度廢水進(jìn)行處理，以將其分離為含陰離子廢水以及含陽(yáng)離子廢水。之后，便能回收含有氨的含陽(yáng)離子廢水。因此，相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明對(duì)于氨的回收效率會(huì)較高。雖然本發(fā)明已以實(shí)施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何所屬領(lǐng)域的技 術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作些許的更動(dòng)與潤(rùn)飾。
權(quán)利要求
1.一種含氨廢水的回收處理方法，其特征在于，該方法包括 在一含氨廢水中加入一酸性溶劑，以形成一酸性廢水； 利用一逆滲透膜將所述酸性廢水分離為一高濃度廢水以及一低濃度廢水；以及 將所述高濃度廢水分離為一含陰離子廢水以及一含陽(yáng)離子廢水，以回收所述含陽(yáng)離子廢水。
2.如權(quán)利要求I所述的含氨廢水的回收處理方法，其特征在于，所述含氨廢水的成分還包含過(guò)氧化氫，并且，該方法還包括在將所述酸性溶劑加入所述含氨廢水中之前，利用一催化劑去除所述含氨廢水中的所述過(guò)氧化氫。
3.如權(quán)利要求2所述的含氨廢水的回收處理方法，其特征在于，所述催化劑為活性碳、二氧化錳或者是鐵錳砂。
4.如權(quán)利要求I所述的含氨廢水的回收處理方法，其特征在于，所述酸性廢水的酸堿值低于6. 5。
5.如權(quán)利要求I所述的含氨廢水的回收處理方法，其特征在于，所述高濃度廢水是利用一電透析模塊或者是一離子交換樹脂分離為所述含陰離子廢水以及所述含陽(yáng)離子廢水。
6.如權(quán)利要求I所述的含氨廢水的回收處理方法，其特征在于，所述含氨廢水、酸性溶劑與含陰離子廢水的成分皆包含硫酸根離子與氯離子至少其中之一。
7.如權(quán)利要求I所述的含氨廢水的回收處理方法，其特征在于，所述含氨廢水的成分還包含鈉離子與銨根離子至少其中之一。
8.一種含氨廢水的回收處理設(shè)備，其特征在于，該設(shè)備包括 一酸堿值調(diào)整槽，用以容納一含氨廢水，并且適于注入一酸性溶劑，以使所述含氨廢水形成一酸性廢水； 一逆滲透膜，用以將所述酸性廢水分離為一高濃度廢水以及一低濃度廢水； 一解離槽，所述逆滲透膜配置于所述酸堿值調(diào)整槽與解離槽之間，并且所述解離槽用以將所述高濃度廢水分離為一含陰離子廢水以及一含陽(yáng)離子廢水；以及 一回收槽，連通于所述解離槽，用以回收所述含陽(yáng)離子廢水。
9.如權(quán)利要求8所述的含氨廢水的回收處理設(shè)備，其特征在于，該設(shè)備還包括容納有一催化劑的一處理單元，并且所述含氨廢水的成分還包含過(guò)氧化氫，其中所述酸堿值調(diào)整槽配置于所述處理單元與逆滲透膜之間，并且在將所述酸性溶劑注入含氨廢水中之前，先利用所述催化劑去除所述含氨廢水中的所述過(guò)氧化氫。
10.如權(quán)利要求9所述的含氨廢水的回收處理設(shè)備，其特征在于，所述催化劑為活性碳、二氧化錳或者是鐵錳砂。
11.如權(quán)利要求8所述的含氨廢水的回收處理設(shè)備，其特征在于，所述酸性廢水的酸堿值低于6. 5。
12.如權(quán)利要求8所述的含氨廢水的回收處理設(shè)備，其特征在于，所述解離槽中具有一電透析模塊或者是一離子交換樹脂，并且所述高濃度廢水利用所述電透析模塊或者是所述離子交換樹脂分離為所述含陰離子廢水以及含陽(yáng)離子廢水。
13.如權(quán)利要求8所述的含氨廢水的回收處理設(shè)備，其特征在于，所述解離槽連通于所述酸堿值調(diào)整槽，用以將所述含陰離子廢水當(dāng)作酸性溶劑注入所述酸堿值調(diào)整槽中。
14.如權(quán)利要求8所述的含氨廢液的回收處理設(shè)備，其特征在于，該設(shè)備還包括一貯存槽，連通于所述酸堿值調(diào)整槽，用以貯存所述酸性溶劑，并且適于將所述酸性溶劑注入所述酸堿值調(diào)整槽中。
15.如權(quán)利要求8所述的含氨廢水的回收處理設(shè)備，其特征在于，所述含氨廢水、酸性溶劑與含陰離子廢水的成分皆包含硫酸根離子與氯離子至少其中之一。
16.如權(quán)利要求8所述的含氨廢水的回收處理設(shè)備，其特征在于，所述含氨廢水的成分還包含鈉離子與銨根離子至少其中之一。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種含氨廢水的回收處理方法及其設(shè)備。所述的方法包括下列步驟首先，在一含氨廢水中加入一酸性溶劑，以形成一酸性廢水；接著，利用一逆滲透膜將酸性廢水分離為一高濃度廢水以及一低濃度廢水；然后，再將高濃度廢水分離為一含陰離子廢水以及一含陽(yáng)離子廢水，以回收含陽(yáng)離子廢水。本發(fā)明還提供一種含氨廢水的回收處理設(shè)備，其中形成于一酸堿值調(diào)整槽中的酸性廢水經(jīng)由逆滲透膜分離為高濃度廢水以及低濃度廢水之后，其中的高濃度廢水會(huì)再于一解離槽中分離為含陰離子廢水以及含陽(yáng)離子廢水，之后，再將含陽(yáng)離子廢水回收于一回收槽中。
文檔編號(hào)C02F9/06GK102897954SQ20121025751
公開日2013年1月30日 申請(qǐng)日期2012年7月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月26日
發(fā)明者陳國(guó)益, 曹逸昌, 陳鏡廉 申請(qǐng)人:兆聯(lián)實(shí)業(yè)股份有限公司