本發(fā)明涉及廢水處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種反滲透膜濃縮硝酸銨廢水的濃縮裝置及濃縮方法。

背景技術(shù)：

目前處理硝酸銨廢水主要有以下幾種：生化法、吹脫法、離子交換法和電滲析法等。生化法是將廢水收集至生化池中， 用細(xì)菌將銨鹽分解， 最后形成氮?dú)?。在生化反?yīng)過程中， 需要加入碳源和菌種，并且當(dāng)水中銨鹽濃度稍高，即氨氮達(dá)到 500mg/L時(shí)，菌種就會(huì)死亡，無法進(jìn)行生化反應(yīng)，同時(shí)使得硝酸銨白白損失掉了。吹脫法則需要加化學(xué)藥劑調(diào)節(jié)pH值，且吹脫后廢水中銨鹽殘留量過高，達(dá)不到排放標(biāo)準(zhǔn)，吹脫出來的氣體對(duì)大氣的造成二次污染。離子交換法是用離子交換樹脂吸附硝酸銨，但再生操作頻繁，還要處理再生清洗水，工藝繁瑣。電滲析法能將廢水中的大部分硝酸銨回收，但是電滲析技術(shù)處理廢水時(shí)，在多級(jí)串聯(lián)的電滲析器末段，由于水中的大部分硝酸銨，即導(dǎo)電離子已經(jīng)被脫除，水中導(dǎo)電離子很少，就極易發(fā)生極化反應(yīng)。這樣使得水中的硝酸銨脫除不完全，不能達(dá)到國家環(huán)保要求，水中殘留的氨氮濃度還太高，不能達(dá)到2011年頒布國家環(huán)保要求的水中氨氮10mg/L和總氮≤ 30mg/L 的指標(biāo)。既不能排放也無法回用，給生產(chǎn)企業(yè)造成了很大的困擾。

電滲析工藝的缺陷：

（1）易發(fā)生透膜擴(kuò)散現(xiàn)象和串水現(xiàn)象

在濃水室循環(huán)增濃的濃水，與其淡水相比，兩者濃度相差很大，產(chǎn)生了很高的滲透壓，易于發(fā)生跨膜遷移，使得淡水的水質(zhì)變壞，濃水的濃度降低。電滲析器的濃淡水密封是依靠離子交換膜的彈性來密封，當(dāng)電滲析器拆洗后，再次重裝，發(fā)生離子交換膜的錯(cuò)位，使密封不嚴(yán)，易導(dǎo)致濃水和淡水串流，影響最終出水水質(zhì)。

（2）電滲析器的脫鹽率不高

以制備純水用的電滲析器為例，一般電滲析器的脫鹽率約為70％左右，近年來發(fā)明的無極水全自控電滲析器，其脫鹽率為95％以上，即電導(dǎo)率小于1 000 μS/cm 的進(jìn)水，出水電導(dǎo)率在50μS/cm 左右。

（3）發(fā)生濃差極化反應(yīng)，無法進(jìn)行深度處理

在電滲析工藝處理的水中導(dǎo)電離子很少的情況下，會(huì)在電滲析器內(nèi)發(fā)生濃差極化現(xiàn)象，水解離成H+和OH-，來補(bǔ)充導(dǎo)電離子，這一來浪費(fèi)了大量的電，二來使得水質(zhì)不能得到提高。

（4）電滲析工藝排水無法得到充分利用

目前電滲析工藝的排水中氨氮的質(zhì)量濃度在20 mg/L 左右，不能直接排放，設(shè)計(jì)中大都將處理后的廢水排入循環(huán)冷卻水。GB 50335—2002《污水再生利用工程設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定，在再生水用作冷卻水時(shí)排水的水質(zhì)指標(biāo)為水中ρ（氨氮）≤10 mg/L，并特別規(guī)定當(dāng)循環(huán)冷卻系統(tǒng)為銅材換熱器時(shí)，循環(huán)冷卻系統(tǒng)水中ρ（氨氮）＜ 1 mg/L，而目前電滲析器出水一般都達(dá)不到這一要求，如將不達(dá)標(biāo)的電滲析器出水直接排入冷卻水系統(tǒng)，很容易發(fā)生冷卻系統(tǒng)的腐蝕現(xiàn)象。尤其到2013 年執(zhí)行總氮排放標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，總氮含量較高的廢水處理將成為新的環(huán)保難題。

據(jù)了解，由于電滲析工藝本身存在一些不足之處，國家又提高水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)后，僅用現(xiàn)有的電滲析工藝達(dá)到水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)有一定的難度，到2016年國家還將進(jìn)一步提高排放標(biāo)準(zhǔn)。

中國專利申請(qǐng)?zhí)?01310298728.2公開了一種用集成膜技術(shù)處理硝酸銨廢水的方法，其方法如下：在硝酸銨廢水原液經(jīng)酸堿中和調(diào)pH值工藝和冷卻工藝處理后，依次再經(jīng)由超濾膜工藝、反滲透膜工藝、脫氣膜工藝和電去離子膜工藝組成的集成膜技術(shù)處理，分別得到接近10%的硝酸銨濃縮液，經(jīng)蒸發(fā)結(jié)晶，回收硝酸銨固體產(chǎn)品；同時(shí)得到水中氨氮質(zhì)量濃度≤1mg/L的脫鹽水，可作為工藝用純水或鍋爐補(bǔ)給水回收。本發(fā)明使硝酸銨廢水全部得到資源化利用。本發(fā)明集成膜技術(shù)，工藝先進(jìn)；節(jié)約能源；治理廢水工程經(jīng)濟(jì)效益好，但設(shè)備多，投資大。

中國專利申請(qǐng)?zhí)?01210099642.2公開了一種用集成膜全部回收無機(jī)銨鹽廢水的方法及裝置，以無機(jī)銨鹽廢水為原水，依次經(jīng)由預(yù)處理工藝、電滲析工藝和電去離子工藝組成的集成膜系統(tǒng)處理?？梢赃_(dá)到出水中氨氮≤10mg/L，總氮≤30mg/L的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)要求。經(jīng)該系統(tǒng)處理后的濃水，其氨氮質(zhì)量濃度達(dá)10％以上，可以送至工廠生產(chǎn)系統(tǒng)，進(jìn)一步蒸發(fā)濃縮，結(jié)晶出銨鹽，使廢水中的銨鹽全部回收；淡水的電導(dǎo)率接近于零，可作為純水或鍋爐補(bǔ)給水回用。這樣，整個(gè)系統(tǒng)無廢物排放，濃、淡水都得到資源化利用。但是電滲析除了存在上述弊端，電能消耗較高。

反滲透是近幾十年內(nèi)發(fā)展起來的膜分離技術(shù)，已在海水和苦咸水淡化、 大型鍋爐補(bǔ)給水處理方面得到廣泛應(yīng)用， 也用于乳品和果汁及生物和生化制劑的分離和濃縮方面，以及飲用水和高純水的制備方面。近年來反滲透技術(shù)也在廢水處理領(lǐng)域內(nèi)得到應(yīng)用， 但有人嘗試將反滲透技術(shù)應(yīng)用于硝酸銨廢水處理時(shí)，發(fā)現(xiàn)反滲透膜對(duì)硝酸銨的透過率很高。據(jù)文獻(xiàn)介紹， 反滲透膜對(duì) NH⁴⁺離子的去除率為70～90%，對(duì)NO^3—離子的去除率為50～75%。也就是說反滲透膜對(duì)NH⁴⁺離子的透過率10～30%，對(duì)NO^3—離子的透過率為25～50%。這與反滲透膜對(duì)NaCl的去除率為99%相比，這給要實(shí)現(xiàn)全部脫除硝酸銨的廢水處理的工程帶來很大的困難， 使得我國至今沒有反滲透應(yīng)用于處理硝酸銨廢水的先例。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種反滲透膜濃縮硝酸銨廢水的濃縮裝置及濃縮方法，解決現(xiàn)有技術(shù)中處理高濃度硝酸銨廢水的濃縮效果不好，過濾精度低等問題。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的：

一種反滲透膜濃縮硝酸銨廢水的濃縮裝置，包括依次連通的低壓泵、一級(jí)低壓反滲透膜組、高壓泵、二級(jí)高壓濃水反滲透膜組和蒸發(fā)濃縮裝置；所述一級(jí)低壓反滲透膜組包括第一膜管、設(shè)置在第一膜管內(nèi)的第一高截留率膜芯；所述二級(jí)高壓濃水反滲透膜組包括第二膜管、設(shè)置在第二膜管內(nèi)的第二高截留率膜芯，所述二級(jí)高壓濃水反滲透膜組上設(shè)有回流管，所述回流管分別與一級(jí)低壓反滲透膜組、二級(jí)高壓濃水反滲透膜組連通；所述低壓泵與一級(jí)低壓反滲透膜組之間的管道上設(shè)有第一閥門，所述高壓泵與二級(jí)高壓濃水反滲透膜組之間的管道上設(shè)有第二閥門；所述濃縮裝置還包括水回收裝置和控制單元，所述水回收裝置與一級(jí)低壓反滲透膜組連通，所述控制單元分別與第一閥門、第二閥門連接。

進(jìn)一步地，所述控制單元為PLC控制單元。

進(jìn)一步地，其還包括清洗系統(tǒng)，用于清洗一級(jí)低壓反滲透膜組、二級(jí)高壓濃水反滲透膜組。

進(jìn)一步地，所述清洗系統(tǒng)為CIP清洗系統(tǒng)。

進(jìn)一步地，所述第一膜管上還設(shè)有第一壓力測(cè)量裝置、第一溫度測(cè)量裝置；所述第二膜管上還設(shè)有第二壓力測(cè)量裝置、第二溫度測(cè)量裝置，所述第一壓力測(cè)量裝置、第一溫度測(cè)量裝置、第二壓力測(cè)量裝置、第二溫度測(cè)量裝置分別與控制單元連接。

上述反滲透膜濃縮硝酸銨廢水的濃縮裝置的濃縮方法，包括以下步驟：

S1.將硝酸銨廢水引入一級(jí)低壓反滲透模組，分別得到一級(jí)透過液和一級(jí)濃液，將一級(jí)透過液引入水回收裝置，一級(jí)濃液引入二級(jí)高壓濃水反滲透膜組；

S2. 一級(jí)濃液經(jīng)二級(jí)高壓濃水反滲透膜組處理，分別得到二級(jí)透過液和二級(jí)濃液，將二級(jí)透過液經(jīng)回流管引入一級(jí)低壓反滲透膜組再處理，二級(jí)濃液引入蒸餾濃縮裝置，蒸發(fā)結(jié)晶，得到硝酸銨晶體。

進(jìn)一步地，所述一級(jí)濃液的硝酸銨質(zhì)量濃度為5-7%。

進(jìn)一步地，所述二級(jí)濃液的硝酸銨質(zhì)量濃度為12-18%。

進(jìn)一步地，所述一級(jí)透過液中硝酸銨濃度不大于5mg/L。

本發(fā)明的有益效果是：

（1）本發(fā)明采用反滲透膜組可使硝酸銨廢水的系統(tǒng)出水（即一級(jí)透過液）中的氨氮質(zhì)量濃度≤ 5mg/L， 接近純水的質(zhì)量水平，可全部回用，節(jié)約了水資源，實(shí)現(xiàn)真正意義上的零排放， 環(huán)保效益好。

（2）本發(fā)明反滲透膜組的工藝過程都在常溫下進(jìn)行， 無相變， 因此與產(chǎn)生相變的蒸餾濃縮法相比， 大幅度的降低能耗，采用反滲透膜工藝處理硝酸銨廢水與采用電滲析技術(shù)相比能耗也有所降低。

（3）本發(fā)明運(yùn)行費(fèi)用低， 治理硝酸銨廢水工程有經(jīng)濟(jì)收益，相比于用電滲析法或離子交換法治理硝酸銨廢水的全部水處理裝置的運(yùn)行費(fèi)用約為4.5元/噸水， 本發(fā)明處理硝酸銨廢水的全部水處理裝置的運(yùn)行費(fèi)用節(jié)相較省50%。

（4）操作彈性大，當(dāng)進(jìn)料中硝酸銨含量在0.1%—1.5%范圍內(nèi)變化時(shí)，離子交換樹脂已無法正常操作，而本發(fā)明可以正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

（5）本發(fā)明投資少，操作簡(jiǎn)單，全部自動(dòng)控制，改善了生產(chǎn)勞動(dòng)環(huán)境， 實(shí)現(xiàn)清潔文明生產(chǎn)；同時(shí)將廢水中硝酸銨提取出來增加經(jīng)濟(jì)效益，節(jié)約水資源， 無排廢，環(huán)保效益好。

附圖說明

圖1為本發(fā)明濃縮裝置的結(jié)構(gòu)框圖；

圖2為本發(fā)明濃縮裝置處理硝酸銨廢水的工藝流程圖；

圖中，1為低壓泵，2為一級(jí)低壓反滲透膜組，3為高壓泵，4為二級(jí)高壓濃水反滲透膜組， 5為蒸發(fā)濃縮裝置，6為回流管，7為水回收裝置。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例進(jìn)一步詳細(xì)描述本發(fā)明的技術(shù)方案，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不局限于以下所述。本發(fā)明中一級(jí)低壓反滲透膜組、二級(jí)高壓濃水反滲透膜組為中國專利公開號(hào)CN103041708 A中所述膜組。

如圖1和圖2所示，一種反滲透膜濃縮硝酸銨廢水的濃縮裝置，包括依次連通的低壓泵、一級(jí)低壓反滲透膜組、高壓泵、二級(jí)高壓濃水反滲透膜組和蒸發(fā)濃縮裝置；所述一級(jí)低壓反滲透膜組包括第一膜管、設(shè)置在第一膜管內(nèi)的第一高截留率膜芯；所述二級(jí)高壓濃水反滲透膜組包括第二膜管、設(shè)置在第二膜管內(nèi)的第二高截留率膜芯，所述二級(jí)高壓濃水反滲透膜組上設(shè)有回流管，所述回流管分別與一級(jí)低壓反滲透膜組、二級(jí)高壓濃水反滲透膜組連通；所述低壓泵與一級(jí)低壓反滲透膜組之間的管道上設(shè)有第一閥門，所述高壓泵與二級(jí)高壓濃水反滲透膜組之間的管道上設(shè)有第二閥門；所述濃縮裝置還包括水回收裝置和控制單元，所述水回收裝置與一級(jí)低壓反滲透膜組連通，所述控制單元分別與第一閥門、第二閥門連接。

具體地，所述控制單元為PLC控制單元。

具體地，其還包括清洗系統(tǒng)，用于清洗一級(jí)低壓反滲透膜組、二級(jí)高壓濃水反滲透膜組。

具體地，所述清洗系統(tǒng)為CIP清洗系統(tǒng)。

具體地，所述第一膜管上還設(shè)有第一壓力測(cè)量裝置、第一溫度測(cè)量裝置；所述第二膜管上還設(shè)有第二壓力測(cè)量裝置、第二溫度測(cè)量裝置，所述第一壓力測(cè)量裝置、第一溫度測(cè)量裝置、第二壓力測(cè)量裝置、第二溫度測(cè)量裝置分別與控制單元連接。

實(shí)施例1

上述反滲透膜濃縮硝酸銨廢水的濃縮裝置的濃縮方法，包括以下步驟：

S1.將硝酸銨質(zhì)量濃度為0.3%的硝酸銨廢水引入一級(jí)低壓反滲透模組，分別得到硝酸銨濃度為4.8mg/L的一級(jí)透過液和硝酸銨質(zhì)量濃度為6%的一級(jí)濃液，將一級(jí)透過液引入水回收裝置，一級(jí)濃液引入二級(jí)高壓濃水反滲透膜組；

S2. 一級(jí)濃液經(jīng)二級(jí)高壓濃水反滲透膜組處理，分別得到二級(jí)透過液和硝酸銨質(zhì)量濃度為18%的二級(jí)濃液，將二級(jí)透過液經(jīng)回流管引入一級(jí)低壓反滲透膜組再處理，二級(jí)濃液引入蒸餾濃縮裝置，蒸發(fā)結(jié)晶，得到硝酸銨晶體。

實(shí)施例2

上述反滲透膜濃縮硝酸銨廢水的濃縮裝置的濃縮方法，包括以下步驟：

S1.將硝酸銨質(zhì)量濃度為0.5%的硝酸銨廢水引入一級(jí)低壓反滲透模組，分別得到硝酸銨濃度為4.9mg/L的一級(jí)透過液和硝酸銨質(zhì)量濃度為5%的一級(jí)濃液，將一級(jí)透過液引入水回收裝置，一級(jí)濃液引入二級(jí)高壓濃水反滲透膜組；

S2. 一級(jí)濃液經(jīng)二級(jí)高壓濃水反滲透膜組處理，分別得到二級(jí)透過液和硝酸銨質(zhì)量濃度為12%的二級(jí)濃液，將二級(jí)透過液經(jīng)回流管引入一級(jí)低壓反滲透膜組再處理，二級(jí)濃液引入蒸餾濃縮裝置，蒸發(fā)結(jié)晶，得到硝酸銨晶體。

實(shí)施例3

上述反滲透膜濃縮硝酸銨廢水的濃縮裝置的濃縮方法，包括以下步驟：

S1.將硝酸銨質(zhì)量濃度為0.4%的硝酸銨廢水引入一級(jí)低壓反滲透模組，分別得到硝酸銨濃度為5mg/L的一級(jí)透過液和硝酸銨質(zhì)量濃度為7%一級(jí)濃液，將一級(jí)透過液引入水回收裝置，一級(jí)濃液引入二級(jí)高壓濃水反滲透膜組；

S2. 一級(jí)濃液經(jīng)二級(jí)高壓濃水反滲透膜組處理，分別得到二級(jí)透過液和硝酸銨質(zhì)量濃度為16%二級(jí)濃液，將二級(jí)透過液經(jīng)回流管引入一級(jí)低壓反滲透膜組再處理，二級(jí)濃液引入蒸餾濃縮裝置，蒸發(fā)結(jié)晶，得到硝酸銨晶體。

實(shí)施例4

上述反滲透膜濃縮硝酸銨廢水的濃縮裝置的濃縮方法，包括以下步驟：

S1.將硝酸銨質(zhì)量濃度為0.3%的硝酸銨廢水引入一級(jí)低壓反滲透模組，分別得到硝酸銨濃度為4.7mg/L的一級(jí)透過液和硝酸銨質(zhì)量濃度為6%一級(jí)濃液，將一級(jí)透過液引入水回收裝置，一級(jí)濃液引入二級(jí)高壓濃水反滲透膜組；

S2. 一級(jí)濃液經(jīng)二級(jí)高壓濃水反滲透膜組處理，分別得到二級(jí)透過液和硝酸銨質(zhì)量濃度為18%二級(jí)濃液，將二級(jí)透過液經(jīng)回流管引入一級(jí)低壓反滲透膜組再處理，二級(jí)濃液引入蒸餾濃縮裝置，蒸發(fā)結(jié)晶，得到硝酸銨晶體。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)理解本發(fā)明并非局限于本文所披露的形式，不應(yīng)看作是對(duì)其他實(shí)施例的排除，而可用于各種其他組合、修改和環(huán)境，并能夠在本文所述構(gòu)想范圍內(nèi)，通過上述教導(dǎo)或相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)或知識(shí)進(jìn)行改動(dòng)。而本領(lǐng)域人員所進(jìn)行的改動(dòng)和變化不脫離本發(fā)明的精神和范圍，則都應(yīng)在本發(fā)明所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。