膜耦合處理高鹽高氨氮廢水的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種利用膜分離技術(shù)處理高鹽高氨氮廢水的方法，更具體地說，涉及一種采用膜吸收+反滲透+正滲透耦合技術(shù)處理高鹽高氨氮廢水的方法，屬于工業(yè)廢水處理領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]石化行業(yè)的催化劑生產(chǎn)過程中多處使用銨鹽和氨水，因此，排放的催化劑廢水中含有大量氨氮，廢水中的氨氮主要以銨離子(NH4+)存在，是導(dǎo)致水體富營養(yǎng)化和環(huán)境污染的重要物質(zhì)，易引起水中藻類及其他微生物大量繁殖，嚴(yán)重時會使水中溶解氧下降，魚類大量死亡，甚至?xí)?dǎo)致湖泊的干涸；氨氮還會使給水消毒和工業(yè)循環(huán)水殺菌處理過程中增大用氯量；此外，氨氮對某些金屬(銅)具有腐蝕性，污水回用時，再生水中氨氮可以促進(jìn)輸水管道和用水設(shè)備中微生物的繁殖，形成生物垢，堵塞管道和用水設(shè)備，并影響換熱效率。
[0003]氨氮的超標(biāo)排放直接影響到催化劑生產(chǎn)企業(yè)廢水的全面達(dá)標(biāo)和正常生產(chǎn)，成為制約企業(yè)持續(xù)發(fā)展的瓶頸，對氨氮廢水的治理成為催化劑生產(chǎn)企業(yè)的首要環(huán)保問題。因此，研究開發(fā)經(jīng)濟(jì)、實(shí)用、安全的催化劑廢水氨氮處理工藝成為當(dāng)前的研究熱點(diǎn)，對保護(hù)環(huán)境，造福人類有重要意義。
[0004]目前，國內(nèi)外對高濃度氨氮廢水的治理主要采取加堿吹脫、電解法、MAP沉淀法、離子交換法、折點(diǎn)氯化法等技術(shù)；而對低濃度氨氮廢水的治理主要有吸附法、化學(xué)氧化法、生化法等技術(shù)。
[0005]加堿吹脫法適用于高濃度氨氮廢水的初級處理，該方法技術(shù)成熟、工藝和運(yùn)行簡單，但運(yùn)行成本較高，設(shè)備腐蝕較嚴(yán)重，并且易造成空氣二次污染；電解法是利用電解產(chǎn)生NaOH和Cl2,然后進(jìn)行吹脫。其運(yùn)行成本可控制在3.0元/m3水，經(jīng)濟(jì)上可行，電解產(chǎn)生的Cl2可作為產(chǎn)品出售或用于水處理，但Cl2屬劇毒氣體，有一定的危險(xiǎn)性，不利于安全和環(huán)境；MAP沉淀法、離子交換法、折點(diǎn)氯化法等處理高濃度氨氮廢水，存在工藝操作繁瑣、處理周期短、處理成本高、易引起二次污染等缺點(diǎn)，不適宜大規(guī)模工業(yè)化應(yīng)用。
[0006]吸附法是利用沸石中的Na+置換NH4+,適用于處理低濃度氨氮廢水,用改性天然沸石吸附，具有吸附效率較高，設(shè)備體積小，設(shè)備一次性投資小的特點(diǎn)，而對于高濃度氨氮廢水，由于再生頻繁，操作管理非常復(fù)雜，耗電量很大，處理成本高，經(jīng)濟(jì)上不合算；化學(xué)氧化法是在氨氮廢水中投加具有強(qiáng)氧化性質(zhì)的氧化劑，如臭氧、雙氧水/催化劑、次氯酸鈉等，工藝流程和設(shè)備相對簡單，反應(yīng)速度較快，但由于氧化劑價(jià)格較貴，使得處理成本較高。另夕卜，這些化學(xué)強(qiáng)氧化劑通常要求酸性條件，一般要求PH小于2?4，因此，用化學(xué)氧化法需要先后兩次調(diào)節(jié)廢水PH，增加了處理成本；目前，工業(yè)上處理低濃度氨氮廢水最常用的方法為生化法，它主要是采用硝化一反硝化原理，處理成本較低，但是進(jìn)水氨氮濃度一般不能超過500mg/L，否則將影響正常運(yùn)行，而且高濃度氨氮本身對微生物的活動和繁殖有抑制作用。此外，生化反應(yīng)速度較慢，通常需要較長的水力停留時間，因而需要較大的構(gòu)筑物，占地面積較大。
[0007]本申請所述廢水除含有較高濃度的氨氮外，還具有較高含鹽量，而C0D&相對較低，不適宜采用化學(xué)氧化和生化法處理。目前，國內(nèi)對該種特性廢水的處理回用方法專利較少，現(xiàn)有專利大都集中在氨氮廢水的達(dá)標(biāo)處理排放方面。中國專利CN1123543C涉及一種催化劑含氨/銨廢水的處理回收方法，主要步驟為:1)稀含氨/銨廢水經(jīng)過反滲透膜濃縮，膜滲透液直接回收利用或作為蒸汽汽提塔氨蒸汽的吸收液；2)膜濃縮液與濃含氨/銨廢水混合并加堿調(diào)節(jié)PH ；3)堿化后的含氨廢水進(jìn)入汽提塔，回收其中的氨/銨，汽提凈化水達(dá)標(biāo)排放。這種方法比單獨(dú)采用吹脫法、汽提法等的運(yùn)行費(fèi)用稍低，但它仍然采用了汽提法，汽提法的運(yùn)行費(fèi)用企業(yè)仍無法接受；另外，汽提塔排放水仍含有一定的氨/銨，不能達(dá)到排放要求，并且廢水中鹽含量較高，不能進(jìn)行生化處理，因此這種方法未被推廣應(yīng)用；中國專利CN1872724A涉及采用化學(xué)反應(yīng)法去除廢水中的高濃度氨氮，回收銨鹽，出水再通過常規(guī)污水處理工藝處理達(dá)標(biāo)排放；中國專利CN101337746A涉及一種采用高溫脫氨和吹脫脫氨聯(lián)合工藝處理高濃度氨氮廢水的方法，適用于氨氮10000mg/L以上，C0Dcr20000?30000mg/L左右的工業(yè)廢水,經(jīng)處理后氨氮可降至300mg/L左右，C0Dra8000?15000mg/L左右，處理后廢水經(jīng)過生化處理可達(dá)標(biāo)排放；中國專利CN101293683A涉及一種采用脫氨劑吹脫高濃度氨氮廢水中的氨的方法，由于脫氨劑能使NH3分子擺脫水分子的作用，以游離氨形式存在，這使得廢水中的氨氮能更有效地被吹脫出來；中國專利CN101264948A也涉及一種采用汽提脫除氨氮廢水中氨的方法，與蒸汽吹脫脫氨相比，該方法蒸汽消耗量較低，廢水經(jīng)過處理后可滿足國家一級排放標(biāo)準(zhǔn)(<15mg/L)。此外，中國專利CN1546393A涉及一種采用膜吸收法處理高濃度氨氮廢水的方法，該方法采用中空纖維膜接觸器，以硫酸溶液為吸收液處理氨氮濃度1000?10000mg/L的氨氮廢水，經(jīng)處理后廢水可滿足國家一級排放標(biāo)準(zhǔn)。該方法雖然回收了廢水中的氨，但是處理后的廢水僅能達(dá)標(biāo)排放，不能實(shí)現(xiàn)水資源的回用目的。
[0008]膜吸收是將膜和普通吸收相結(jié)合而出現(xiàn)的一種新型吸收過程。該技術(shù)主要采用微孔疏水膜。在膜吸收法中，所處理的混合氣體和吸收液不直接接觸，二者分別在膜兩側(cè)流動，所采用的微孔膜本身沒有選擇性，只是起到隔離混合氣體和吸收液的作用，微孔膜上的微孔足夠大，理論上可以允許膜一側(cè)被分離的氣體分子不需要很高的壓力就可以穿過微孔膜到膜另一側(cè)，該過程主要依靠膜另一側(cè)吸收液的選擇性吸收達(dá)到分離混合氣體中某一組分的目的。與其他傳統(tǒng)吸收過程相比，膜吸收技術(shù)有以下特點(diǎn):(1)氣液兩相的界面是固定的，分別存在于膜孔的兩側(cè)表面處；(2)氣液兩相互不分散于另一相；(3)氣液兩相的流動互不干擾，流動特性各自可以進(jìn)行調(diào)整；(4)使用中空纖維膜具有很大的比表面積，有效提高氣液接觸面積。膜吸收法由于其在傳質(zhì)性能、操作、能耗等方面具有的優(yōu)點(diǎn)，使得該技術(shù)具有很好的應(yīng)用前景。
[0009]正滲透(FO)是一種依靠滲透壓驅(qū)動的膜分離過程，即水通過選擇性半透膜從較高水化學(xué)勢區(qū)域(低滲透壓側(cè))自發(fā)地?cái)U(kuò)散到較低水化學(xué)勢區(qū)域(高滲透壓側(cè))的過程。正滲透過程的驅(qū)動力是驅(qū)動液與原料液的滲透壓差，不需要外加壓力作為驅(qū)動力。和反滲透過程相比，正滲透具有如下優(yōu)點(diǎn):膜污染較輕，無需外加壓力，能耗低，回收率高，濃水排放量少，污染小，環(huán)境友好。
[0010]正滲透過程實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵是需要一種高通量可循環(huán)使用的驅(qū)動液，本發(fā)明中，經(jīng)過膜吸收過程后的吸收液為鹽溶液，將鹽溶液進(jìn)一步濃縮后，完全可滿足正滲透過程的需要。因此，如果將膜吸收和正滲透結(jié)合起來處理高鹽、高氨氮廢水，對其進(jìn)行二次利用，將經(jīng)過膜吸收過程后再經(jīng)過濃縮的高濃度吸收液作為正滲透過程的驅(qū)動液，不僅解決了正滲透過程所需驅(qū)動液的問題，同時也解決了膜吸收液的再生、處理問題，并且通過正滲透過程同時處理了經(jīng)過膜吸收后的高鹽廢水，兩種技術(shù)的耦合最大限度的降低了廢水的排放量，具有重要環(huán)境意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明公開了一種膜耦合處理高鹽高氨氮廢水的方法，旨在提供一種主要針對高鹽高氨氮廢水，處理后濃水排放量極少，最大程度地回收水資源的新方法。該方法首次采用膜吸收+反滲透+正滲透的工藝流程。首先，以