专利名称：含氨、氮废水的处理方法
技术领域：
本发明涉及一种废水处理方法，特别是一种含氨、氮废水的处理方法。
技术背景
随着化肥、石油化工等行业的迅速发展壮大，由此而产生的高氨氮废水也成为行 业发展制约因素之一；据报道，2001年我国海域发生赤潮高达77次，氨氮是污染的重要原 因之一，特别是高浓度氨氮废水造成的污染。因此，经济有效的控制高浓度氨氮废水污染也 成为当前环保工作者研究的重要课题，得到了业内人士的高度重视。目前，处理氨氮废水的 物理、化学法等常规技术根本不能经济有效的治理目的，存在处理效果差，运行费用高的问 题。生物处理法中，一般采用的A/0法、A2/0法、SBR序批处理法等对脱氮具有一定效果的 工艺技术，一般处理的废水氨氮含量不能超过300mg/L，同时，为了实现脱氮的目的，必须补 充相应的碳源来配合实现氨氮的脱除，使运行费用有很大的增加，是一般企业根本无法承 受。高浓度氨氮废水来源多，排放量大，采用经济有效的技术实现处理要求迫在眉睫。 近年来，随着生物工程技术的发展，特别是定向分离和培育的特性微生物工程技术的飞速 进步，使传统脱氮理论受到挑战，并在实际高氨氮废水的处理项目中被打破。生物脱氮理论 上有了很多进展，新的脱氮理论在实践上得到了很好的验证，如①亚硝酸硝化/反硝化工 艺。该工艺可以节省25%硝化曝气量，节省40%的反硝化碳源，节省50%反硝化反应器容 积。②同时硝化/反硝化工艺(SND)。好氧环境和缺氧环境同时存在的一个反应器中，由于 许多新的氮生物化学菌族被鉴定出来，在菌胶团作用下，硝化/反硝化同时进行，从而实现 了低碳源条件下的高效脱氮。③好氧反硝化工艺。在好氧条件下，某些好氧反硝化菌能够 通过氨氮的生物作用形成氧化氮和氧化亚氮等气态产物。④厌氧好氧化工艺。一些微生物 能够以硝酸盐、二氧化碳和氧气为氧化剂将氨氧化为氮气。但由于硝酸铵产品的生产过程中大量使用硝酸原料，冷凝水中也存在硝酸成分， 对于生化工艺中的生物菌种有很大的杀伤力。加药中和法虽然能中和水中的氨氮，但是药 剂消耗大，运行费用高，可能产生二次污染，且不能回收废水中有用物质，多效蒸发冷凝，由 于需要消耗大量能源，并将水中的游离氨蒸发和蒸汽一并排放，会造成大气污染。综合分 析，现有工艺技术各有千秋，但最终不能形成资源的再回收利用和解决二次污染等问题，所 以在技术推广应用方面，受到了行业的应用限制。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是如何将含氨、氮废水中的有用物质进行回收利用， 同时又能充分利用水资源。为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下一种含氨、氮废水的处理方法，包 括膜处理与回收氨，首先在含有硝酸铵和游离氨的冷凝水中加入稀硝酸或气态氨进行中和 反应，其次对反应后的冷凝液进行冷却、过滤除杂，将冷凝液输送至一次膜处理系统进行分离，然后将分离获得的硝酸铵溶液再次输送至二次膜处理系统进行二次循环处理，将获得 的硝酸铵溶液输送至溶液提纯装置进行提纯回收，将前述分离出来的水输送至反渗透系统 进行进一步处理。电渗析膜材料是由PA制成的阳离子膜和阴离子膜按照一定的规律交替 排列，两端分别安装正负电极，构成电渗析器。反渗透是将半透膜、导流层、隔网按一定顺序 排列粘合卷制在有排孔的中心管上，制成元件，原水从一端进入隔网层。经过隔网层时，在 外界压力的作用下，一部分水通过半透膜的孔渗透到导流层内，再顺导流层的水流到中心 管排孔，经中心管排出，剩余部分即硝酸铵溶液，从隔网层另一端排出，返回回收系统再利 用。本系统根据水量大小决定由若干个单体元件组成。本发明所述含氨、氮废水的处理方法的一种优选方案在于所述中和反应步骤是 在常温常压下 进行，将PH值调整到5-6，冷凝液反应时间为50-70分钟。本发明所述含氨、氮废水的处理方法的另一种优选方案在于所述中和反应步骤 是在两台中和反应罐中进行，通过液位自动转换控制系统，使其自动转换，轮换收集、搅拌 并反应。本发明所述含氨、氮废水的处理方法的另一种优选方案在于所述反应后的冷凝 液被冷却到30-35摄氏度。本发明所述含氨、氮废水的处理方法的另一种优选方案在于所述过滤除杂步骤 包括采用10微米的精密过滤器对反应后的冷凝液进行预处理，用5微米的超微过滤器对经 过二次膜处理系统处理后的水进行过滤，其中过滤器设有反冲洗水装置。本发明所述含氨、氮废水的处理方法的另一种优选方案在于所述反渗透系统处 理步骤进一步包括将前述分离出来的水通过高压泵经流量调节控制装置和压力调节控制 装置调节后输送至反渗透系统，同时反冲洗装置作用于反渗透系统。本发明所述含氨、氮废水的处理方法的另一种优选方案在于所述反渗透系统处 理后排出的硝酸铵溶液返回至一次膜处理系统进行循环处理。本发明以“有用物质的回收利用”和对环境的“零排放”作为硝酸铵冷凝废水的最 理想化为优先考虑，彻底解决硝酸铵废水中富含氨、氮排放对环境造成的污染和以回收利 用废水中的游离氨和硝酸铵，并将宝贵的水资源重复循环利用为目的的综合行工艺创新。随着硝酸铵生产工艺由初期的常压中和法，逐步改变为加压中和法，特别是近几 年新上的几家大型硝酸铵企业，已经全部采用加压中和法工艺生产。由于原料硝酸浓度的 提高和中和反应溶液制成的加压，总工艺中的废水排放将增加，游离氨和硝酸铵的含量也 将有一定比例的提高。本工艺研发选用的聚酰胺(PA)膜具有工作压力低，而耐酸碱性强， 耐生物污染、产水量高，经检测特别对含硝酸成分的废水具有更强的化学稳定性，并可应用 与水处理及诸多其他料液处理领域。本发明的技术效果在于本工艺通过选用电渗析具有在难溶盐、超饱和工作状况 下运行能力，首先将硝酸铵废水中的高含量物质分离回收利用，排出的淡水已经达到国家 排放标准；然后利用反渗透将达标排放水经过进一步的深处理、排出的水完全达到硝酸铵 行业生产使用的脱盐软化水指标，排出的浓液再返回电渗析分离回收利用，实行全系统废 水的零排放效果。
下面结合附图对本发明作进一步说明。图1为本发明的工艺流程图。图2为本发明一个实施例的具体工艺流程示意图。
具体实施例方式一个硝酸氨生产企业，年产硝酸铵20万吨，冷凝废水量25立方米/小时，其中游离氨含量700毫克/升，硝酸铵含量900毫克/升。图1显示了本发明的工艺流程图。图2 为本发明一个实施例的具体工艺流程示意图，其中计量检测调节装置1、中和反应罐2、收 集罐3、冷却器4、精密过滤器5、冷凝水贮罐6、二级浓缩循环罐7、膜处理装置8、膜处理装 置9、二级进料罐10、极水罐11、极水罐12、一级浓缩循环罐13、达标水贮罐14、高压泵15、 反渗透系统16、转换装置17、反冲洗装置18、流量调节控制19、压力调节控制20、回用脱盐 水罐21、二次浓液罐22、极水罐23、溶液提纯装置24、超微过滤器25、回收罐26、反冲洗装 置27。本工艺按如下流程实现硝酸铵产品生产过程中，排放的水蒸汽经冷却后，含带有 硝酸铵和游离氨的冷凝水，通过计量检测调节装置1的测量可得出水中游离铵含量和来水 量，自动加入稀硝酸或者气氨，混合冷凝水进入中和反应罐2，然后在常温常压下进行中和 反应，将PH值调整到5-6，冷凝液在中和反应罐中停留时间约1小时。主要是和各工序来水 在罐中收集搅拌，化学反应均勻，并根据PH值自动检测仪所检测的数据，自动调整稀硝酸 或氨投加量，控制PH值始终在5-6的范围。由于硝酸铵生产工艺中各工序冷凝水中物质含量不等，水量不均，为保证后道工 序的正常工作，该工序设置了二台中和反应罐2，通过液位自动转换控制系统17，使其自动 转换、轮换收集、搅拌、中和反应。完成中和调节反应的冷凝液温度约为60摄氏度，用泵送 入收集罐3。进入收集罐3的冷凝液接下来被输送至冷却器4中进行冷却，使其温度降到 35摄氏度以下，然后送入精密过滤器5进行过滤，去除中和冷却后水中含有的晶体和杂质， 防止晶体和杂质进入膜处理系统，从而造成膜堵阻。本系统中采用10微米精密过滤器、5微 米超滤过滤器各一台。5微米超滤过滤器用于二次膜处理系统处理后的水的过滤，过滤器设 有反冲洗水装置27，以便确保设备的最佳运行和正常工作。通过过滤器处理的水进入冷凝 水贮罐6，然后由泵送到膜处理系统8进行分离回收硝酸铵。为使产生的硝酸氨浓度达到再利用的要求和排放水的标准，需要进行将一部分硝 酸铵溶液输入至二次膜处理系统9和膜处理溶液提纯装置24进行处理。其中设置了二级 进料罐10、极水罐11、12、23，一级浓缩循环罐13、二级浓缩循环罐7、二次浓液罐22、各种 类型的泵、阀、流量计，配备于系统运行，回收提纯后的硝酸氨浓液进入贮罐26，然后进入厂 内生产系统进行利用，达标排放水进入贮罐14排放。由于达标排放水中基本不含有矿物质 和金属离子，含有约20-30毫克/升的氨、氮。根据硝酸铵生产工艺中需要大量脱盐水的特 点。从节约水资源和节能降耗的角度，将达标排放水送入反渗透系统主体进行进一步处理。 该系统由高压泵15、反渗透系统主体16、反冲洗装置18、流量调节控制装置19和压力调节 装置20组成。根据水质特点，该系统高压泵15主要能量供给范围0. 7-1. 5mpa,为保证不损伤膜元件、不超过极限耐压值，特设置流量调节控制装置19，将流量调控在15-20T/h的范围 内，设置压力调节装置20，将压力调控在0. 5-1. 8mpa,使得膜元件在温度、流量、压力均衡 的情况下进行工作。膜元件设计参数工作流量为18T/h、工作压力为0. 8-1. 2mpa、脱盐率为 95% -99. 9%、PH 值为 3-10、工作温度为 30°C。其中采用的膜为工艺结构卷式复合膜，材料为芳香聚酰胺(PA)高分子材料。根据 处理量的大小和物质含量，决定选用单组膜元件数量和膜透过率高的多孔膜或致密膜。为 减缓膜的衰减性和膜污染，本系统设置了反冲洗装置(18)。 经运行处理后排出的硝酸氨溶液返回冷凝液贮罐6，进行循环处理。最终所产出的 高纯水中氨氮含量只有5毫克/升以下，完全符合硝酸氨生产过程中的脱盐水使用要求，同 时硝酸铵也得到了充分的回收。如果电费按0. 32元每千瓦时，则该公司每年可回收硝酸铵 价值215万元，回用脱盐水75万元。全年运行费用约160万元左右，全年可创利130万元 左右，减去交纳的排污用不计该项目总投资900万元至1100万元。
权利要求
一种含氨、氮废水的处理方法，包括膜处理与回收氨，其特征在于首先在含有硝酸铵和游离氨的冷凝水中加入稀硝酸或气态氨进行中和反应，其次对反应后的冷凝液进行冷却、过滤除杂，将冷凝液输送至一次膜处理系统进行分离，然后将分离获得的硝酸铵溶液输送至二次膜处理系统进行二次处理，接下来将获得的硝酸铵溶液输送至溶液提纯装置进行提纯回收，将前述分离出来的水输送至反渗透系统进行进一步处理。
2.根据权利要求1所述的含氨、氮废水的处理方法，其特征在于所述中和反应步骤是 在常温常压下进行，将PH值调整到5-6，冷凝液反应时间为50-70分钟。
3.根据权利要求2所述的含氨、氮废水的处理方法，其特征在于所述中和反应步骤是 在两台中和反应罐中进行，通过液位自动转换控制系统，使其自动转换，轮换收集、搅拌并 反应。
4.根据权利要求3所述的含氨、氮废水的处理方法，其特征在于所述反应后的冷凝液 被冷却到30-35摄氏度。
5.根据权利要求4所述的含氨、氮废水的处理方法，其特征在于所述过滤除杂步骤包 括采用10微米的精密过滤器对反应后的冷凝液进行预处理，用5微米的超微过滤器对经过 二次膜处理系统处理后的水进行过滤，其中过滤器设有反冲洗装置。
6.根据权利要求1至5中任一权利要求所述的含氨、氮废水的处理方法，其特征在于 所述反渗透系统处理步骤进一步包括将前述分离出来的水通过高压泵经流量调节控制装 置和压力调节控制装置调节后输送至反渗透系统，同时反冲洗装置作用于反渗透系统。
7.根据权利要求6所述的含氨、氮废水的处理方法，其特征在于所述反渗透系统处理 后排出的硝酸铵溶液返回至一次膜处理系统进行循环处理。
8.根据权利要求1至5中任一权利要求所述的含氨、氮废水的处理方法，其特征在于 进入溶液提纯装置进行提纯的硝酸铵溶液一部分来自一次膜处理系统，另一部分来自二次 膜处理系统。
全文摘要
本发明公开了一种含氨、氮废水的处理方法，通过选用电渗析具有在难溶盐、超饱和工作状况下运行能力，首先将硝酸铵废水中的高含量物质分离回收利用，排出的水已经达到国家排放标准；然后利用反渗透将达标排放水经过进一步的深处理、排出的水完全达到硝酸铵行业生产使用的脱盐软化水指标，同时排出的溶液再返回电渗析分离循环处理、回收利用，实行全系统废水的零排放效果。
文档编号C02F1/44GK101844845SQ20091003024
公开日2010年9月29日 申请日期2009年3月23日 优先权日2009年3月23日
发明者毛艳秋 申请人:盐城市鸿盛环保工程有限公司