一種高鹽氨氮廢水的處理方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種利用膜分離技術處理高鹽氨氮廢水的方法，更具體地說，涉及一種正滲透耦合膜蒸餾技術處理高鹽氨氮廢水的方法，屬于工業(yè)廢水處理領域。
【背景技術】
[0002]石化行業(yè)的催化劑生產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，是導致水體富營養(yǎng)化和環(huán)境污染的重要物質，易引起水中藻類及其他微生物大量繁殖，嚴重時會使水中溶解氧下降，魚類大量死亡，甚至會導致湖泊的干涸；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輸水管道和用水設備中微生物的繁殖，形成生物垢，堵塞管道和用水設備，并影響換熱效率。
[0003]氨氮的超標排放直接影響到催化劑生產企業(yè)廢水的全面達標和正常生產，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企業(yè)的首要環(huán)保問題。因此，研究開發(fā)經濟、實用、安全的催化劑廢水氨氮處理工藝成為當前的研究熱點，對保護環(huán)境，造福人類有重要意義。
[0004]目前，國內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、折點氯化法等技術；而對低濃度氨氮廢水的治理主要有吸附法、化學氧化法、生化法等技術。
[0005]加堿吹脫法適用于高濃度氨氮廢水的初級處理，該方法技術成熟、工藝和運行簡單，但運行成本較高，設備腐蝕較嚴重，并且易造成空氣二次污染；電解法是利用電解產生NaOH和Cl2,然后進行吹脫。其運行成本可控制在3.0元/m3水，經濟上可行，電解產生的Cl2可作為產品出售或用于水處理，但Cl2屬劇毒氣體，有一定的危險性，不利于安全和環(huán)境；MAP沉淀法、離子交換法、折點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，不適宜大規(guī)模工業(yè)化應用。
[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，設備體積小，設備一次性投資小的特點，而對于高濃度氨氮廢水，由于再生頻繁，操作管理非常復雜，耗電量很大，處理成本高，經濟上不合算；化學氧化法是在氨氮廢水中投加具有強氧化性質的氧化劑，如臭氧、雙氧水/催化劑、次氯酸鈉等，工藝流程和設備相對簡單，反應速度較快，但由于氧化劑價格較貴，使得處理成本較高。另夕卜，這些化學強氧化劑通常要求酸性條件，一般要求PH小于2?4，因此，用化學氧化法需要先后兩次調節(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，但是進水氨氮濃度一般不能超過500mg/L，否則將影響正常運行，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，因而需要較大的構筑物，占地面積較大。
[0007]對于本發(fā)明所述的高鹽氨氮廢水，除含有一定量的氨氮外，還具有較高含鹽量和一定量的金屬離子，而COD&較低，不適宜采用化學氧化和生化法處理。目前，國內對該種特性廢水的處理回用方法較少，現(xiàn)有技術大都集中在氨氮廢水的達標處理排放方面。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節(jié)PH ；3)堿化后的含氨廢水進入汽提塔，回收其中的氨/銨，汽提凈化水達標排放。這種方法比單獨采用吹脫法、汽提法等的運行費用稍低，但它仍然采用了汽提法，汽提法的運行費用企業(yè)仍無法接受；另外，汽提塔排放水仍含有一定的氨/銨，不能達到排放要求，并且廢水中鹽含量較高，不能進行生化處理，因此這種方法未被推廣應用；中國專利CN1872724A涉及采用化學反應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標排放；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，經處理后氨氮可降至300mg/L左右，CODJOOO?15000mg/L左右，處理后廢水經過生化處理可達標排放；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，廢水經過處理后可滿足國家一級排放標準(<15mg/L)。此夕卜，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,經處理后廢水可滿足國家一級排放標準。該方法雖然回收了廢水中的氨，但是處理后的廢水僅能達標排放，不能實現(xiàn)水資源的回用目的。此外，中國專利CN201010210974涉及一種含氨氮高鹽催化劑廢水的處理回用方法，采用“調酸+微濾+膜蒸餾+冷卻結晶”的工藝流程，采用該方法解決了含氨氮高鹽催化劑廢水的處理回用問題，但是該方法需要將膜蒸餾濃水濃縮到較高的濃度才能進入后續(xù)的冷卻結晶步驟，由此導致膜蒸餾的膜污染較為嚴重，不利于膜蒸餾過程的長期穩(wěn)定運行。本發(fā)明方法在專利CN201010210974的基礎上，結合更耐污染的正滲透過程，將膜蒸餾濃水作為正滲透的驅動液，該種膜蒸餾和正滲透耦合的方法，僅需要將膜蒸餾濃水濃縮到一定濃度，然后在整個系統(tǒng)中循環(huán)，由此減輕了膜蒸餾的膜污染問題。
[0008]膜蒸餾(MD)由于能夠脫除更高濃度的鹽分以及更高的脫鹽率而逐漸受到各國專家重視并展開了廣泛研究，它可以說是迄今為止脫鹽效率最高的膜技術。膜蒸餾是上世紀80年代為海水脫鹽而研發(fā)的疏水膜技術，它是采用微孔疏水膜，以膜兩側蒸汽壓差為驅動力的一種新型膜分離過程。膜蒸餾所用的膜為不被待處理溶液潤濕的疏水微孔膜，即只有蒸汽能夠進入膜孔，液體不能透過膜孔。膜蒸餾的優(yōu)勢主要是:產水水質好，脫鹽率高(98%以上)，水回收率高，可利用工業(yè)廢熱。和多效蒸發(fā)相比:膜蒸餾可以低溫操作，產水水質更好，蒸餾效率更高，不存在蒸發(fā)塔的結垢和腐蝕問題，設備造價也比常規(guī)蒸餾塔低；和反滲透相比:膜蒸餾可常壓運行，對預處理要求低，可處理反滲透不能處理的高鹽氨氮廢水，水回收率更高。
[0009]正滲透(FO)是一種依靠滲透壓驅動的膜分離過程，即水通過選擇性半透膜從較高水化學勢區(qū)域(低滲透壓側)自發(fā)地擴散到較低水化學勢區(qū)域(高滲透壓側)的過程。正滲透過程的驅動力是驅動液與原料液的滲透壓差，不需要外加壓力作為驅動力。和反滲透過程相比，正滲透具有如下優(yōu)點: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]正滲透過程實現(xiàn)的關鍵是需要一種高通量可循環(huán)使用的驅動液，而膜蒸餾濃水由于含鹽量高，滲透壓高，完全可以滿足正滲透過程的需要。因此，如果將膜蒸餾和正滲透結合起來處理高鹽氨氮廢水，對其進行二次利用，將膜蒸餾濃水作為正滲透過程的驅動液，不僅解決了正滲透過程所需驅動液的問題，同時也解決了膜蒸餾濃水的處理問題，并且通過正滲透過程可以處理一些其他方法難處理的廢水或溶液，兩種技術的耦合可以最大限度的降低廢水的排放量，具有重要環(huán)境意義。

【發(fā)明內容】

[0011]針對現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明公開了一種高鹽氨氮廢水的處理方法，旨在提供一種采用正滲透耦合膜蒸餾技術進一步濃縮高鹽氨氮廢水的水處理方法，該方法采用調酸+膜蒸餾+正滲透的工藝流程。
[0012]本發(fā)明針對該股廢水的水質特點，并結合低pH下氨氮廢水中的氨氮大都以NH+存在的特性，首先采用調酸預處理高鹽氨氮廢水，其次采用膜蒸餾技術濃縮處理調酸后的高鹽氨氮廢水，之后將高鹽膜蒸餾濃水作為正滲透的驅動液，通過正滲透進料液側原水的不斷濃縮來稀釋膜蒸餾濃水，當膜蒸餾濃水稀釋到特定濃度時，則返回到膜蒸餾單元繼續(xù)進行濃縮處理。以此循環(huán)，在高鹽氨氮廢水深度濃縮處理的同時，最大程度的回收了高鹽氨氮廢水和正滲透原水中的水資源。
[0013]和上述專利不同，本發(fā)明主要針對高鹽氨氮廢水的處理問題，在對廢水進行調酸預處理的基礎上，采用正滲透耦合膜蒸餾技術處理高鹽氨氮廢水，在采用膜蒸餾對高鹽氨氮廢水進行深度濃縮處理的同時，以膜蒸餾濃水作為正滲透驅動液，采用正滲透處理其他難處理溶液，在采用正滲透過程對難處理溶液進行高度濃縮的同時，有效解決了膜蒸餾濃水的處理和處置問題。
[0014]本發(fā)明采用的技術方案是:
[0015]一種高鹽氨氮廢水的處理方法，主要步驟為:
[0016](I)首先，高鹽氨氮廢水15進入調節(jié)池16，在調節(jié)池16里將廢水pH