申請日2014.10.28
公開(公告)日2015.02.18
IPC分類號C02F101/16; C02F9/10
摘要
本發明提供了一種含無機銨鹽廢水處理系統，該系統包括雙極膜系統、第一套反滲透系統、第二套反滲透系統、預熱器和脫氨系統。廢水經雙極膜系統分解得到純氨水的稀溶液和酸的稀溶液分別進入脫氨系統和第一套反滲透系統進行濃縮回收，雙極膜系統處理廢水的殘液經第二套反滲透系統濃縮得到含無機銨鹽的反滲透濃水，其返回作為雙極膜系統鹽室進水，純水回收利用;由該工藝方法獲得的產品不存在混鹽，產品純度較高，可以直接回用;而且該工藝設備簡單、操作方便，整個過程無需加入任何化學試劑，充分實現了廢液的循環利用，成本低，具有良好的經濟效益。
權利要求書
1.一種含無機銨鹽廢水處理系統，其特征在于，該系統包括雙極膜系 統、第一套反滲透系統、第二套反滲透系統、預熱器和脫氨系統，雙極膜系統 的堿室與預熱器進水口相連，預熱器出水口與脫氨系統的進料口相連，雙極膜 系統的酸室與第一套反滲透系統的進料口相連，雙極膜系統的鹽室出口與第二 套反滲透系統相連，第二套反滲透系統的濃水室出口返回與所述雙極膜系統的 鹽室進口相連。
2.根據權利要求1所述的廢水處理系統，其特征在于，所述雙極膜系統 的鹽室進水為含無機銨鹽的廢水;
優選地，所述雙極膜系統的酸室的初始溶液為去離子水;
優選地，所述雙極膜系統的堿室的初始溶液為去離子水。
3.根據權利要求1或2所述的廢水處理系統，其特征在于，所述雙極膜系 統的陽極汲取液為硫酸溶液、鹽酸溶液或硝酸溶液中任意一種或至少兩種的組 合;
優選地，所述雙極膜系統的陰極汲取液為硫酸鈉溶液、氯化鈉溶液、氯化 鉀溶液、硝酸鈉溶液或硝酸鉀溶液中任意一種或至少兩種的組合。
4.根據權利要求1-3任一項所述的廢水處理系統，其特征在于，所述脫氨 系統包括精餾塔和冷凝器，精餾塔塔頂蒸汽出口與冷凝器相連，精餾塔塔底液 體出口與預熱器相連。
5.根據權利要求1-4任一項所述的廢水處理系統，其特征在于，所述第一 套反滲透系統的濃水室和淡水室中液體為雙極膜系統處理廢水得到的酸溶液。
6.根據權利要求1-5任一項所述的廢水處理系統，其特征在于，所述第二 套反滲透系統的濃水室和淡水室中液體為雙極膜系統處理廢水得到的殘液。
7.一種如權利要求1-6任一所述廢水處理系統的處理工藝，其特征在于， 所述處理工藝包括以下步驟：
(1)含無機銨鹽廢水經預處理后進入雙極膜系統進行分解，得到濃度 ≤10%的氨水、濃度≤8%的酸溶液和殘液;
(2)步驟(1)中得到的氨水溶液經預熱器加熱后進入脫氨系統中進行脫 氨處理，得到氨水濃縮液并回收，同時得到的工藝水也進行回收利用;
(3)步驟(1)中得到的酸溶液進入第一套反滲透系統，經第一套反滲透 系統濃縮后的酸溶液進行回收利用，同時得到的純水進行回收利用;
(4)步驟(1)中得到的殘液進入第二套反滲透系統，經過進一步濃縮后 得到反滲透濃水作為雙極膜系統的鹽室進水，同時得到的純水進行回收利用。
8.根據權利要求7所述的處理工藝，其特征在于，步驟(2)中脫氨系統 的脫氨處理工藝如下：步驟(1)中得到的氨水溶液經預熱器加熱后進入脫氨系 統的精餾塔中，在精餾塔中經提留和精餾得到氨蒸汽，氨蒸汽經冷凝器冷凝得 到氨水的濃縮液，氨水濃縮液經回流提濃后回收，精餾塔塔底得到的液體經預 熱器與步驟(1)中得到氨水溶液進行換熱冷卻后作為工藝水回收。
9.根據權利要求7或8所述的處理工藝，其特征在于，步驟(1)中無機 銨鹽廢水中包括氯化銨、硫酸銨或硝酸銨中任意一種或至少兩種的組合物;
優選地，步驟(2)中精餾塔塔底得到的液體中氨氮濃度≤200mg/L。
10.一種如權利要求1-6任一項所述的廢水處理系統的用途，其應用于含 無機銨鹽廢水處理領域。
說明書
一種含無機銨鹽廢水處理系統、處理工藝及其應用
技術領域
本發明屬于廢水深度處理領域，尤其涉及一種含無機銨鹽廢水處理系統、 處理工藝及其應用。
背景技術
在工業生產中，特別是在化工、醫藥制造業中，隨著大規模生產的進行常 伴隨無機銨鹽廢水的產生和排放，雖然這種無機銨鹽廢水中含有機雜質較少， 無需采取復雜的預處理工藝，但是對無機銨鹽廢水的深度處理一直以來都是生 產企業的技術難題。
無機銨鹽廢水的無害化處理，主要包括以下幾種：吹脫法、生化法和電滲 析膜法等。其中，吹脫法在應用過程中需要加入化學藥劑調節pH值，吹脫后廢 水中銨鹽殘留量過高，而且極易引起對大氣的二次污染等問題;生化法則主要 利用生化池，通過細菌分解銨鹽，最終形成氮氣排放，在生化反應過程中，需 要加入碳源和菌種，如果水中銨鹽濃度稍高，即氨氮達到500mg/L時，會直接 影響菌種的活性導致菌種死亡，無法進行生化反應;電滲析膜法能將廢水中的 銨鹽大部分回收，但是處理后，水中殘留的氨氮濃度仍不能達標排放，也無法 回用，會給生產企業造成很大的困擾。
近年來，膜技術和MVR技術因其清潔、節能優勢明顯，被越來越多地應用 到工業廢水的處理中。利用傳統的蒸發結晶法對含無機銨鹽的廢水直接進行蒸 發結晶得到的產品不僅純度較低、而且產品不能直接回用于生產、處理成本較 高、銨鹽的堆放也易產生二次污染等。
專利CN101935128A公開了一種含高濃度銨鹽和鈉鹽廢水的處理工藝，其 利用銨鹽與鈉鹽的溶解度隨溫度變化的特性差異，提供了一套蒸發濃縮結晶和 冷卻結晶相結合的分離出高純度銨鹽與鈉鹽的工藝，該工藝方法操作過程復雜 需要進行多次結晶分離，整個工藝過程中還需要加入化學試劑，與此同時高溫 蒸發耗能高，導致成本過高。
專利CN103787523A公開了一種雙極膜處理有色冶金廢水的工藝，其首先 利用過濾去除機械雜質，再利用樹脂吸附去除重金屬離子，得到的鈉鹽廢水進 一步經雙極膜處理得到氫氧化鈉和硫酸的稀溶液，該工藝主要針對含鈉鹽廢水 的處理，而且處理后的廢水仍然存在含有較多的鹽、得到的產品濃度不高等問 題，也不能實現達標處理和近零排放，更不能解決冶金行業廣泛存在的氨氮廢 水污染問題。
由上可以看出，現有技術中主要存在以下問題：
(1)處理后的廢水中銨鹽殘留量過高，得到的產品純度低。
(2)處理過程中需要加入化學藥劑，同時處理過程中能耗高，過程復雜， 造成處理過程成本過高。
(3)處理過程中易引起對大氣的二次污染問題。
發明內容
針對上述問題，本發明提供了一種含無機銨鹽廢水的處理系統及處理工藝， 該該工藝將雙極膜系統與精餾塔相結合，實現了無機銨鹽的充分分解，獲得的 純氨水和酸的稀溶液再進一步濃縮回收利用。整個工藝過程簡單、操作方便， 不需要添加化學藥劑，得到的產品純度較高，可以直接回用，節約生產成本的 同時無二次污染產生，達到了環境-經濟的雙重效益。
為達此目的，本發明采用以下技術方案：
一種含無機銨鹽廢水處理系統，該系統包括雙極膜系統、第一套反滲透系 統、第二套反滲透系統、預熱器和脫氨系統，雙極膜系統的堿室與預熱器進水 口相連，預熱器出水口與脫氨系統的進料口相連，脫氨系統塔底出料口與預熱 器相連，雙極膜系統的酸室與第一套反滲透系統的進料口相連，雙極膜系統的 鹽室出口與第二套反滲透系統相連，第二套反滲透系統的濃水室出口返回與所 述雙極膜系統的鹽室進口相連接。
所述雙極膜系統的鹽室進水為含無機銨鹽的廢水。
所述雙極膜系統的酸室的初始溶液為去離子水。
所述雙極膜系統的堿室的初始溶液為去離子水。
所述雙極膜系統的陽極汲取液為硫酸溶液、鹽酸溶液或硝酸溶液中任意一 種或至少兩種的組合，所述組合典型但非限制性的實例有：硫酸溶液和鹽酸溶 液的組合，鹽酸溶液和硝酸溶液的組合，硫酸溶液、鹽酸溶液和硝酸溶液的組 合等。
所述雙極膜系統的陰極汲取液為硫酸鈉溶液、氯化鈉溶液、氯化鉀溶液、 硝酸鈉溶液或硝酸鉀溶液中任意一種或至少兩種的組合，所述組合典型但非限 制性的實例有：硫酸鈉溶液和氯化鈉溶液的組合，氯化鈉溶液和氯化鉀溶液的 組合，氯化鉀溶液和硝酸鈉溶液的組合，硝酸鈉溶液和硝酸鉀溶液的組合，硫 酸鈉溶液、氯化鈉溶液、氯化鉀溶液和硝酸鈉溶液的組合等。
所述脫氨系統包括精餾塔和冷凝器，精餾塔塔頂蒸汽出口與冷凝器相連， 精餾塔塔底液體出口與預熱器相連，使從精餾塔塔底流出的含氨濃度很低的清 水經預熱器與純氨水的稀溶液換熱冷卻后回收利用，使物料和能量均得到循環 利用。
所述第一套反滲透系統的濃水室和淡水室中液體為雙極膜系統處理廢水得 到的酸的稀溶液。
所述第二套反滲透系統的濃水室和淡水室中液體為雙極膜系統處理廢水得 到的殘液。
以上所述廢水處理系統的處理工藝，該工藝包括以下步驟：
(1)含無機銨鹽廢水進入雙極膜系統進行分解，得到濃度≤10%的氨水的稀 溶液、濃度≤8%的酸的稀溶液和殘液;
(2)步驟(1)中得到的氨水的稀溶液經預熱器加熱后進入脫氨系統中進 行脫氨處理，得到氨水濃縮并回收，同時得到的工藝水也進行回收利用;
(3)步驟(1)中得到的酸溶液進入第一套反滲透系統，經第一套反滲透 系統濃縮后的酸溶液進行回收利用，如可以用作離子交換洗柱，同時得到的純 水進行回收利用;
(4)步驟(1)中得到的殘液進入第二套反滲透系統，經過進一步濃縮后 得到的含無機銨鹽的反滲透濃水作為雙極膜系統的鹽室進水，同時得到的純水 進行回收利用。
所述步驟(2)中脫氨系統的脫氨處理工藝如下：
步驟(1)中得到的氨水溶液經預熱器加熱后進入脫氨系統的精餾塔中，在 精餾塔中經提留和精餾得到氨蒸汽，氨蒸汽從塔頂經冷凝器冷凝得到氨水的濃 縮液，氨水濃縮液經回流提濃后回收，精餾塔塔底得到的液體經預熱器與步驟 (1)中得到氨水溶液進行換熱冷卻后作為工藝水回收。
步驟(1)中得到的氨水的稀溶液的濃度可為10%、9.5%、9%、8.5%、8%、 7.5%、7%、6.5|%、6%、5.5%、5%、4.5%、4%、3.5%、3%、2.5%、2%、 1.5%、1%、0.5%或0等。
步驟(1)中得到的酸的稀溶液的濃度可為8%、7.5%、7%、6.5%、6%、5%、 4.5%、4%、3.5%、3%、2.5%、2%、1.5%、1%、0.5%或0等。
步驟(1)中無機銨鹽廢水中包括氯化銨、硫酸銨或硝酸銨中任意一種或至 少兩種的組合物，所述組合典型但非限制性的實例有：氯化銨和硫酸銨的組合 物，硫酸銨和硝酸銨的組合物或氯化銨、硫酸銨和硝酸銨的組合物。
步驟(2)中精餾塔塔底得到的液體中氨氮濃度≤200mg/L，例如200mg/L、 190mg/L、180mg/L、170mg/L、160mg/L、150mg/L、140mg/L、130mg/L、 12mg/L、110mg/L、100mg/L、90mg/L、80mg/L、70mg/L、60mg/L、50mg/L、 40mg/L、30mg/L、20mg/L、10mg/L或0mg/L等。
以上所述的廢水處理系統的用途，其應用于含無機銨鹽廢水處理領域。
有益效果：
(1)本發明利用雙極膜系統分解無機銨鹽獲得純氨水和酸溶液，實現了無 機銨鹽的充分分解，獲得的純氨水和酸的稀溶液再進一步進入脫氨系統和反滲 透進行濃縮回收，獲得的產品不存在混鹽，產品純度較高，得到的氨水濃度高 于15%，可以直接回用。
(2)處理過程中不需要再添加任何化學試劑，工藝設備簡單、操作方便， 實現了廢液的循環利用，節約成本，具有良好的經濟效益。
(3)處理過程中實現了物料的循環利用，不會產生二次污染，從而實現了 廢水的資源化回收利用，是一種符合市場需求的資源化工藝方法，具有良好的 市場前景。
