[发明专利]一种吸收剂可再生且副产浓氨水的气态膜法处理含氨料液或废水的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种废水处理方法，具体地说，涉及一种吸收剂可再生且副产浓氨水的气态膜法处理氨氮废水或料液方法。 

背景技术

许多行业包括石化、精细化工、化肥、煤化工、制药、农药、有色和稀有金属冶炼、电子和城市垃圾处理等产生含氨料液或排放含氨废水，估计全国日排放量在几百万吨，其氨浓度在几十到几万毫克/升（mg/L）。废水中的氨氮是水体富营养化和环境污染的重要物质，易引起水体中藻类和一些微生物在短时间内大量繁殖，同时消耗水中的溶解氧，严重影响水质，并导致鱼类等水生生物缺氧死亡；氨在硝化细菌的作用下可氧化为具有毒性的亚硝酸盐及硝酸盐，直接威胁着人类的健康。随着国家对环保的日益重视，脱除废水中的氨氮越来越不可或缺。 

目前，最常见的氨氮脱除技术有生物法、吹脱及汽提法等。生物法处理效果稳定，不产生二次污染，而且比较经济，但有占地面积大、低温时效率低、易受有毒物质影响且运行管理比较麻烦等缺点。 

在传统的氨氮脱除技术中，最适合把废水中氨氮浓度由1000～10000mg/L降低90%甚至99%以上以达标排放或进一步进行生化处理的技术有吹脱（或称之为气提或解吸）和蒸馏（或称之为精馏或汽提）。这两个过程首先要求把废水的pH值从中性甚至酸性提高至碱性（一般要求pH值大于12），需要消耗一定量的烧碱或熟石灰。汽提过程一般需要向精馏塔釜中的废水直接通入蒸汽把废水从室温左右加热到操作压力下水的沸点，废水经过精馏在塔顶得到的产品是浓缩了几十倍甚至上百倍的氨水。但是，即使采用了换热网络等节能措施，用汽提法处理废水一般仍需要耗用0.12～0.18吨蒸汽/吨废水。气提过程需要用空 气与含氨废水逆流接触，从而把挥发性氨从水相转移到气相达到废水脱氨目的。为了避免空气的二次污染，载有氨的空气必须通过氨吸收塔，用酸溶液吸收氨并且得到铵盐作为副产品。根据废水的温度、氨含量和氨脱除率要求的不同，气提法处理一吨含氨废水需要2000～6000m³空气的进料量或循环量，这一般需要耗用20～40度电/吨废水。由此可见，用汽提或气提法脱除/回收废水中的氨氮，仅仅蒸汽或电消耗的费用就高达15～40元/吨废水。此外，气提或汽提法脱氨过程皆需要在高pH值下运行，废水中的钙离子在气提过程中容易与空气中的微量二氧化碳反应产生碳酸钙沉淀，而在汽提过程中氢氧化钙的溶解度随温度上升而下降也导致产生氢氧化钙沉淀，以上两种沉淀皆使得设备容易结垢堵塞，需要经常停工、拆卸和清洗。 

气态膜（或称之为支撑气膜，液-液膜吸收）法脱除废水中氨氮过程利用疏水微孔膜分隔含氨水溶液（料液或废水）和酸性吸收液，料液或废水中的挥发性氨分子从水相主体扩散至料液-膜界面，气化扩散通过微孔至膜-酸液界面溶解进入吸收液，并与氢离子发生快速不可逆反应，生成不挥发性铵根离子而得以脱除。该过程在常温常压下操作，无需热消耗，无需驱动空气的电力，只需消耗少量电力使料液或废水流过膜组件，因而大大减少过程操作费用。由于该气态膜过程直接用自发的中和反应的化学位做推动力，而且由于吸收液一侧的游离氨的浓度为零，这为脱氨过程提供了最大推动力；这也使得该过程可以更容易把废水中的氨氮浓度降至国家二级排放标准甚至一级排放标准以下，同时可得到一定浓度的铵盐副产品。 

目前，采用气态膜法处理氨氮废水，一般采用硫酸溶液做吸收液，而脱氨过程中往往伴生有水的渗透蒸馏，脱氨过程中只能得到浓度比较低的硫酸铵溶液（硫酸铵浓度通常小于20%），若想得到高浓铵盐溶液或者固体铵盐，还需要进行蒸发浓缩甚至蒸发结晶。而蒸发结晶通常采用多效蒸发过程，设备投资高，能耗大。由于硫酸铵的市场价格不高，如果企业不能全部回用，得到的硫酸铵盐的销路也是一个很大的问题。另一方面，有些企业自身可以完全回用从废水中以浓氨水形式回收的氨氮，或者，企业可以就近外销浓氨水甚至液氨。因此，企业希望处理氨氮废水后的副产品是一定浓度和纯度的氨水。 

因此，如何解决这些问题，是气态膜法脱氨工业化实施的关键。同时，企业迫切需要投资少，节能效果明显，运行费用低的新一代脱氨技术。 

发明内容

为了克服现有废水脱氨技术的不足之处，本发明提供一种吸收剂可再生能够循环使用，废水中氨氮能够回收得到浓氨水的气态膜法处理含氨废水或料液的方法。 

本发明的研究人员从研究气态膜处理氨氮废水的原理入手，经过多年研究开发一套可综合利用、无二次污染的处理含氨废水或料液的方法。 

基本原理