[发明专利]一种从焦化废水中回收氨氮的装置和方法

说明书

技术领域：

本发明涉及废水处理，具体属于一种从含高浓度氨氮的焦化废水或化肥厂废水中回收NH₄⁺的装置和方法。

技术背景：

采用传统的生化法处理焦化废水中高浓度的NH₄⁺，存在投资大、运行管理复杂和出水难以达标等问题，而且不能实现对NH₄⁺的资源化回收和利用。

蒸氨法由于对蒸汽的消耗大,处理1m³废水需l/4t蒸汽,仅作为焦化废水中高浓度NH₄⁺的预处理工艺。

化学沉淀法由于沉淀反应在pH9.0以上进行，处理中需要向废水中投加一定数量的NaOH,造成处理后废水碱性超标和处理成本增加，而且在废水中需要引入过量的化学物质磷酸氢二钠和二氯化镁，使水中磷和镁的浓度增加，造成二次污染和处理成本的增加。

吸附法作为传统的废水处理技术，采用沸石或树脂均可以有效地吸附焦化废水中的NH₄⁺，但存在的主要问题是：吸附剂对NH₄⁺的吸附专一性差，在复杂的废水体系中干扰物多，回收效率低。

反渗透膜技术可较好地去除焦化废水中的NH₄⁺，但加压过程能耗高；对NH₄⁺分离选择性差；膜的清洗和清洗液中NH₄⁺回收等所面临的问题仍然较多。

离子交换扩散渗析膜可对焦化废水中的阳、阴离子进行回收，但由于对NH₄⁺分离选择性差等原因，目前仅用于废水中高浓度酸、碱的回收工艺。

四苯硼钠可与焦化废水中的NH₄⁺进行高选择性沉淀反应（K_SP=5.71×10^-8），但需避免四苯硼钠在废水中由于其它离子盐效应引起的溶解损失使处理成本增加并造成废水的二次污染。本发明采用了膜技术将废水侧的NH₄⁺通过扩散渗析的方法转移至四苯硼钠-聚乙二醇10000复合沉淀剂溶液中完成沉淀反应，充分利用了节能的扩散渗析方式，有效实现了NH₄⁺的沉淀反应与废水的分离。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种从焦化废水或其它高浓度氨氮废水中回收NH₄⁺的装置和方法，该装置制作简单，运行效果好；方法对NH₄⁺处理的选择性高、无二次污染、可实现NH₄⁺回收。

本发明提供的一种从焦化废水中回收NH₄⁺的扩散渗析装置，该扩散渗析装置中采用的扩散渗析膜是通过如下方法制备得到：

（1）配制浓度为4～6%（W/V）的二乙酸纤维素丙酮溶液，用磁力搅拌器密闭搅拌使二乙酸纤维素充分溶解；

（2）向上述溶解液中加入聚乙二醇400（A.R）使其浓度为4%（V/V），密闭搅拌均匀，静置，得制膜液；

（3）选用市售100目、厚度为0.15mm尼龙布作为载体，置玻璃板上，倾倒少量制膜液，用刮板匀速推过，5min后重复一次，使制成后的扩散渗析膜厚度0.23-0.25mm，自然晾干即获得扩散渗析膜；NH₄⁺在该扩散渗析膜中的扩散速度U_NH4⁺=2.95×10^-7m/s。

所需扩散渗析膜面积S（m²）的计算，可按照公式lnC_t=lnC₀-U_NH4ST/V设定，其中V（m³）是待处理废水的体积，C₀（g/L）是待处理废水NH₄⁺的浓度，C_t（g/L）是要求处理后废水NH₄⁺的浓度，T（s）是废水在扩散渗析器中的水力停留时间。

本发明提供的一种从焦化废水中回收NH₄⁺的方法，包括如下步骤：