[发明专利]气隙式膜吸收结晶回收废水氨氮的核心组件及工艺

说明书

本发明涉及一种气隙式膜吸收结晶回收废水氨氮的核心组件及工艺，所述气隙式膜池内开设有进料腔室和吸收腔室，所述进料腔室和吸收腔室之间设置有气隙腔室，所述气隙腔室与进料腔室和吸收腔室之间通过疏水微孔膜分隔，所述气隙式膜池通过吸收腔室内的吸收液吸收进料腔室内废水中的氨氮，得到低氨氮废水和高氨氮吸收液。本发明通过气隙式膜吸收的方式将废水中的氨氮转移至吸收液中，再通过结晶和固液分离得到铵盐结晶，可达到脱出废水中高浓度氨氮的目的。相对于直接接触式膜吸收，气隙式膜吸收在进料腔室和吸收腔室之间设置了一个气隙腔室，在吸收废水氨氮的同时避免了废水、膜和吸收液直接接触，能有效减少液体之间的换热，降低系统能耗。

技术领域

本发明涉及高浓度氨氮废水处理技术领域，具体讲的是一种气隙式膜吸收结晶回收废水氨氮的核心组件及工艺。

背景技术

随着社会的进步和人民日益增长的生活需求，人类对自然资源的消耗速度也不断加快，资源短缺的问题越来越受到重视。在进行生产制造时会产生多种废水，例如：养殖废水、制革污水、工业废水等，上述废水中均含有高浓度氨氮，未经处理或处理不充分的排放不仅导致了极大的资源浪费，还会破坏生态环境，对人民健康造成不利影响。从这些废水中进行氨氮的回收可减少含高氨氮含量废水对环境的潜在威胁，还能实现氨氮的循环利用，具有一定的经济效益，是废水处理过程中的重要环节。此外，氨氮资源回收获得的铵盐可替换化肥使用，减少氮肥制备过程中的能源消耗和碳排放，有利于双碳目标的达成和促进双碳经济。目前常用的废水资源化处理方法有化学沉淀法、微藻养殖法、膜分离浓缩法等。

膜分离技术处理废水已经被广泛研究，但不同的膜分离技术差异较大。使用纳滤和反渗透技术来处理废水，可以获得清洁水和浓缩废水，具有操作简单、装置体积小等优点，但是其运行过程中电耗能较高，并且膜较容易受到污染，长期稳定性差。此外，浓缩废水还有待进一步处理。使用离子交换膜来处理高含氮废水，可以获得铵肥和脱氨废水，它的优点是能耗较低、操作简单，但是缺点也很明显，离子交换膜价格较高，并且容易堵塞。膜蒸馏可以对废水进行脱氨，可以获得绿色氨水和脱氨废水，具有产品丰富、耐污染等特点，但常用的直接接触式膜蒸馏需要消耗较多的热能。为降低膜蒸馏脱氨过程中的能耗，研究者提出采用等温膜蒸馏，进而控制水蒸气的传质，获得高的氨氮分离因子。但回收获得铵盐的浓度较低，无法满足市场对铵盐晶体的需求，铵盐溶液的进一步浓缩还要耗费大量的能源。

采用膜蒸馏直接结晶的方式可以从废水中以铵盐的形式回收氨氮。现有研究主要采用膜蒸馏直接浓缩铵盐溶液，主要过程为水分的分离，存在能耗较高的问题。若以膜吸收或透气膜过程的形式从废水中将氨氮回收到酸液测，则可大幅减少水分蒸发的潜热消耗。由于废水和高浓度酸液的的水分压差较大，膜吸收过程存在水分传质量较大的问题，导致吸收液被稀释而不能实现铵盐结晶。为了解决膜蒸馏/膜吸收回收废水氨氮中结晶困难，能耗较高的问题，亟需开发相关新技术和新方法。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对以上不足，提供一种气隙式膜吸收结晶回收废水氨氮的核心组件及工艺，本发明能够从含氨氮废水中以铵盐结晶的形式来回收废水中的氨氮。

为解决以上技术问题，本发明采用以下技术方案：

气隙式膜吸收结晶回收废水氨氮系统，废水循环组件、气隙式膜池、结晶分离组件、吸收液循环组件；

所述气隙式膜池内开设有进料腔室和吸收腔室，所述进料腔室和吸收腔室之间设置有气隙腔室，所述气隙腔室与进料腔室和吸收腔室之间通过疏水微孔膜分隔，所述气隙式膜池用于通过吸收腔室内的吸收液吸收进料腔室内废水中的铵盐，得到低氨氮废水和高氨氮吸收液；

所述废水循环组件的输出端与进料腔室的输入端连接，废水循环组件的输入端与进料腔室的输出端连接，所述废水循环组件用于将废水加热至第一预设温度后输入进料腔室，还用于接收低氨氮废水；