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高氨氮废水处理工艺简介
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高氨氮废水处理工艺简介

发布时间:2019-02-14 浏览:1310次 字号:  
 南京中科碧盾科技有限公司   叶伟   

一、核心技术

膜吸收法脱氨技术是一种将物理或化学吸收和膜分离相结合的一种新型高效脱氨技术。首先,在氨氮废水中加入一定量的碱液调节pH值,氨氮在水中存在着离解平衡,随着pH升高,氨在水发生解离,当pH高于11时,废水中98%的氨解离成游离态的NH3。调节pH值后氨已解离的氨氮废水和稀硫酸吸收液分别进入膜接触器的管程和壳程,由于废水中氨已经解离成NH3,NH3会逐渐从气液界面挥发出来,扩散透过疏水多孔PTFE膜的膜孔进入稀硫酸中被吸收。微观反应过程见图。

高氨氮废水膜吸收过程反应简图

中空纤维结构的疏水PTFE膜具有非常高的比表面积,并为两相传质提供了传质界面。由于PTFE材料具有良好的疏水性和化学稳定性,相比其他膜材,如PP或者PVDF等材料,PTFE膜使用寿命长,运行性能稳定。

在传统吹脱法工艺中,加碱解离后的高氨氮废水首先进入吹脱塔,使用大量的压缩空气进行吹脱,吹脱后的废气需进入酸吸收塔将废气中氨气吸收,以免进入大气污染环境。

在膜吸收工艺中,膜接触器完整地替代了吹脱塔和解吸塔的功能,将其组合到一个膜接触器的整体中,在膜接触器中,可以同时进行氨气解吸和吸收过程,由于膜接触器中的PTFE中空纤维膜为细丝结构,接触面积大,反应效率提高,可以大大降低设备占地面积。另外,由于膜吸收过程未使用到空气吹脱,因此不会带来过程的二次污染,具有很强的技术优势。

 

  

中空纤维膜丝及膜组件图

高氨氮废水处理系统包括预处理装置、PH调节装置、膜组件、酸循环装置、清洗装置,以上系统装置通过配套的管道、阀门和仪表连接成一套高氨氮废水资源化处理系统,系统工艺流程如下图所示。

高氨氮废水膜吸收工艺流程图

二、技术特点

膜吸收法脱氨技术的特点主要有:

(1)传质推动力大,氨氮脱除效率高。吸收液对氨的吸收是快速反应,吸收液侧游离态氨的浓度严格为零,这提供了传质过程的最大推动力,使废水中的氨氮可有效脱除至国家允许排放标准以下或指定浓度。

(2)吸收液除可采用硫酸外,还可采用盐酸、硝酸、可再生吸收剂等,相应的得到的副产品为氯化铵、硝酸铵、氨水等,副产品浓度和纯度较高,可回用或外销以降低废水处理成本。

(3)采用模块式撬装形式,占地面积小,操作灵活方便,可根据现场水质情况调整系统配置。

(4)当传统的汽提或吹脱过程需要调节废水pH值时,一般不能使用熟石灰,只能使用NaOH。这是因为汽提过程中随温度上升Ca(OH)2溶解度降低使得其从废水中析出,吹脱过程中废水中的Ca(OH)2与空气中的CO2反应生成难溶的CaCO3,均可造成塔内件的结垢和塔器的堵塞,影响设备的使用寿命和正常操作,即使采用抗结垢的塔内件也需频繁清理塔设备。而稳定膜吸收过程料液不需要和空气接触,因而完全没有以上问题,因而可使用石灰调节溶液pH值,使得操作费用大大节省。

(5)废水中的氨变为吸收液中的铵仅仅需要透过一层厚度为200微米的疏水膜,不需要鼓动大量的空气与废水接触且在封闭体系内进行,因而也无废水中的有毒有味组分被吹入大气的问题,从而避免二次污染,具有很大的环保效益。

(6)采用聚四氟乙烯PTFE膜,耐腐蚀,抗酸碱,运行稳定。

三、应用案例

该套工艺系统已应用在西南某钒矿企业(见下图),装置运行稳定,处理水量150t/d,进水氨氮浓度2000-5000mg/L,而出水稳定低于5mg/L以下,其他各项指标达到合同考核要求。由于项目采用PTFE膜吸收组件,在废水预处理工段业主采用廉价的石灰代替液碱调节PH,大幅度的降低了运营成本。

氨氮废水处理装置现场图