荷電膜技術在含硝廢水處理中的應用

李志剛 張鮮苗 王丹 張治磊 張盼 張委 山東天維膜技術有限公司

一、前言

電極箔是鋁電解電容器制造的關鍵原材料。由于電子產業迅速發展，尤其是通信產品、計算機、家電等整機產品市場的急劇擴大，對鋁電極箔產業的發展起到了推波助瀾的作用。同時由于鋁電解電容器的小型化、高性能化、片式化的要求越來越迫切，對電極箔制造業也提出了更高的技術和質量要求。然而電極箔生產過程中經過電化學酸腐蝕，會產生大量的硫酸和硝酸廢液，電極箔的生產速度越快則腐蝕線產生的廢酸就越多，每條腐蝕線生產電極箔排出大約30%廢硫酸，二段腐蝕排出大約2%硝酸。廢酸中含有鋁離子，如果含大量硫酸、硝酸和鋁離子的酸性廢液直接利用石灰乳一步中和至pH=7，會產生大量的石膏渣。不僅造成環境污染，而且造成資源浪費，經濟效益低下，而且含氮廢水達不到排放標準不能直接排放。

二、荷電膜技術處理含硝廢水工藝

山東天維膜技術有限公司采用荷電膜技術（均相膜擴滲析+均相膜電滲析）對國內某電極箔廠化成車間產生的含硫酸、硝酸和鋁離子廢水進行處理，將硫酸和硝酸回收，殘液進行后續處理達標排放。工程裝置采用的是山東天維膜技術有限公司生產的TWDD-128-400A擴散滲析器和TWED-60-200S電滲析器。具體工藝流程圖如圖1所示。

圖1 荷電膜技術處理含硝廢水工藝流程圖

三、荷電膜技術處理含硝廢水結果討論

荷電膜技術處理含硝廢水結果如表1所示。通過均相膜擴散滲析能夠將硫酸和鋁體系中80%以上的游離酸進行回收，返回到原工藝補酸進行循環利用。回收硫酸可作為NO3-的置換液，從而將硝酸鋁轉換成硫酸鋁，解決硝酸鋁中和后氨氮排放不達標的問題。置換后的硝酸濃度為0.6mol/L，濃度較低，通過均相膜電滲析將硝酸濃度濃縮到1.3mol/L，從而解決了因沖洗離子交換樹脂加入大量水得到稀硝酸體積增大的問題。同時，通過均相膜電滲析，淡水排出液總氮小于60mg/L，可以直接達標排放。通過硫酸置換出硝酸，硝酸的回收經濟價值更高，節能減排的同時生產成本大大降低，每個月節省使用硝酸90%，每年節省采購硝酸近千萬的費用。目前通過該整體工藝流程可實現企業節能降耗減排，氨氮廢水達標排放，酸循環利用，經濟效益顯著。

表1 荷電膜技術處理含硝廢水工程實驗數據

四、結論

隨著國家環保標準要求越來越高，企業生產產生的廢水處理及環保治理上單獨依靠一種技術是不能解決廢水處理排放的問題，本文通過荷電膜技術（均相膜擴散滲析+均相膜電滲析）以及離子交換等多種膜集成技術將企業含氮的廢水達標排放，并且將有用的酸回收循環利用，成功將多技術手段結合來解決企業環保處理問題。在高標準的環保形勢下，將膜技術和其他多種處理方式組合是未來企業廢水處理必須采取的一種解決途徑。