多級電滲析技術處理氨氮廢水工藝的研究

余士明，羅時華，劉善培，朱書奎，粟學俐＊

（1.湖北凱龍楚興化工集團有限公司，湖北 荊門 431913；2.荊楚理工學院，湖北 荊門 448000；3.中國地質大學（武漢），湖北 武漢 430074）

0 引言

工業廢水種類繁多，有些廢水毒性大、降解難，需采用特定的處理方法，才能達到國家排放標準。氨是重要的工業原料，氨氮工業廢水的處理具有環境與經濟雙重效益。隨著國家經濟的快速發展，氨氮廢水的產生量與日俱增。氨氮廢水主要來源于食品、化工、養殖、制藥、垃圾填埋等領域，大量氨氮廢水的排放加劇了水體富營養化，給環境造成巨大傷害。國家對生態環境保護越來越重視，對工業污水排放控制指標力度不斷加強，研究解決含氨氮工業廢水的處理及循環利用工藝技術勢在必行。工業氨氮廢水處理工藝有物理工藝、化學工藝和生物工藝。常用吹脫法、離子交換法、膜處理法、化學沉淀和化學氧化技術等[1-6]。本文探討了多級電滲析技術在氨氮廢水處理中的應用，避免處理效率低、能耗高、易產生二次污染等問題。

1 膜處理法

主要有反滲透技術、電滲析技術、氣態膜法。反滲透技術處理氨氮廢水，主要是利用了溶液滲透壓的壓力作用，以及半透膜對溶質的選擇性達到分離的目的，無污染，能耗較低，操作較簡便。電滲析技術處理氨氮廢水時，需要設置外加直流電場，在此過程中主要利用了離子交換膜的選擇透性特點達到分離的目的。氣態膜法脫氨主要利用氣液平衡從水中分離氨的方法，比較省電，該方法可以有效回收氨氣。其原理為疏水性微孔膜（常用聚丙烯膜、聚四氟乙烯膜）將氨氮廢水和吸收液分隔開，通過調節廢水的pH值，使NH3揮發并被吸收液吸收。

2 電滲析技術處理氨氮廢水工藝

采用多級多相膜組合工藝，電滲析技術處理氨氮廢水工藝流程如圖1。

本工藝的特點：①電滲析技術處理硝酸銨冷凝液廢水新工藝，電滲析過程無相變，動力耗電較低。電滲析運行時，工藝過程潔凈，對環境基本無污染。既可將廢水中的硝酸銨濃縮回收到生產系統，同時又使冷凝液廢水實現達標排放，可實現盈利，經濟效益顯著；②預處理工藝簡便，系統工藝流程短，自動化程度高，設備經久耐用，且操作維修方便。硝酸銨廢水治理方案由預處理部分、電滲析濃縮脫鹽部分組成。預處理部分多種膜分離工藝先將廢水中含有的顆粒物等雜質去除，再通過對廢水溶液的調整（加稀硝酸中和游離氨，或者采用脫氣裝置將水體中的游離氨吹脫出來），將水體中的氨全部轉化為硝酸銨，以便用特種電驅動膜分離設備濃縮硝酸銨。硝酸銨廢水經過濾、冷卻、中和等預處理，其水質符合電滲析系統的進水要求：SS：≤5mg/L；進水總含鐵量≤0.3mg/L；進水總含錳量≤0.1mg/L；不含浮油；pH：2~13；溫度：5~40℃；SDI≤5；③電滲析工藝由多級多段的電滲析裝置先串聯再并聯而成，廢水經多級多段電滲析工藝處理后，分為濃水和淡水兩股，濃水中的硝酸銨百分質量濃度可達10%左右，可以進入硝酸銨生產系統蒸濃，得到硝酸銨產品；淡水濃度達到氨氮≤15mg/L。電滲析處理后，再采用反滲透處理工藝，使水質進一步濃縮后淡化，達到處理指標；④污水處理系統采用多節點水質在線監測可實現系統反饋并進行自動調整，有效適應水質水量的波動，可實現水質在線監測，及時進行調整，處理彈性大。水質在線監測系統的應用，可實現自動監測水質動態數據，不達標水質自動報警功能，并將大數據上傳至省環境監測平臺。

3 結語

本研究采用電滲析方法，較其它分離、提取方法，電滲析技術具有十分突出的優勢。工程采用先進的處理工藝，確保廢水中有價值的成分得到有效的濃縮，并確保外排水穩定達標排放或回用。通過研究對比，水質符合國家排放標準。

表1 多級電滲析技術處理污水排放數據

氨氮 2-4g/L 5-10mg/L溫度 70-80℃ /pH 11-12 6-9

采用多級電滲析和反滲透聯合處理工藝，大大提高去除效率，脫鹽率達98%以上。進水水質氨氮含量為2-4g/L，經電滲析處理后氨氮降為15mg/L，再經反滲透處理后氨氮降為5-10mg/L，除鹽率高達99%，原水回收率達到65%～80%。本工藝流程短，操作簡單，易于機械化和自動化控制。電滲析過程無相變，可以避免離子交換樹脂飽和失效。用清潔能源電力來將水中離解的離子遷移濃縮，耗電低。常溫處理，對產品性能影響小，產品質量穩定。不用酸、堿頻繁再生，不需要加入其它藥劑，無污染，可實現零排放。同時，采用多節點水質在線監測，可實現系統反饋并進行自動調整。