申请日2010.02.10
公开(公告)日2012.08.22
IPC分类号C02F9/08; C02F101/16; C02F1/44
摘要
本发明涉及环境科学领域，具体地，本发明涉及一种低氨氮废水处理及回用方法。根据本发明的低氨氮废水的处理与回收方法，包括氨氮废水预处理、超滤去浊、反渗透、经氨氮脱除器脱氨的步骤。本发明的方法解决了现有技术中处理高氨氮废水后，其最终出水氨氮浓度仍不能满足工业用水的标准的问题。本发明方法可以广泛解决氨氮废水的综合处理与利用。
摘要附图
权利要求书
1.一种低氨氮废水的处理与回收方法，其特征在于，所述氨氮废水的氨氮浓度<150mg/L，
其中，
1-1当所述废水的氨氮含量<60mg/L时
所述方法包括以下步骤：
1)氨氮废水预处理;
2)经预处理氨氮废水通过超滤去浊;
3)经预处理的氨氮废水通过反渗透脱除氨氮，
1-2当所述废水的氨氮含量60～150mg/L时
所述方法包括以下步骤：
1)氨氮废水预处理;
2)经预处理氨氮废水通过超滤去浊;
3)去浊后的废水通过反渗透脱除氨氮;
4)通过反渗透脱除氨氮的废水经氨氮脱除器进一步脱氨氮;
其中，
所述步骤3)反渗透的操作压力为0.8～1.5Mpa;
经超滤的氨氮废水在通过反渗透处理之前经酸处理，使NH3转换为NH4+，酸处理的控制pH值在5～8之间。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预处理采用多介质过滤器。
说明书
一种低氨氮废水的处理与回收方法
技术领域
本发明涉及环境科学领域，具体地，本发明涉及一种低氨氮废水处理及回用方 法。
背景技术
废水中的氨氮是水体富营养化和环境污染的重要物质，未经处理或处理不完全 的含氮污染物的任意排放会引起水中藻类及其他微生物的大量繁殖，从而使水质不 断恶化，严重时会使水中溶解氧下降，水体生态平衡失调，鱼类大量死亡，加速湖 泊老化。氨氮会造成饮用水异味，增加自来水厂运行负荷;增加给水消毒和工业循 环杀菌处理过程中的耗氯量;工业应用中，对某些金属，特别是铜具有腐蚀性;污 水回用时，再生水中氨氮可促使输水管道和用水设备中微生物的繁殖，形成生物垢， 堵塞管道和用水设备，并影响换热效率。水体中，氨在硝化菌和亚硝化菌的作用下 氧化成硝酸盐和亚硝酸盐，硝酸盐由饮用水会诱发婴儿高铁血红蛋白症，而亚硝酸 盐水解后生成的亚硝胺具有强致癌性，直接威胁人类健康。
氨氮废水主要来自石化、焦化、制药、制革、化肥、饲料、养殖、肉类加工等 行业生产排放的废水，以及生活废水、污泥消化液及垃圾渗滤液等。《合成氨工业水 污染物排放标准》(GB13458-2001)规定，中型企业氨氮排放浓度应≤70mg/L;国 家污水综合排放标准第二类污染物最高允许排放浓度中规定，工业废水氨氮浓度应 ≤25mg/L;但废水再生回用，根据《循环冷却水再生水水质标准》(HG/T3923-2007) 规定，氨氮浓度应在在1～3mg/L范围内。
随着氨氮允许排放标准的提高，对氨氮废水处理工艺也提出了更高的要求。目 前，氨氮废水处理方法主要分为三大类：第一类是物化脱氮法，包括氨吹脱法、化 学沉淀法、折点氯化法、离子交换法等;第二类是生物脱氮法，包括传统生物脱氮 技术(A/O工艺、A2O工艺、UCT工艺、各种氧化沟及SBR的各种改进型工艺等)、 新型生物脱氮技术(同时硝化反硝化SND、短程硝化反硝化、厌氧氨氧化ANAMMOX 等);第三类是高级氧化法，包括光催化氧化法、电化学氧化法等。
氨吹脱法是利用NH3与NH4+之间的动态平衡，通过调整pH，使氨氮主要以游离 氨形式存在，通过曝气吹托，使游离氨从水中逸出，从而达到去除氨氮的目的。福 建省环境保护科学研究所采用吹脱工艺处理低浓度氨氮废水，研究表明：氨氮浓度 为400～700mg/L的废水常温、PH为11的条件下吹脱，氨氮脱除率会超过90%。但是 吹脱法存在如下问题：吹脱气体会产生二次污染;吹脱塔内经常结垢，低温时氨氮 去除效率低。
化学沉淀法是通过在废水中投加镁的化合物和磷酸或磷酸氢盐，生成磷酸铵镁 沉淀，从而去除废水中的氨氮。但此法主要存在以下问题：处理成本高、处理产生 高盐度会影响后续生物处理的微生物活性。
生物处理技术是目前应用最广泛的脱氮方法。传统生物脱氮技术包括硝化和反 硝化两个过程，废水中的氨氮经过硝化菌和反硝化菌的分解最终转化为氮气排出。 但生物法处理氨氮废水时，微生物对外界环境要求苛刻，低温时效率很差且不能适 应较大浓度变化和冲击负荷。且需要根据水质补充碳源作为反硝化过程的电子供体。
光催化氧化法可有效的将含氮物质矿化，但处理过程中常常伴有诸多中间产物， 经较完全矿化后最终无机产物仍大量包含亚硝酸跟、硝酸根和氨根离子，且处理成 本较高，目前仍无法大规模工业应用。
膜处理法作为一种新型分离技术，既能对废液进行有效净化，又具有节能低耗、 无污染、设备简单、操作方便的特点，因此在氨氮废液处理方面显示了广阔的发展 前景。
氨氮含量较高时，对鱼类呈现毒害作用，对人体也有不同程度的危害。目前， 国内对低氨氮废水的研究较少，且处理效果各不相同：例如，UASB反应器进行厌氧 氨氧化反应处理NH3-N浓度为51～85mg/L的原水，最大去除率68.0%，出水氨氮浓度 为34～58mg/L;污水综合排放标准(GB 8978 1996)中规定：(1)医药原料药、染 料、石油化工工业的氨氮一级排放标准为15mg/L;二级排放标准为50mg/L;(2) 其他排污单位氨氮一级排放标准为15mg/L;二级标准25mg/L。城市污水再生利用 工业用水水质(GB/T19923-2005)规定：氨氮浓度≤10mg/L，当敞开式循环冷却 水系统换热器为铜质时，循环冷却系统中循环水的氨氮指标应小于1mg/L。这样常 规方法很难达到如此高的要求。天然沸石通过吸附氨氮，其平均去除率为50%，所 以对低浓度氨氮废水进行中水回用，需要采用高效合理的综合处理技术脱除氨氮。
发明内容
本发明的目的是提供一种低氨氮废水的处理与回收方法。
根据本发明的低氨氮废水的处理与回收方法，所述氨氮废水的氨氮浓度 <150ppm，
其中，
1-1当所述废水的氨氮含量<60mg/L时
所述方法包括以下步骤：
1)氨氮废水预处理;
2)经预处理氨氮废水通过超滤去浊;
3)经预处理的氨氮废水通过反渗透脱除氨氮，
1-2当所述废水的氨氮含量60～150mg/L时
所述方法包括以下步骤：
1)氨氮废水预处理;
2)经预处理氨氮废水通过超滤去浊;
3)去浊后的废水通过反渗透脱除氨氮;
4)通过反渗透脱除氨氮的废水经氨氮脱除器进一步脱氨氮;
其中，
所述步骤3)反渗透的操作压力为0.8～1.5Mpa;
经超滤的氨氮废水在通过反渗透处理之前经酸处理，使NH3转换为NH4+，酸处 理的控制PH值在5～8之间。
根据本发明的方法，其中所述的氨氮废水预处理步骤可以使用本领域常规预处 理技术，如加药混凝、沉淀、过滤，其中所述过滤包括使用多介质过滤器、盘式过 滤器。本发明的方法优选使用多介质过滤器进行预处理，多介质过滤有较好的去浊 效果，在出水浊度、浊度去除率及运行平稳性等各方面处于较好水平。当过滤器在 使用一定周期后，由于滤料表层截留或外表面吸附一定数量的杂物或污渍，使滤后 水质变差，流量降低，进水和出水管道压力差增大。此时，应对过滤器进行反冲洗。 反冲洗是利用水流逆向通过滤料层，使滤层膨胀、悬浮，借水流剪切力和颗粒碰撞 摩擦力清洗滤料层，并将滤层内污物排出。反洗方式有高速水流反冲洗和气-水联合 反冲洗，其中以气-水联合反洗效果较好，并应在反洗时合理控制膨胀高度、反洗水 量、反洗空气量、压力等参数，使反洗效果达到最佳。
根据本发明的方法，其中，所述超滤(UF)步骤是在膜两侧静压差为驱动力的 作用下进行溶质分离的膜过程。超滤膜可分离组分的直径范围为1nm～0.05μm，在 小孔径范围内与纳滤相重叠，在大孔径范围内与微孔过滤相重叠，因此超滤处理范 围较为广泛，可分离溶液中的大分子、胶体、蛋白质、微粒等，所能分离的溶质分 子量下限为几千Dalton。超滤膜可视为多孔膜，溶剂的传递正比于操作压力，其截 留取决于溶质大小和形状。超滤过程对溶质的截留方式有三种：在膜表面的机械截 留、在膜孔中停留阻塞、在膜表面及膜孔内的吸附。与传统过滤工艺相比，UF工艺 的优势主要体现在：分离效率高，出水水质好;能耗低，无热效应及相态变化，在 分离后仍保持原产品的物化性质;结构简单，占地小;系统灵活，操作简便，启动 快，安装维护方便，易于自动化。此外，UF工艺对颗粒、胶体浊度物质具有优良的 去除能力，还可有效去除水中病原微生物，如贾第虫、隐孢子虫、细菌和病毒等。
根据本发明的方法，其中，所述反渗透(RO)是利用渗透膜(半透膜)选择性 的透过溶剂(通常是水)而截留溶质的分离过程。RO是压力驱动型膜分离技术，以 反渗透膜为过滤介质，将进料中的溶剂和离子分离，从而达到提纯、净化、淡化和 浓缩分离的目的。RO对原水中的Ca2+、Mg2+、Na+、K+、Fe2+、Mn2+、NH4+及HCO3-、 SO42-、Cl-、PO42-、NO3-等离子的去除率一般可达到95%～98%，出水浊度小于0.5NTU， 具有深度的除硬、去碱、脱盐效果，同时可制得纯净水。但一般情况下，反渗透膜 脱除氨氮的效果并不好，主要由于反渗透膜不能脱除气态物质，包括NH3、O2、N2等。
根据本发明的方法，经超滤的氨氮废水在通过反渗透处理之前，需要经酸处理， 使NH3转换为NH4+，一般需要控制PH值在5～8之间，酸以盐酸、草酸、柠檬酸为主。
根据本发明的方法，经反渗透处理后的水中氨氮含量已很低，反渗透产水的氨 氮含量3-10mg/L时，还需进一步通过氨氮脱除器处理。
本发明公开一种低氨氮废水(氨氮浓度小于150ppm)的回收利用方法。本方法 是将低氨氮废水(氨氮浓度小于150ppm)首先通过预处理去除水中的悬浮物，然后 再通过超滤膜进一步降低原水中的浊度，反渗透去除原水中的部分氨氮，渗透液进 入氨氮脱除器，进一步降低水中氨氮含量后，直接回收利用。本发明的方法解决了 现有技术中处理高氨氮废水后，其最终出水氨氮浓度仍不能满足工业用水的标准的 问题。本发明方法可以广泛解决氨氮废水的综合处理与利用。