申请日2013.10.23
公开(公告)日2015.04.29
IPC分类号C02F1/469
摘要
本发明公开了一种回收低浓度氨氮废水时浓缩用的电去离子装置。该装置由膜堆、电极、紧固件和浓缩件这四部分组成。整个装置采用模块化结构，串联模块的数量按欲处理氨氮废水的浓度决定，而并联模块的数量则由欲处理氨氮废水的容量决定。电渗析器出水中氨氮浓度约小于250mg/L，经一级或多级膜堆组成的本发明装置处理，可达到出水氨氮浓度小于1mg/L。本发明装置浓缩得到的浓水，返回系统前端，全部回收利用。实现回收氨氮废水系统的零排放，既解决了环境问题，又回收了化工物料和工艺用纯水取得了经济和环保效益的双丰收。本发明工艺先进，运行成本低，节约能源，实现清洁文明生产。
权利要求书
1.一种回收低浓度氨氮废水时浓缩用的电去离子装置，其特征是主要包括膜堆部分、电极 部分、紧固部分和浓缩部分，这四个部分组成：膜堆部分是该装置的核心，位于该装置的中 间，呈板框形，它是由离子交换膜隔开的，呈相应交替排列的浓、淡水室组成，在淡水室内 填充有离子交换树脂;电极部分，位于膜堆的两端部外侧，由电极和极水室组成;紧固部分 位于膜堆两个端部，由螺栓和压板组成，螺钉穿过整个膜堆和两端压板，拧紧螺母，压板就 压紧膜片和固定各室位置;浓缩部分是由连接膜堆浓水室与浓水罐之间的管道、水泵和浓水 罐所组成，浓水能在增浓装置中循环，并由于从膜迁移过来的离子不断进入而得到浓缩，在 浓缩倍率小于10时，为简化系统，不设浓水罐。
2.按照权利要求1所述的回收低浓度氨氮废水时浓缩用的电去离子装置，其特征是整个装 置为模块化结构：串联模块的数量按欲处理氨氮废水的浓度决定，而并联模块的数量由欲处 理氨氮废水的容量决定。
3.按照权利要求1所述的回收低浓度氨氮废水时浓缩用的电去离子装置，其特征是膜堆的 极水室内水流，自下而上，流动畅通，不易累积通电时产生的气泡。
4.按照权利要求1所述的回收低浓度氨氮废水时浓缩用的电去离子装置，其特征是膜堆的 浓水室不填树脂，靠独立的管道与水泵和浓水罐相连，浓水室内浓水水流，自上而下，循环 流动，由于从淡水室中的离子通过膜迁移进入浓水，使浓水不断浓缩。
5.按照权利要求1所述的回收低浓度氨氮废水时浓缩用的电去离子装置，其特征是膜堆的 淡水室内的水流，自下而上，利于冲出离子交换树脂颗粒间的气泡。
6.按照权利要求1所述的回收低浓度氨氮废水时浓缩用的电去离子装置，其特征是膜堆的 极水室、浓水室和淡水室都有独立的流水通路，彼此互不相通。
7.按照权利要求1所述的回收低浓度氨氮废水时浓缩用的电去离子装置，其特征是膜堆淡 水室内填充的离子交换树脂，根据所浓缩氨氮化合物的不同，而有所区别，对硝酸铵使用 阴、阳混合树脂;对氯化铵、碳酸铵、碳酸氢铵、硫酸铵和硫酸氢铵，则采用单一的阳树 脂;对硝酸钠和亚硝酸钠，则使用单一的阴树脂。
说明书
一种回收低浓度氨氮废水时浓缩用的电去离子装置
技术领域
本发明技术领域涉及回收工业氨氮废水时浓缩用装置，特别涉及利用特定的、 专用的电去离子装置，对化肥、化工行业所产生的、低浓度氨氮化合物的工业废水进行处理 时，力求全部回收利用废水中所含的化工物料和工艺用纯水，实现废水零排放，使废水不再 污染环境。
背景技术
在化肥和化工企业的生产过程中，尤其是硝酸铵、氯化铵和硫酸铵等生产企业，在 生产这些化工产品的同时，产生了大量氨氮废水，严重污染环境。
采用常用的废水处理方法来处理这种废水，有一定难度，处理效果也不太理想：
1.生物氧化法：只能在特定条件下，将废水中的氨氮氧化，但不能回收所含的化工物料;
2.离子交换法：能回收铵盐，但需要频繁再生;
3.反渗透法：水的回收率低，由于对NH4+和NO3—离子的截留率低，使反渗透法处理后出水 的水质不好;
4.电渗析法：耗电量高，运行费用高。
根据我国国标13458-2010《硝酸工业污染物排放标准》的规定，企业水污染物的直 接排放极限值：氨氮≤10mg/L和总氮≤30mg/L，并对特定地区制定了更严格的水污染物排 放极限值。经调查发现，采用电渗析处理氨氮废水的企业，其排水达到上述排放标准都有困 难。
因此，迫切需要一种较完美的水处理方法。在这种方法诞生以前，不得不采用在高 浓度的氨氮废水经现有废水处理方法处理后，再经一种特殊的、专用的电去离子装置进行深 度处理，使出水水质得到改善，争取废水深度处理后，全部回用，不再排放，污染环境，所 含的化工物料以产品形式回收，水资源得到循环利用。
电去离子技术是近年来得到产业化的一种新型膜技术，它是电渗析和离子交换有 机结合的产物，已在电子、电力、制药和化工等行业制备纯水中得到推广使用，用电去离子 脱盐装置代替原来的混床，利用了电去离子装置的脱盐功能，我们在废水处理研究中开发了 电去离子装置的另一功能，即浓缩功能，并提出回收低浓度氨氮废水时浓缩处理用的电去离 子装置。
发明内容
为了解决现有技术中的不足，本发明提供了一种回收低浓度氨氮废水时浓缩用的电 去离子装置，本发明的技术方案是：一种回收低浓度氨氮废水时浓缩用的电去离子装置，主 要包括膜堆部分、电极部分、紧固部分和浓缩部分，这四个部分组成：膜堆部分是该装置的 核心，位于该装置的中间，呈板框形，它是由离子交换膜隔开的，呈相应交替排列的浓、淡 水室组成，在淡水室内填充有离子交换树脂;电极部分，位于膜堆的两端部外侧，由电极和 极水室组成;紧固部分，位于膜堆两个端部，由螺栓和压板组成，螺钉穿过整个膜堆和两端 压板，拧紧螺母，压板就压紧膜片和固定各室位置;浓缩部分，是由连接膜堆浓水室与浓水 罐之间的管道、水泵和浓水罐所组成，浓水能在浓缩装置中循环，并由于从膜迁移过来的离 子不断进入而得到浓缩，在浓缩倍率小于10时，为简化系统，不设浓水罐。
所述回收低浓度氨氮废水时浓缩用的电去离子装置，整个装置为模块化结构：串联 模块的数量按欲处理氨氮废水的浓度决定，而并联模块的数量由欲处理氨氮废水的容量决 定。
所述回收低浓度氨氮废水时浓缩用的电去离子装置，膜堆的极水室内水流，自下而 上，流动畅通，不易累积通电时产生的气泡。
所述回收低浓度氨氮废水时浓缩用的电去离子装置，膜堆的浓水室不填树脂，靠独立 的管道与水泵和浓水罐相连，浓水室内浓水水流，自上而下循环流动，由于从淡水室中的离 子通过膜迁移进入浓水，使浓水不断浓缩。
所述回收低浓度氨氮废水时浓缩用的电去离子装置，膜堆的淡水室内的水流，自下 而上，利于冲出离子交换树脂颗粒间的气泡。
所述回收低浓度氨氮废水时浓缩用的电去离子装置，膜堆的极水室、浓水室和淡水 室都有独立的流水通路，彼此互不相通。
所述回收低浓度氨氮废水时浓缩用的电去离子装置，膜堆淡水室内填充的离子交换 树脂，根据所浓缩氨氮化合物的不同，而有所区别，对硝酸铵使用阴、阳混合树脂;对氯化 氨、碳酸铵、碳酸氢铵、硫酸铵和硫酸氢铵，则采用单一的阳树脂;对硝酸钠和亚硝酸钠， 则使用单一的阴树脂。
本发明回收氨氮废水中所含的氨氮化合物(包括硝酸铵、氯化铵、碳酸铵、碳酸氢 铵、硫酸铵、硫酸氢铵、硝酸钠和亚硝酸钠等)的浓度在1g/L以下。
本发明可以产生如下积极效果：
1.出水水质好
用本装置对低浓度氨氮废水进行深度处理，可达到出水氨氮浓度ρ≤1mg/L，不再排放废 水。装置出水可以作为工艺用纯水回用，从而不再污染环境，水资源循环利用，减少了单位 产品的耗水量，节约了生产用水。
2.水的回收率高
本装置中浓淡水的比值为1∶9，水的回收率很高，
使在水中的氨氮化合物得到浓缩，如设有浓缩罐进行循环浓缩增浓，可使浓缩倍率很高，约 为几十倍。制得的少量浓缩水，全部返回系统，不再污染环境。
3.节约能源
本装置在运行时只耗电，淡水室内填充有离子交换树脂，能作为导电介质，耗电极低。每处 理2～3吨水，只消耗一度电。由于工艺过程在常温下进行，无相变，因此与产生相变的蒸馏 浓缩法比较，大幅度地降低了能耗。
4.模块化结构，调节灵活
5.占地面积小，操作简单，自动化程度高
6.连续工作，无需备用，无人值守
本装置特别适用于供回收含低浓度氨氮废水时浓缩化工物料使用。在化肥和化工企业生产过 程中产生的氨氮废水，通常经过电渗析等方法处理，一般都难以达到出水氨氮浓度小于 10mg/L这一国标规定的基本要求。电渗析器出水中氨氮浓度约小于250mg/L，经一级或多 级膜堆组成的电去离子装置处理，可达到出水氨氮浓度小于1mg/L。因此，经本装置深度处 理的出水，可作为工艺用纯水全部回用，从而水资源得到循环利用，减少了生产用水量;同 时经本装置浓缩得到的浓水，返回系统前端，全部回收，从而也不会有该氨氮废水污染环境 的情况发生。