申请日2014.10.28
公开(公告)日2015.02.18
IPC分类号C02F101/16; C02F9/10
摘要
本发明提供了一种含无机铵盐废水处理系统，该系统包括双极膜系统、第一套反渗透系统、第二套反渗透系统、预热器和脱氨系统。废水经双极膜系统分解得到纯氨水的稀溶液和酸的稀溶液分别进入脱氨系统和第一套反渗透系统进行浓缩回收，双极膜系统处理废水的残液经第二套反渗透系统浓缩得到含无机铵盐的反渗透浓水，其返回作为双极膜系统盐室进水，纯水回收利用;由该工艺方法获得的产品不存在混盐，产品纯度较高，可以直接回用;而且该工艺设备简单、操作方便，整个过程无需加入任何化学试剂，充分实现了废液的循环利用，成本低，具有良好的经济效益。
权利要求书
1.一种含无机铵盐废水处理系统，其特征在于，该系统包括双极膜系 统、第一套反渗透系统、第二套反渗透系统、预热器和脱氨系统，双极膜系统 的碱室与预热器进水口相连，预热器出水口与脱氨系统的进料口相连，双极膜 系统的酸室与第一套反渗透系统的进料口相连，双极膜系统的盐室出口与第二 套反渗透系统相连，第二套反渗透系统的浓水室出口返回与所述双极膜系统的 盐室进口相连。
2.根据权利要求1所述的废水处理系统，其特征在于，所述双极膜系统 的盐室进水为含无机铵盐的废水;
优选地，所述双极膜系统的酸室的初始溶液为去离子水;
优选地，所述双极膜系统的碱室的初始溶液为去离子水。
3.根据权利要求1或2所述的废水处理系统，其特征在于，所述双极膜系 统的阳极汲取液为硫酸溶液、盐酸溶液或硝酸溶液中任意一种或至少两种的组 合;
优选地，所述双极膜系统的阴极汲取液为硫酸钠溶液、氯化钠溶液、氯化 钾溶液、硝酸钠溶液或硝酸钾溶液中任意一种或至少两种的组合。
4.根据权利要求1-3任一项所述的废水处理系统，其特征在于，所述脱氨 系统包括精馏塔和冷凝器，精馏塔塔顶蒸汽出口与冷凝器相连，精馏塔塔底液 体出口与预热器相连。
5.根据权利要求1-4任一项所述的废水处理系统，其特征在于，所述第一 套反渗透系统的浓水室和淡水室中液体为双极膜系统处理废水得到的酸溶液。
6.根据权利要求1-5任一项所述的废水处理系统，其特征在于，所述第二 套反渗透系统的浓水室和淡水室中液体为双极膜系统处理废水得到的残液。
7.一种如权利要求1-6任一所述废水处理系统的处理工艺，其特征在于， 所述处理工艺包括以下步骤：
(1)含无机铵盐废水经预处理后进入双极膜系统进行分解，得到浓度 ≤10%的氨水、浓度≤8%的酸溶液和残液;
(2)步骤(1)中得到的氨水溶液经预热器加热后进入脱氨系统中进行脱 氨处理，得到氨水浓缩液并回收，同时得到的工艺水也进行回收利用;
(3)步骤(1)中得到的酸溶液进入第一套反渗透系统，经第一套反渗透 系统浓缩后的酸溶液进行回收利用，同时得到的纯水进行回收利用;
(4)步骤(1)中得到的残液进入第二套反渗透系统，经过进一步浓缩后 得到反渗透浓水作为双极膜系统的盐室进水，同时得到的纯水进行回收利用。
8.根据权利要求7所述的处理工艺，其特征在于，步骤(2)中脱氨系统 的脱氨处理工艺如下：步骤(1)中得到的氨水溶液经预热器加热后进入脱氨系 统的精馏塔中，在精馏塔中经提留和精馏得到氨蒸汽，氨蒸汽经冷凝器冷凝得 到氨水的浓缩液，氨水浓缩液经回流提浓后回收，精馏塔塔底得到的液体经预 热器与步骤(1)中得到氨水溶液进行换热冷却后作为工艺水回收。
9.根据权利要求7或8所述的处理工艺，其特征在于，步骤(1)中无机 铵盐废水中包括氯化铵、硫酸铵或硝酸铵中任意一种或至少两种的组合物;
优选地，步骤(2)中精馏塔塔底得到的液体中氨氮浓度≤200mg/L。
10.一种如权利要求1-6任一项所述的废水处理系统的用途，其应用于含 无机铵盐废水处理领域。
说明书
一种含无机铵盐废水处理系统、处理工艺及其应用
技术领域
本发明属于废水深度处理领域，尤其涉及一种含无机铵盐废水处理系统、 处理工艺及其应用。
背景技术
在工业生产中，特别是在化工、医药制造业中，随着大规模生产的进行常 伴随无机铵盐废水的产生和排放，虽然这种无机铵盐废水中含有机杂质较少， 无需采取复杂的预处理工艺，但是对无机铵盐废水的深度处理一直以来都是生 产企业的技术难题。
无机铵盐废水的无害化处理，主要包括以下几种：吹脱法、生化法和电渗 析膜法等。其中，吹脱法在应用过程中需要加入化学药剂调节pH值，吹脱后废 水中铵盐残留量过高，而且极易引起对大气的二次污染等问题;生化法则主要 利用生化池，通过细菌分解铵盐，最终形成氮气排放，在生化反应过程中，需 要加入碳源和菌种，如果水中铵盐浓度稍高，即氨氮达到500mg/L时，会直接 影响菌种的活性导致菌种死亡，无法进行生化反应;电渗析膜法能将废水中的 铵盐大部分回收，但是处理后，水中残留的氨氮浓度仍不能达标排放，也无法 回用，会给生产企业造成很大的困扰。
近年来，膜技术和MVR技术因其清洁、节能优势明显，被越来越多地应用 到工业废水的处理中。利用传统的蒸发结晶法对含无机铵盐的废水直接进行蒸 发结晶得到的产品不仅纯度较低、而且产品不能直接回用于生产、处理成本较 高、铵盐的堆放也易产生二次污染等。
专利CN101935128A公开了一种含高浓度铵盐和钠盐废水的处理工艺，其 利用铵盐与钠盐的溶解度随温度变化的特性差异，提供了一套蒸发浓缩结晶和 冷却结晶相结合的分离出高纯度铵盐与钠盐的工艺，该工艺方法操作过程复杂 需要进行多次结晶分离，整个工艺过程中还需要加入化学试剂，与此同时高温 蒸发耗能高，导致成本过高。
专利CN103787523A公开了一种双极膜处理有色冶金废水的工艺，其首先 利用过滤去除机械杂质，再利用树脂吸附去除重金属离子，得到的钠盐废水进 一步经双极膜处理得到氢氧化钠和硫酸的稀溶液，该工艺主要针对含钠盐废水 的处理，而且处理后的废水仍然存在含有较多的盐、得到的产品浓度不高等问 题，也不能实现达标处理和近零排放，更不能解决冶金行业广泛存在的氨氮废 水污染问题。
由上可以看出，现有技术中主要存在以下问题：
(1)处理后的废水中铵盐残留量过高，得到的产品纯度低。
(2)处理过程中需要加入化学药剂，同时处理过程中能耗高，过程复杂， 造成处理过程成本过高。
(3)处理过程中易引起对大气的二次污染问题。
发明内容
针对上述问题，本发明提供了一种含无机铵盐废水的处理系统及处理工艺， 该该工艺将双极膜系统与精馏塔相结合，实现了无机铵盐的充分分解，获得的 纯氨水和酸的稀溶液再进一步浓缩回收利用。整个工艺过程简单、操作方便， 不需要添加化学药剂，得到的产品纯度较高，可以直接回用，节约生产成本的 同时无二次污染产生，达到了环境-经济的双重效益。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种含无机铵盐废水处理系统，该系统包括双极膜系统、第一套反渗透系 统、第二套反渗透系统、预热器和脱氨系统，双极膜系统的碱室与预热器进水 口相连，预热器出水口与脱氨系统的进料口相连，脱氨系统塔底出料口与预热 器相连，双极膜系统的酸室与第一套反渗透系统的进料口相连，双极膜系统的 盐室出口与第二套反渗透系统相连，第二套反渗透系统的浓水室出口返回与所 述双极膜系统的盐室进口相连接。
所述双极膜系统的盐室进水为含无机铵盐的废水。
所述双极膜系统的酸室的初始溶液为去离子水。
所述双极膜系统的碱室的初始溶液为去离子水。
所述双极膜系统的阳极汲取液为硫酸溶液、盐酸溶液或硝酸溶液中任意一 种或至少两种的组合，所述组合典型但非限制性的实例有：硫酸溶液和盐酸溶 液的组合，盐酸溶液和硝酸溶液的组合，硫酸溶液、盐酸溶液和硝酸溶液的组 合等。
所述双极膜系统的阴极汲取液为硫酸钠溶液、氯化钠溶液、氯化钾溶液、 硝酸钠溶液或硝酸钾溶液中任意一种或至少两种的组合，所述组合典型但非限 制性的实例有：硫酸钠溶液和氯化钠溶液的组合，氯化钠溶液和氯化钾溶液的 组合，氯化钾溶液和硝酸钠溶液的组合，硝酸钠溶液和硝酸钾溶液的组合，硫 酸钠溶液、氯化钠溶液、氯化钾溶液和硝酸钠溶液的组合等。
所述脱氨系统包括精馏塔和冷凝器，精馏塔塔顶蒸汽出口与冷凝器相连， 精馏塔塔底液体出口与预热器相连，使从精馏塔塔底流出的含氨浓度很低的清 水经预热器与纯氨水的稀溶液换热冷却后回收利用，使物料和能量均得到循环 利用。
所述第一套反渗透系统的浓水室和淡水室中液体为双极膜系统处理废水得 到的酸的稀溶液。
所述第二套反渗透系统的浓水室和淡水室中液体为双极膜系统处理废水得 到的残液。
以上所述废水处理系统的处理工艺，该工艺包括以下步骤：
(1)含无机铵盐废水进入双极膜系统进行分解，得到浓度≤10%的氨水的稀 溶液、浓度≤8%的酸的稀溶液和残液;
(2)步骤(1)中得到的氨水的稀溶液经预热器加热后进入脱氨系统中进 行脱氨处理，得到氨水浓缩并回收，同时得到的工艺水也进行回收利用;
(3)步骤(1)中得到的酸溶液进入第一套反渗透系统，经第一套反渗透 系统浓缩后的酸溶液进行回收利用，如可以用作离子交换洗柱，同时得到的纯 水进行回收利用;
(4)步骤(1)中得到的残液进入第二套反渗透系统，经过进一步浓缩后 得到的含无机铵盐的反渗透浓水作为双极膜系统的盐室进水，同时得到的纯水 进行回收利用。
所述步骤(2)中脱氨系统的脱氨处理工艺如下：
步骤(1)中得到的氨水溶液经预热器加热后进入脱氨系统的精馏塔中，在 精馏塔中经提留和精馏得到氨蒸汽，氨蒸汽从塔顶经冷凝器冷凝得到氨水的浓 缩液，氨水浓缩液经回流提浓后回收，精馏塔塔底得到的液体经预热器与步骤 (1)中得到氨水溶液进行换热冷却后作为工艺水回收。
步骤(1)中得到的氨水的稀溶液的浓度可为10%、9.5%、9%、8.5%、8%、 7.5%、7%、6.5|%、6%、5.5%、5%、4.5%、4%、3.5%、3%、2.5%、2%、 1.5%、1%、0.5%或0等。
步骤(1)中得到的酸的稀溶液的浓度可为8%、7.5%、7%、6.5%、6%、5%、 4.5%、4%、3.5%、3%、2.5%、2%、1.5%、1%、0.5%或0等。
步骤(1)中无机铵盐废水中包括氯化铵、硫酸铵或硝酸铵中任意一种或至 少两种的组合物，所述组合典型但非限制性的实例有：氯化铵和硫酸铵的组合 物，硫酸铵和硝酸铵的组合物或氯化铵、硫酸铵和硝酸铵的组合物。
步骤(2)中精馏塔塔底得到的液体中氨氮浓度≤200mg/L，例如200mg/L、 190mg/L、180mg/L、170mg/L、160mg/L、150mg/L、140mg/L、130mg/L、 12mg/L、110mg/L、100mg/L、90mg/L、80mg/L、70mg/L、60mg/L、50mg/L、 40mg/L、30mg/L、20mg/L、10mg/L或0mg/L等。
以上所述的废水处理系统的用途，其应用于含无机铵盐废水处理领域。
有益效果：
(1)本发明利用双极膜系统分解无机铵盐获得纯氨水和酸溶液，实现了无 机铵盐的充分分解，获得的纯氨水和酸的稀溶液再进一步进入脱氨系统和反渗 透进行浓缩回收，获得的产品不存在混盐，产品纯度较高，得到的氨水浓度高 于15%，可以直接回用。
(2)处理过程中不需要再添加任何化学试剂，工艺设备简单、操作方便， 实现了废液的循环利用，节约成本，具有良好的经济效益。
(3)处理过程中实现了物料的循环利用，不会产生二次污染，从而实现了 废水的资源化回收利用，是一种符合市场需求的资源化工艺方法，具有良好的 市场前景。