王 方，王明亞，王明太

（1. 清華大學(xué)熱能工程系，北京 100084； 2. 北京清水華木電去離子技術(shù)有限公司，北京 100084）

回收氨氮廢水用水處理技術(shù)的研究進(jìn)展

王 方1，王明亞2，王明太2

（1. 清華大學(xué)熱能工程系，北京 100084； 2. 北京清水華木電去離子技術(shù)有限公司，北京 100084）

介紹了回收氨氮廢水用各種水處理技術(shù)的原理和應(yīng)用情況，并做了簡(jiǎn)要的評(píng)述，這些水處理技術(shù)有：折點(diǎn)氯化法、生物法、離子交換法、吹脫法、化學(xué)沉淀法和膜法等。在介紹回收氨氮廢水用膜法水處理技術(shù)時(shí)，著重介紹電去離子膜法，該法是作者最近所發(fā)明的。

氨氮廢水；水處理技術(shù)；電去離子膜法

氨氮廢水是指一種雜質(zhì)很少，含有銨鹽的化工廢水?；?，化肥企業(yè)生產(chǎn)過程中常生成這種廢水。這種廢水排放入水體，會(huì)使水中的氨氮含量增加，造成水體的富營(yíng)養(yǎng)化，易滋生藍(lán)藻等水生藻類，使水體變黑變臭，致使水質(zhì)下降。水中的硝酸根還易氧化成亞硝酸根，亞硝酸根有致癌性，給人們的飲水安全帶來威脅。

當(dāng)前國(guó)家倡導(dǎo)節(jié)能減排，在中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《硝酸工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB26131—2010)中，對(duì)現(xiàn)有企業(yè)廢水排放限值的要求是：氨氮15 mg/L；總氮50 mg/L。因此，選擇合用的回收氨氮廢水用的水處理技術(shù)，或發(fā)明創(chuàng)造這類創(chuàng)新技術(shù)，就成為目前實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排目標(biāo)的當(dāng)務(wù)之急的首要問題。

近年來，面對(duì)著治理氨氮廢水的迫切需求，出現(xiàn)了各種處理氨氮廢水的技術(shù)，這些技術(shù)各有其特點(diǎn)和不足之處，有待于進(jìn)一步開發(fā)和利用。

1 折點(diǎn)氯化法

折點(diǎn)氯化法是將氯氣或次氯酸鈉通入氨氮廢水中，將廢水中的氨氮氧化成為氮?dú)獾幕瘜W(xué)氧化工藝。當(dāng)廢水中氨氮的濃度為零時(shí)，水中游離氯的含量最低，在氯氣的通氣量超過這個(gè)點(diǎn)后，水中的游離氯的含量就會(huì)增加，這個(gè)點(diǎn)就是所謂的折點(diǎn)，故稱為折點(diǎn)氯化法[1]。在折點(diǎn)氯化法中，通過加適量的氯或次氯酸鈉，可以將氨氮廢水中的氨氮氧化為氮?dú)?，同時(shí)也可以起到水質(zhì)凈化的目的，對(duì)于水中氨氮質(zhì)量濃度小于或等于5 mg/L的廢水，采用這種方法是比較好的。有人認(rèn)為，若水中的氨氮含量太高，則運(yùn)行費(fèi)用也過高，就變得不經(jīng)濟(jì)[2]。

折點(diǎn)氯化法可以和生物氧化法聯(lián)用，處理生物氧化工藝后段廢水，有很好的效果。白雁冰等[3]提出了用生物處理-折點(diǎn)氯化-活性炭吸附高效脫氮系統(tǒng)脫氮方案，認(rèn)為折點(diǎn)氯化法進(jìn)水的氨氮含量60 mg/L以下最佳，氨氮去除率達(dá)97 %，且COD和色度去除效果也很好， 出水水質(zhì)達(dá)到國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)，其不足之處是在加氯段，生成氯胺，使COD反而有所增加。該作者還做了經(jīng)濟(jì)分析，得出折點(diǎn)氯化法適合處理低濃度氨氮廢水，對(duì)高濃度氨氮廢水的處理費(fèi)用較高。

宋衛(wèi)峰等[4]用曝氣-折點(diǎn)氯化-沉淀除鈷工藝處理了含鈷的高濃度氨氮廢水。用曝氣池除去70%的氨氮，剩余的氨氮用折點(diǎn)氯化法處理，由于折點(diǎn)氯化法的運(yùn)行成本較高，該作者建議對(duì)原水進(jìn)行預(yù)處理，以降低處理成本。

2 生物法

生物法，它是利用細(xì)菌的氨化作用、硝化和反硝化作用，將水中的氨氮通過生化反應(yīng)氧化分解生成氮?dú)鈦韮艋幚韽U水。生物法在多種行業(yè)的氨氮廢水處理中得到廣泛應(yīng)用。經(jīng)過這幾年的發(fā)展，生物法又有了新的進(jìn)展，開發(fā)出來了許多新的工藝。

2.1 A-O（缺氧-好氧）工藝

A-O工藝是一種前置反硝化工藝，它簡(jiǎn)化了傳統(tǒng)的生物法流程，只有一個(gè)污泥回流系統(tǒng)和混合液回流系統(tǒng)；以原有污水的含碳有機(jī)物和代謝物為碳源，無需再外加碳源，降低了運(yùn)行費(fèi)用；好氧池在缺氧池后，可除去反硝化生產(chǎn)的有機(jī)物，進(jìn)一步提高了出水水質(zhì)。反硝化所產(chǎn)生的堿度也可以補(bǔ)償好氧池中硝化反應(yīng)對(duì)堿度的需求[1]。

唐麗貞[5]使用A-O工藝處理北京焦化廠廢水，利用焦化廢水中COD高（1 000~2 000 mg/L）的特點(diǎn)，使廢水中的氨氮質(zhì)量濃度從200~300 mg/L降低至15 mg/L以下。

2.2 SBR工藝

SBR工藝常稱為間歇式曝氣活性污泥法工藝，SBR工藝脫氮機(jī)理與傳統(tǒng)活性污泥法基本一致，只是運(yùn)行方式有所不同，傳統(tǒng)工藝采用連續(xù)運(yùn)行的方法，而SBR工藝采用間歇運(yùn)行方式，污水間歇地進(jìn)入處理系統(tǒng)并間歇地排出。典型的SBR工藝的一個(gè)運(yùn)行周期包括：進(jìn)水期、反應(yīng)期、沉淀期、排水排泥期、閑置期五個(gè)階段。由于SBR工藝缺氧、厭氧環(huán)境時(shí)間短，反硝化不充分，人們對(duì)該工藝進(jìn)行改良，開發(fā)了ICEAS（間歇循環(huán)延時(shí)曝氣法）和CASS（循環(huán)式活性污泥法）等工藝。這幾種工藝延長(zhǎng)了好氧、缺氧時(shí)間，使細(xì)菌硝化和反硝化反應(yīng)較充分進(jìn)行，達(dá)到了較理想的脫氮效果[1]。

李峰等[6]報(bào)道了用SBR工藝處理模擬合成氨廢水（氨氮質(zhì)量濃度為60 mg/L左右）的處理效果。該SBR工藝的運(yùn)行工況為進(jìn)水0.5 h，缺氧攪拌3.0 h，曝氣7.0 h，沉淀1.0 h，排水0.5 h，水力停留時(shí)間HRT=0.73 d，泥齡SRT=87.5 d。在三種進(jìn)水條件（COD分別為346.60，252.96，106.60 mg/L）下，COD去除率均達(dá)87.94%以上，氨氮去除率達(dá)99.7%，總氮去除率達(dá)68.61%。

孫劍輝等[7]采用缺氧-好氧SBR工藝去除亞銨法造紙廢水中的氨氮，廢水經(jīng)預(yù)處理后使CODCr達(dá)1 200~1 800 mg/L，氨氮質(zhì)量濃度為135~ 200 mg/L，NOx-N濃度為7 ~10 mg/L，沒有外加碳源時(shí)，氨氮的去除率為95%， 總氮的去除率為66%，投加乙酸鈉后，總氮的去除率可提高到85%，投加乙酸鈉的量為125 mg/L(以CODCr計(jì)) 時(shí)最經(jīng)濟(jì)、有效。

2.3 短程硝化-反硝化（SHARON工藝）

該工藝首先由荷蘭Delft技術(shù)大學(xué)開發(fā)，他們通過控制溫度和停留時(shí)間，使硝化控制在NO2-階段，該工藝在同一反應(yīng)器中完成了短程硝化-反硝化過程，大大縮短了水力停留時(shí)間，提高了脫氮效率[8]。劉翔超等[9]用短程硝化-反硝化處理焦化廢水，結(jié)果表明：對(duì)焦化廢水的氨氮具有很強(qiáng)的硝化能力，其最大硝化速率可以達(dá)到1.60 kg NH4+-N / (m3·d-1)，去除率達(dá)95%。在C/N值為2~3.5的條件下，系統(tǒng)對(duì)總氮的去除率為66%~75%。

生物法有出水水質(zhì)好，有脫氮，除磷能力，能耗小，不會(huì)造成二次污染等特點(diǎn)，但一般生物法處理質(zhì)量為氨氮的質(zhì)量濃度不超過200 mg/L。若廢水中的氨氮質(zhì)量濃度大于200 mg/L時(shí)，則需要用其他的脫氮技術(shù)先除去部分的氨氮來降低負(fù)荷，以節(jié)約運(yùn)行成本。此外，生物法還受多個(gè)因素（如溫度，廢水中的毒素濃度，pH值等）的影響。

隨著科技的進(jìn)步，生物法發(fā)展迅速，可以預(yù)期，在不久的將來，生物法將克服其本身的種種缺點(diǎn)，成為重要的廢水脫氮處理技術(shù)。

3 離子交換法

3.1 常規(guī)離子交換

劉寶敏等[10]系統(tǒng)地考察了強(qiáng)酸性陽樹脂對(duì)高濃度焦化廢水中氨氮的吸附行為。結(jié)果表明：樹脂對(duì)焦化廢水中氨氮的靜態(tài)吸附量為13.3 mg/L樹脂，對(duì)氨氮的最大吸附率為90.87 %。在廢水流速為0.14~1.67 mL /s和氨氮吸附率大于97 %時(shí)，樹脂對(duì)氨氮的動(dòng)態(tài)吸附率大于2.5 mg/g樹脂。樹脂失效后可用0.5 mol/L稀硫酸再生。

孫東剛[11]對(duì)離子交換法處理化肥廠廢水進(jìn)行了基礎(chǔ)研究。試驗(yàn)結(jié)果表明：在常溫條件下，D61陽樹脂對(duì)氨氮的吸附能力優(yōu)于001×7和D001陽樹脂，且其抗干擾能力較好。D301和D201陰樹脂對(duì)硝態(tài)氮的交換吸附能力優(yōu)于201×7陰樹脂。該作者還就離子交換的操作條件對(duì)樹脂交換容量的影響做了系統(tǒng)的方差分析。

3.2 選擇性離子交換

袁俊生等[13]研究過斜發(fā)沸石去除水中氨氮的工藝條件和處理效果。結(jié)果表明：在廢水的pH值為7時(shí)，沸石對(duì)NH4+的平均交換容量達(dá)到12.96 mg/L，處理后水中氨氮低于50 mg/L。

離子交換法具有技術(shù)成熟，工藝簡(jiǎn)單，氨氮去除率高等特點(diǎn)，適用于氨氮質(zhì)量濃度<500 mg/L的廢水。對(duì)于高濃度的廢水，再生操作就顯得過于頻繁，而且濃縮液還需做進(jìn)一步處理，也會(huì)帶來環(huán)境污染問題。

4 吹脫法

吹脫法，是在堿性條件下利用廢水中所含的氨氮等揮發(fā)性物質(zhì)的實(shí)際濃度與平衡濃度之間存在的差異，用空氣（稱為吹脫）和水蒸汽（稱為汽提）來改變氣相中氨氣的濃度，達(dá)到源源不斷的將水中的氨脫除的技術(shù)[1]。

常用吹脫池（也稱曝氣池）作為吹脫設(shè)備。為防止有毒氣體對(duì)環(huán)境的污染，可用塔式吹脫設(shè)備。

胡繼峰等[14]研究了用吹脫法處理氮肥廠廢水，發(fā)現(xiàn)調(diào)整廢水的pH>12，用蒸汽或熱空氣吹脫，溫度達(dá)到>95℃，則氨氮去除率可達(dá)90% 以上。此時(shí)，還需增加后續(xù)處理，才能使廢水達(dá)標(biāo)排放。

孫英杰等[15]也研究過用吹脫法處理尿素廠的高濃度氨氮廢水。用吹脫法時(shí)，氨氮的去除率可達(dá)78%。

林奇[16]還對(duì)氨氮質(zhì)量濃度達(dá)400~700 mg/L的廢水，進(jìn)行了吹脫試驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)設(shè)備條件下，吹脫的最佳pH為11。氣液比可根據(jù)對(duì)去除效率的要求來選擇。在常溫下比較理想的吹脫效率可達(dá)90%以上。

吹脫法適用于高濃度氨氮廢水處理。必須注意，吹脫氣體會(huì)二次污染環(huán)境，務(wù)必嚴(yán)格控制游離氨排放總量，不得超過氨的大氣排放標(biāo)準(zhǔn)。另外，也需采取措施，防止吹脫設(shè)備結(jié)垢。應(yīng)采用新型吹脫裝置，提高吹脫效率，降低成本。

5 化學(xué)沉淀法

化學(xué)沉淀法是在氨氮廢水中添加Mg2+離子和離子，使之與離子反應(yīng)，生成難溶復(fù)鹽磷酸銨鎂MgNH4PO46H2O（俗稱鳥糞石）沉淀來除去廢水中氨氮的措施。

1977年日本研究者[17]在煉焦廢水中，添加MgCl2和NaH2PO4來除去廢水中的氨氮，使氨氮質(zhì)量濃度從1 100 mg/L降至小于100 mg/L，其后又用于處理含氟的氨氮廢水，投加Mg(NO3)2和NaH2PO4，使氨氮質(zhì)量濃度從253 mg/L降至10 mg/L以下。

謝煒平[18]利用Mg(OH)2和H3PO4來除去廢水中的氨氮，制得MgNH4PO4為主的復(fù)合肥。研究表明，在氨氮質(zhì)量濃度達(dá)900 mg/L以下時(shí)，氨氮去除率均在90% 以上，當(dāng)氨氮質(zhì)量濃度小于50 mg/L，處理后水樣中殘留氨氮質(zhì)量濃度可降至1 mg/L以下。而且，此法可回收復(fù)合肥，因此它適用于規(guī)模較小的氨氮廢水的處理。

這種磷酸銨鎂沉淀法可以避免吹脫法所產(chǎn)生的臭味，處理效率不受溫度限制，適合于高濃度氨氮廢水的處理。這種化學(xué)沉淀法，技術(shù)可行，有開發(fā)前景，設(shè)備簡(jiǎn)單，處理成本低，但尚需尋找廉價(jià)、高效的沉淀劑，并開發(fā)沉淀物作為肥料的價(jià)值。

6 膜法

6.1 反滲透法

反滲透技術(shù)是借助于半透膜對(duì)溶液中的溶質(zhì)的截留作用，以高于溶液滲透壓的壓差作為推動(dòng)力，使溶劑滲透通過半透膜，達(dá)到溶液脫鹽的方法。

山東某化工廠生產(chǎn)K2CO3工藝中產(chǎn)生含有NH4Cl的廢水，原來采用淡水沖稀的方式排放，但是這嚴(yán)重污染了環(huán)境，被迫治理。根據(jù)對(duì)該廠氨氮廢水治理的試驗(yàn)研究，確定用反滲透法治理廢水，制訂了治理的工藝方案，實(shí)施后效果很好[19]。

生產(chǎn)K2CO3工藝中所產(chǎn)生的NH4Cl廢水，先經(jīng)過超濾和微濾進(jìn)行預(yù)處理，預(yù)處理水質(zhì)達(dá)SDI＜3、濁度＜0.1NTU。然后采用4段反滲透分段處理，根據(jù)NH4Cl廢水質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)0.01%~0.1%、0.1%~0.4%、2.0%~4.0%、≥5.5%4種不同濃度，分別進(jìn)入不同的低壓、中壓反滲透裝置，將濃縮液質(zhì)量百分?jǐn)?shù)達(dá)6% 以上時(shí)進(jìn)入蒸發(fā)濃縮系統(tǒng)，制得NH4Cl化工原料。反滲透凈化液經(jīng)處理后制得含鹽量低于10 mg/L的純水， 則進(jìn)入K2CO3工藝循環(huán)使用。

反滲透水處理技術(shù)已在海水淡水、制備純水和工業(yè)用水處理工程中得到了廣泛的應(yīng)用。反滲透處理氨氮廢水的優(yōu)勢(shì)在于將含氨氮化工原料的稀溶液濃縮為能被利用的濃縮液，同時(shí)回收工業(yè)純水。隨著廢水的含鹽量增加，反滲透裝置工作壓力升高，耗能也隨之增加，而產(chǎn)水率卻下降。若使用能量回收裝置，能減少能耗，但系統(tǒng)的設(shè)備成本也相應(yīng)增加。當(dāng)廢水中含鹽量超過60 g/L時(shí)，使用反滲透技術(shù)已變得不經(jīng)濟(jì)。

該NH4Cl廢水環(huán)保綜合治理項(xiàng)目已正常運(yùn)行4年多，實(shí)現(xiàn)了廢水的綜合利用和清潔生產(chǎn)，年節(jié)水量折合100萬元，年回收化學(xué)物料折合400萬元，經(jīng)濟(jì)和環(huán)保效益相當(dāng)明顯。

6.2 電滲析法

在外加直流電場(chǎng)作用下，使離子遷移并透過選擇性離子交換膜，從電解質(zhì)溶液分離出來的過程，稱為電滲析。由于這種離子遷移的膜過程的驅(qū)動(dòng)力是電能，所以又稱之為電驅(qū)動(dòng)膜過程。電滲析可用于溶質(zhì)的分離和濃縮，具有耗能少和不污染環(huán)境等特點(diǎn)。

2006年杭州千秋公司申報(bào)了“特種電驅(qū)動(dòng)膜分離裝置”實(shí)用新型專利，陜西某公司在高濃度NH4NO3廢水的回收工程中，采用了該公司的專利產(chǎn)品“電驅(qū)動(dòng)膜分離裝置”[20]。

在高濃度NH4NO3廢水回收的工藝流程中，電滲析處理設(shè)備分為前后兩段，前段由并聯(lián)的三組電滲析器組成，每組又串聯(lián)有三臺(tái)電滲析器，前段用來使NH4NO3濃度從16 g/L濃縮到150 g/L，回收該濃縮液，蒸發(fā)結(jié)晶后得到化工物料NH4NO3。后段由并聯(lián)的兩組電滲析器組成，每組也串聯(lián)三臺(tái)電滲析器，后段用來使前段出口淡水含NH4NO34 g/L脫至0.4 g/L，后段淡水進(jìn)入循環(huán)工藝，其濃縮液則返回前段進(jìn)料箱。

高濃度NH4NO3廢水回收的電滲析工程，已正常運(yùn)行兩年多，該系統(tǒng)基本達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。實(shí)現(xiàn)了廢水回收系統(tǒng)的閉路循環(huán)，不但解決了廢水排放造成的環(huán)境污染問題，節(jié)約了水資源，節(jié)約的水費(fèi)與系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用相抵。從廢水中回收的NH4NO3年回收量2 600 t, 折合500萬元。實(shí)現(xiàn)了清潔生產(chǎn)，社會(huì)、環(huán)保和經(jīng)濟(jì)效益巨大。

6.3 電去離子法

電去離子技術(shù)是電滲析和離子交換有機(jī)結(jié)合的產(chǎn)物，已在電子、電力、制藥和化工等行業(yè)制備純水中得到推廣使用（用電去離子裝置代替原來的混床）。電去離子又稱為填充床電滲析，說明它是在電滲析基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。電去離子裝置的性能優(yōu)于普通電滲析器，電去離子裝置的膜面積小，電阻小、耗電低、效率高。電去離子裝置與離子交換器相比，電去離子裝置能連續(xù)運(yùn)行、不設(shè)置備用，無需用酸堿再生，環(huán)保效益好。電去離子裝置所填充的樹脂在運(yùn)行過程中不斷得到自再生，即在直流電場(chǎng)作用下，水不斷電離為H+和OH-離子，這些離子與失效的樹脂作用，再生為H和OH型新鮮樹脂。因此，電去離子技術(shù)在水處理中作為一種綠色環(huán)保的水處理方法得到推廣使用，電去離子技術(shù)作為水的深度脫鹽技術(shù)，能用電導(dǎo)率20 μS/cm左右的初級(jí)脫鹽水，制得電阻率接近理論純水18.2 MΩ·cm的高純水。

近年來，筆者除了倡導(dǎo)和推廣電去離子制備純水技術(shù)[21]外，還相繼開發(fā)了電去離子膜技術(shù)在離子交換樹脂電再生[22]、水的軟化[23]和回收重金屬廢水[24]方面的應(yīng)用。經(jīng)過對(duì)氨氮廢水的考察和研究，開創(chuàng)性地拓寬了電去離子膜技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域。利用電去離子膜技術(shù)來回收氨氮廢水[25]，做到廢水系統(tǒng)的閉路循環(huán)，同時(shí)回收了純水和銨鹽化肥，使氨氮廢水全部得到回收利用，實(shí)現(xiàn)廢水資源化和物料循環(huán)利用，達(dá)到環(huán)保效益和經(jīng)濟(jì)效益雙豐收。

去年，我們完成了用電去離子膜技術(shù)回收NH4NO3廢水工業(yè)試驗(yàn)。該試驗(yàn)裝置的容量為3 m3/h，由6個(gè)XL-500RL制備純水用的EDI膜堆（美國(guó)Electropure Co.Ltd制造）經(jīng)改裝按串聯(lián)連接重新組合而成。

圖1所示是用濃水循環(huán)濃縮的電去離子技術(shù)處理NH4NO3廢水示意圖，試驗(yàn)結(jié)果表明，該系統(tǒng)可處理電導(dǎo)率為2 500 μS/cm的NH4NO3模擬廢水，其出水電導(dǎo)率為0.2 μS/cm，已達(dá)到高壓鍋爐補(bǔ)給水的電導(dǎo)率水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。此時(shí)，水的回收率高達(dá)95%以上。

電去離子裝置通常適用于制備純水，也適合于回收含低濃度的氨氮廢水。在電去離子裝置的運(yùn)行中，水中離子濃度低，遷移離子少，耗能很低，功效極高。廢水中離子含量低時(shí)，經(jīng)一級(jí)電去離子裝置處理就可獲得純水，這是其他用于回收氨氮廢水用的水處理方法難以做到的。

我們發(fā)展了電去離子裝置中的濃水再循環(huán)濃縮技術(shù)，將這種離子膜分離技術(shù)拓寬到離子的直接濃縮。上述電去離子方法回收氨氮廢水的系統(tǒng)，可獲得NH4NO3的質(zhì)量濃度達(dá)10%的濃縮液，系統(tǒng)的濃縮倍率也高于電滲析法。

圖1 用濃水循環(huán)濃縮電去離子膜技術(shù)處理NH4NO3廢水系統(tǒng)示意圖Fig.1 Schematic drawing of treating NH4NO3 wastewater system with the eletrodeionization membrane technology

6.4 集成膜法

由于各種膜處理的工作機(jī)理不同，膜組件的結(jié)構(gòu)和制備方法也不同，所以各種膜處理各有其優(yōu)缺點(diǎn)和最佳的適用范圍。采用兩種或兩種以上的膜集成技術(shù)可以更好的完成治理氨氮廢水和回收其中化學(xué)物料及純水的雙重任務(wù)，可以最大程度的發(fā)揮各種膜技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，節(jié)省成本，獲得更高的經(jīng)濟(jì)效益。

我們制訂了用反滲透和電去離子集成膜技術(shù)治理某廠NH4NO3廢水工程的設(shè)計(jì)方案，其工藝流程示意圖如圖2所示，該工程設(shè)計(jì)方案的設(shè)計(jì)容量為30 m3/h，原始NH4NO3廢水經(jīng)過濾和中和預(yù)處理后，進(jìn)入由分別為低壓、中壓和高壓組成的三段反滲透裝置，使1%NH4NO3廢水經(jīng)三段反滲透處理后，達(dá)8%NH4NO3濃溶液，再將其返回系統(tǒng)，溶液增濃并結(jié)晶，回收NH4NO3固體產(chǎn)品。而這幾段反滲透裝置的稀溶液，一并進(jìn)入兩級(jí)串聯(lián)的電去離子裝置，這種裝置是專利產(chǎn)品，其結(jié)構(gòu)特殊，它能使電去離子裝置的濃水不斷循環(huán)濃縮。因此反滲透裝置流出的淡水進(jìn)入該裝置，濃縮近40倍后，再返回到反滲透裝置前的集水箱，使淡水中殘留的NH4NO3全部得到回收利用，同時(shí)獲得幾乎不含NH4NO3的純水，其水質(zhì)達(dá)到鍋爐補(bǔ)給水的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，將它作為鍋爐補(bǔ)給水或其他工藝用水。這樣，整個(gè)系統(tǒng)沒有任何一點(diǎn)NH4NO3外排，達(dá)到“零排放”，從而對(duì)環(huán)境無污染。

圖2 用反滲透和電去離子的集成膜技術(shù)處理NH4NO3廢水的工藝流程示意圖Fig.2 Flow schematic drawing of treating NH4NO3wastewater with integrated membrane technology of reverse osmosis and electro-deionization

本工藝流程的特點(diǎn)：其一減少了反滲透的段數(shù)，可降低投資，減少耗能，從而降低治理成本；其二采用電去離子處理反滲透出水時(shí)，水的回收率高達(dá)95%，遠(yuǎn)高于反滲透或電滲析裝置。其三電去離子裝置出水水質(zhì)好，其電導(dǎo)率可達(dá)0.2 μS/cm，也遠(yuǎn)優(yōu)于反滲透或電滲析裝置出水。

因此，這說明集成膜法能集成不同種膜組件的優(yōu)勢(shì)，避免其缺點(diǎn)。集成膜法將優(yōu)于單一的膜法。

7 結(jié) 論

回收氨氮廢水用的水處理方法，通常要做到廢水的資源化利用。由于我國(guó)水資源匱乏，在治理廢水時(shí)，將處理后廢水作為中水或者純水，轉(zhuǎn)為它用，力求實(shí)現(xiàn)水的“零排放”。

氨氮廢水中含有可回收利用的含氨氮的化學(xué)物料。在治理這種廢水時(shí)，應(yīng)不讓這些含氨氮的化合物排放出去污染環(huán)境，應(yīng)“變廢為寶”，將物料回收，降低企業(yè)廢水治理成本，增加企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。

選擇采用何種回收氨氮廢水用的水處理技術(shù)，應(yīng)因地制宜，要根據(jù)具體條件從社會(huì)、環(huán)保、和經(jīng)濟(jì)效益全面考察。

用電去離子膜技術(shù)回收氨氮廢水，實(shí)現(xiàn)了同時(shí)全部回收純水和化學(xué)物料。將電去離子膜技術(shù)從應(yīng)用于制備高純水的低濃度分離領(lǐng)域拓寬到高濃度氨氮廢水的濃縮領(lǐng)域，從而為電去離子膜技術(shù)用于其它物料的脫鹽濃縮開創(chuàng)了先例。

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Research Progress in Water Treatment Technologies for Recovering Ammonium-Nitrogen Wastewater

WANG Fang1,WANG Ming-ya2,WANG Ming-tai2
（1.Department of Thermal Engineering, Tsinghua University, Beijing 100084, China；2. Beijing Qingshuihuamu Electro-deionization Co.,Ltd., Beijing 100084, China）

Principles and application condition of water treatment technologies for recovering ammonia-nitrogen wastewater were introduced, and these technologies are also reviewed, such as break point chlorination, biological process, stripping method, ion exchange method, chemical precipitation method, membrane method and so on. Among these treatment methods, the electrodeionization membrane method invented by the author was emphatically discussed.

Ammonia-nitrogen wastewater; Water treatment technology; Eletrodeionization membrane technology

X 703

A

1671-0460（2011）12-1277-06

2011-08-21

王 方（1938-）,男，浙江平湖人，教授，1962年畢業(yè)于清華大學(xué)，研究方向?yàn)楣I(yè)水處理的研究和開發(fā)。電話：010-62786321，E-mail：wangfang@mail.tsinghua.edu.cn。