蔡宇拓

摘 要：在工業(yè)廢水處理項目中，對高氨氮、高鹽度廢水的回收、利用一直是一個難題，在目前的環(huán)保壓力下如何能夠有效地解決零排放問題是我們探討的目的，本文以某國有煤氣企業(yè)的零排放項目經(jīng)驗為例簡單分析，以此分享。本工程是為某國有煤氣公司硝酸銨廢水資源化利用項目而設(shè)計。

關(guān)鍵詞：硝酸銨廢水；電滲析；EDI；離子交換；零排放

某國有煤氣公司氣化廠，為將生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的硝酸銨廢水資源化利用，有限削減污染物排放總量，根據(jù)廢水的特征，擬對硝酸銨廢水采用組合的膜工藝濃縮，濃縮液用于生產(chǎn)系統(tǒng)中，采用蒸發(fā)工藝制成晶體，作為副產(chǎn)品外售，淡水可作為冷卻循環(huán)水回用，基本實現(xiàn)硝酸銨廢水零排放。

一、工藝設(shè)計

本項目利用膜集成技術(shù)濃縮硝酸銨冷凝廢水，可將硝酸銨溶液濃縮至8%～12%，濃縮液可以直接被硝銨系統(tǒng)回用，膜系統(tǒng)的透過液（清潔水）控制氨氮小于10mg/l，作為循環(huán)冷卻水補充水，水的回用率可達100%。實現(xiàn)水和硝酸銨資源的充分利用，促進硝銨工業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

據(jù)建設(shè)單位的要求，本項目處理規(guī)模為320m3/h，設(shè)計每天運行時間20h，即16m3/h。進水PH=6-9， 硝酸銨濃度約為6000 mg/L； 出水PH=6-9， 回收淡水氨氮濃度≤2.47mg/L，濃縮液硝酸銨濃度達到105.1g/L。

1.工藝流程說明

1、硝酸銨冷凝廢水經(jīng)降溫和調(diào)節(jié)pH后進入電滲析膜濃縮系統(tǒng)，該系統(tǒng)設(shè)三級濃縮裝置，第一級運行時，淡化側(cè)廢水一次性處理至含鹽量小于400mg/l進入三級電滲析脫鹽系統(tǒng)進行進一步淡化，一級電滲析濃縮側(cè)廢水排出的濃水含鹽量達到20000mg/l（2%）左右；進入第二級濃縮系統(tǒng)；第二級電滲析運行時，淡化側(cè)廢水淡化至含鹽量小于8000mg/l回流至一級電滲析裝置處理；二級電滲析濃縮側(cè)廢水排出的濃水硝酸銨量達到100000mg/l（10%）以上，二級電滲析濃水水量約1.6m3/h，作為配料水直接進入系統(tǒng)回用或進入硝酸銨蒸發(fā)系統(tǒng)，回收硝酸銨；第一級電滲析濃縮系統(tǒng)的淡化水進入第三級除鹽系統(tǒng)，經(jīng)電滲析膜脫鹽處理后，氨氮含量在10mg/l以下，三級電滲析淡水量約14.4m3/h，PH6.5～7，淡水再經(jīng)過EDI系統(tǒng)制備超純水回用到生產(chǎn)工藝中或作為循環(huán)冷卻水使用，三級電滲析系統(tǒng)的濃縮液返回一級電滲析濃縮系統(tǒng)繼續(xù)濃縮。

2、在極水儲罐中加入脫鹽水，并加入氯化鈉溶液調(diào)節(jié)到所需電導(dǎo)率5000～10000us/cm，然后用水泵輸送到設(shè)備極室中。

2、單元工藝原理及介紹

2.1 電滲析（ED）系統(tǒng)

電滲析是一種利用膜的選擇透過性對水中的帶電電解質(zhì)和不帶電物質(zhì)進行分離而達到脫鹽、濃縮等預(yù)期目的的一種膜分離設(shè)備。電滲析器的主要部件為陰、陽離子交換膜、隔板與電極三部分。隔板構(gòu)成的隔室為液體流經(jīng)過的通道。物料經(jīng)過的隔室為脫鹽室，濃水經(jīng)過的隔室為濃縮室。在直流電場的作用下，利用離子交換膜的選擇透過性，陽離子透過陽膜，陰離子透過陰膜，脫鹽室的離子向濃縮室遷移，濃縮室的離子由于膜的選擇透過性而無法向脫鹽室遷移。這樣淡室的鹽分濃度逐漸降低，相鄰濃縮室的鹽分濃度相應(yīng)逐漸升高。即把廢水中的鹽分進行淡化或濃縮。

硝銨廢水ED系統(tǒng)設(shè)計采用模塊化設(shè)計，系統(tǒng)設(shè)計為三級濃縮方式，為了確保系統(tǒng)連續(xù)穩(wěn)定運行，共設(shè)19套電滲析裝置。一級兩組10臺，每組5臺并聯(lián)運行。二級1組4臺，三級1組5臺。

ED系統(tǒng)設(shè)計參數(shù)：

1）設(shè)計溫度：≤40℃

2）設(shè)計濃縮濃度：≥10%

2.2 EDI系統(tǒng)

電去離子（Electrodeionization簡稱EDI）是將電滲析膜分離技術(shù)與離子交換技術(shù)有機地結(jié)合起來的一種新的制備超純水的技術(shù)，它利用電滲析過程中的極化現(xiàn)象對填充在淡水室中的離子交換樹脂進行電化學再生。

EDI設(shè)備主要由交替排列的陽離子交換膜、濃水室、陰離子交換膜、淡水室和正、負電極組成。在直流電場的作用下，淡水室中離子交換樹脂中的陽離子和陰離子沿樹脂和膜構(gòu)成的通道分別向負極和正極方向遷移，陽離子透過陽離子交換膜，陰離子透過陰離子交換膜，分別進入濃水室形成濃水。同時EDI進水中的陽離子和陰離子跟離子交換樹脂中的氫離子和氫氧根離子交換，形成超純水。極限電流使水電解產(chǎn)生的大量氫離子和氫氧根離子對離子交換樹脂進行連續(xù)的再生。傳統(tǒng)的離子交換，離子交換樹脂飽和后需要化學間歇再生。而EDI膜堆中的樹脂通過水的電解連續(xù)再生，工作是連續(xù)的，不需要化學再生。

本項目中由于部分水需要回用至循環(huán)冷卻系統(tǒng)做到氨氮低于10mg/l，即做到接近超純水標準。由于納濾（反滲透）技術(shù)對于低無機鹽濃度廢水的截留率比較低，無法直接制備超純水，而且效率較低，不經(jīng)濟。而EDI技術(shù)是當今國際上制備超純水最先進技術(shù)，無需對樹脂再生，無需消耗化學藥劑，投資和運行比較經(jīng)濟，是一種環(huán)境友好型超純水制備技術(shù)，產(chǎn)品水可以做到0.06?s/cm以下，非常適合也比較經(jīng)濟能把氨氮脫除至10mg/l以下。

A、硝銨廢水EDI回用系統(tǒng)主要技術(shù)參數(shù)：

設(shè)計處理量：12m3/h

回用水氨氮：≤10mg/l

操作溫度： ≤40℃

設(shè)計壓力： ≤0.2MPa

三、改造后處理效果

本項目建成后出水指標達到設(shè)計要求，回用的冷卻循環(huán)水NH4-N濃度為0.83 mg/L，二級濃縮液硝酸銨濃度為105.1g/L，廢水處理系統(tǒng)各工藝單元達到預(yù)期效果，運行成本約為=4.84元/m3。

對硝酸銨高鹽類化工廢水的處理應(yīng)根據(jù)不同水質(zhì)建立適合的廢水預(yù)處理裝置，通過過濾裝置等預(yù)處理手段，滿足設(shè)備進水要求。以利于后續(xù)系統(tǒng)的啟動和正常運轉(zhuǎn)，對于離子交換膜處理單元借鑒現(xiàn)有應(yīng)用案例，結(jié)合水質(zhì)分析和實驗結(jié)論，采用靈活的工藝路線強化膜處理的能力，最終通過膜分離系統(tǒng)達到廢水回收、利用，從而達到零排放目的。

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（作者單位：浙江省杭州市浙江開創(chuàng)環(huán)?？萍脊煞萦邢薰荆?/p>