氨氮废水资源化处理工艺及设备制造技术

本发明专利技术涉及一种氨氮废水资源化处理工艺及设备，该工艺包括气态膜吸收步骤；磷酸铵镁结晶步骤；结晶液分离步骤；结晶母液回收步骤。该设备包括原水罐、膜接触器、吸收罐、结晶罐及过滤器。本发明专利技术将废水处理、氨氮回收并资源化高度集中在同一工艺和设备中，在保持高效处理废水的同时以较低成本获得高纯度磷酸铵镁，适于大规模工业化应用，具有良好的市场前景。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种氨氮资源化系统，尤其是ー种氨氮废水资源化处理工艺及设备， 适用于农药、制药、化肥、焦化、石化、精細化工等行业，属于环境工程废水处理

技术介绍
氨氮污染是江河湖海水体富营养化的主要原因，氨氮已超过COD成为我国水体污染的首要污染因子，氨氮排放已被国家列入污染物减排约束性指标。含氨氮エ业废水的浓度高、组份复杂，处理难度大，对生态环境危害严重，是环境污染治理的重点和难点。处理高浓度氨氮废水的方法大致可以分为四类第一类是“蒸发-吸收法”，用蒸汽把氨从废水中蒸出，再用水或酸吸收生成氨水或铵盐；第二类是化学沉淀法，其中使用得最多的是磷酸铵镁沉淀法，在废水中加入磷酸和镁沉淀剂与氨生成磷酸铵镁沉淀；第三类是把氨氮浓缩回收，如离子交換、活性炭吸附等， 此方法适合于低浓度氨氮废水处理；第四类是把氨氮氧化分解，如电解、折点氯化法、高级氧化法等。在这些方法中，可实现氨氮资源化利用的主要是“蒸发-吸收法”和磷酸铵镁沉淀法。“蒸发-吸收法”是目前应用最广的高浓度氨氮废水资源化技木。该方法可以去除废水中95%的氨氮，可以回收氨氮，实现了废水的资源化。但是，该方法能耗很高，处理每吨浓度为10000毫克/升的氨氮废水需要的蒸汽耗量高达33Ag/hr，成本居高不下。近年来， 人们在降低“蒸发-吸收法”能耗方面进行了不懈的努力，由中科院过程所和天津大学合作研制出ー种高效精馏塔，可以比常规蒸发塔节能40%，可使处理出水中氨氮的浓度低至国家排放标准的15毫克/升以下。不过，该技术的设备投资要比常规蒸发塔高30%以上，另外蒸汽消耗还需要175kg/hr，能耗依然不低。磷酸铵镁沉淀法由于方法简单、处理效果好、污泥量少，可以回收氨氮等优点，日益受到重视(详见申请号为201010141900. X的中国专利技术专利申请，专利号为 200810120397. 2,200710191197. 1,200710130863. 0 的中国专利技术专利)。但是，磷酸铵镁法存在的问题是磷酸和镁沉淀剂消耗量大，氨和磷间的配比不易调控，往往会产生磷、氨的ニ 次污染。与此同时，ー些高新技术也崭露头角，其中最令人瞩目的就是气态膜吸收技术在氨氮废水处理中的应用。气态膜吸收技术是由日本M. IMAI教授于上世纪八十年代首先提出的，九十年代美国明尼苏达大学的E. Cussler和M. kmmens教授对气态膜吸收技术的传质理论和应用进行了系统的研究。国内学者仉奇、沈志松、于伯杉、徐又一等对此项技术也进行了研究。气态膜吸收技术基于膜吸收原理(Membrane Absorption)，与一般中空纤维过滤膜不同，气态膜是采用疏水的聚偏氟乙烯、聚丙烯等材料制成的微孔膜，其特点是液体不能透过，而气体则可通过膜微孔而透过。这种疏水微孔膜把氨氮废水和吸收液分隔于两侧，废水中的氨在微孔膜的界面上自动挥发，挥发出来的气态氨氮沿膜微孔由废水侧向吸收液侧扩散，并在吸收液与微孔膜界面上反应被吸收。专利号为200810223019. 7的中国专利技术专禾丨』，申请号为20111008^92. 8、 200910111324. 1的中国专利技术专利申请均采用了上述气态膜吸收技木。但是，这些专利均无法克服氨氮资源化与硫酸吸收液膨胀之间的矛盾为了降低后续氨氮资源化(即通过蒸发浓缩等步骤获得硫酸铵结晶)的成本，吸收后所得硫酸铵溶液的浓度越高越好，这就需要采用较高浓度的硫酸吸收液。但是，如果硫酸吸收液浓度高于废水浓度(总盐度)，气态膜两侧就会产生渗透压差，并导致水分子从废水一侧渗透至吸收液ー侧(也即渗透蒸馏)， 使吸收液体积不断増加，也即吸收液膨胀。吸收液膨胀一方面会导致吸收液稀释，使硫酸铵浓度无法进ー步提高；另一方面会导致吸收液因不断膨胀而溢出贮存容器，使整个回收系统不得不终止运行。为了避免出现吸收液膨胀的问题，就必须保持较低的硫酸吸收液浓度， 但是这样ー来回收硫酸铵的投入势必会増加，使得回收硫酸铵的附加值变得很低，不足以弥补设备的投资费用和运行费用；此外，硫酸铵回收过程中还会产生氮的二次污染。正是因为存在上述问题，导致气态膜吸收技术至今未能获得大规模的エ业化应用。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是克服现有技术存在的问题，提供ー种能将废水中的氨直接转化为高纯度磷酸铵镁的氨氮废水资源化处理工艺及设备，可以避免出现吸收液膨胀现象，避免出现氮、磷的二次污染，而且可以节约磷酸和镁沉淀剂，成本低廉。本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下一种氨氮废水资源化处理工艺，其特征是，包括以下步骤(1)气态膜吸收步骤先将废水的PH值调至大于或等于11，再将过滤后放入原水罐中的所述废水泵入具有气态膜的膜接触器的管程；同时将作为吸收液的、质量浓度小于或等于废水总盐度的磷酸溶液放入吸收罐中，然后将所述吸收罐中的吸收液泵入膜接触器的壳程；所述膜接触器管程中废水的氨透过气态膜被膜接触器壳程中吸收液的磷酸吸收， 得到含有磷酸铵的吸收液；(2)磷酸铵镁结晶步骤将所述含有磷酸铵的吸收液放入结晶罐中，投入镁沉淀剂；然后调节溶液的PH值至9，搅拌、沉淀后获得含有磷酸铵镁结晶的结晶液；(3)结晶液分离步骤过滤所述结晶液，得到分离的固体和液体；固体为磷酸铵镁結晶，液体为结晶母液；(4)结晶母液回收步骤将所述结晶母液放入吸收罐，再添加磷酸后作为吸收液继续使用。上述处理工艺进ー步完善的技术方案如下1、第(1)步骤中，所述废水进入膜接触器的管程后排至原水罐，形成废水循环；所述吸收液进入膜接触器的壳程后排至吸收罐，形成吸收液循环处理；当所述废水中的氨氮浓度降至预定浓度时进入下一步骤。2、第(1)步骤中，所述废水进入一組首尾串联的膜接触器的管程后排至外界；所述吸收液进入该组膜接触器的壳程后排至吸收罐，形成吸收液循环。3、第(2)步骤中，按摩尔比Mg N = 1. 0 1. 4 1投入镁沉淀剂；镁沉淀剂为 MgCl2、Mg(0H)2、或MgO ；搅拌时间为20-60分钟，沉淀时间为60-120分钟。4、第(3)步骤中，将所得固体干燥，得到纯度达到98%以上的磷酸铵镁成品。与现有技术相比，本专利技术处理工艺具有如下优点(1)以质量浓度小于或等于废水总盐度的磷酸溶液为吸收液，可使吸收液渗透压小于或等于废水渗透压，从而克服吸收液膨胀的问题；同吋，处理废水得到的含有磷酸铵的吸收液在投入镁沉淀剂后可生成磷酸铵镁结晶，结晶分离干燥后即获得高纯度磷酸铵镁成品，以较低成本即实现氨氮废水资源化。这样既可以避免吸收液膨胀又可以顺利实现氨氮资源化，从根本上克服了两者之间的矛盾，可保证处理工艺连续运行，适宜大规模的エ业化应用。(2)回收再利用结晶母液，既可以将母液中剰余的氮、磷再次投入使用，节约磷酸用量、并避免形成氮、磷的二次污染，又可以使吸收液中可能吸收的其它低沸点易挥发的气态有机物与废水中的同类物质处于平衡状态，保证エ艺流程正常进行。(3)以较低成本即可直接获得高纯度磷酸铵镁(可用作农业用高效复合肥)，无需浓缩，能耗很低，附加值很高，经济效益显著。(4)适用范围广，可以处理由高到低、不同浓度的氨氮废水，尤其适用于高浓度氨氮废水的处理。(5)采用膜吸收法将废水中的氨氮富集至磷酸吸收液中，可以减少镁沉淀剂的用量，降低废水处理成本。综上所述，本专利技术处理工艺富有创意地本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：沈志松，刘秀宁，汤捷，杜小军，刘钟宁，何书铭，
申请(专利权)人：南京赛佳环保实业有限公司，
类型：发明
国别省市：