專利名稱：：一種低氨氮廢水的處理與回收方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及環(huán)境科學(xué)領(lǐng)域，具體地，本發(fā)明涉及一種低氨氮廢水處理及回用方法。
背景技術(shù)：
：廢水中的氨氮是水體富營(yíng)養(yǎng)化和環(huán)境污染的重要物質(zhì)，未經(jīng)處理或處理不完全的含氮污染物的任意排放會(huì)引起水中藻類及其他微生物的大量繁殖，從而使水質(zhì)不斷惡化，嚴(yán)重時(shí)會(huì)使水中溶解氧下降，水體生態(tài)平衡失調(diào)，魚(yú)類大量死亡，加速湖泊老化。氨氮會(huì)造成飲用水異味，增加自來(lái)水廠運(yùn)行負(fù)荷；增加給水消毒和工業(yè)循環(huán)殺菌處理過(guò)程中的耗氯量；工業(yè)應(yīng)用中，對(duì)某些金屬，特別是銅具有腐蝕性；污水回用時(shí)，再生水中氨氮可促使輸水管道和用水設(shè)備中微生物的繁殖，形成生物垢，堵塞管道和用水設(shè)備，并影響換熱效率。水體中，氨在硝化菌和亞硝化菌的作用下氧化成硝酸鹽和亞硝酸鹽，硝酸鹽由飲用水會(huì)誘發(fā)嬰兒高鐵血紅蛋白癥，而亞硝酸鹽水解后生成的亞硝胺具有強(qiáng)致癌性，直接威脅人類健康。氨氮廢水主要來(lái)自石化、焦化、制藥、制革、化肥、飼料、養(yǎng)殖、肉類加工等行業(yè)生產(chǎn)排放的廢水，以及生活廢水、污泥消化液及垃圾滲濾液等。《合成氨工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB13458-2001)規(guī)定，中型企業(yè)氨氮排放濃度應(yīng)《70mg/L;國(guó)家污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)第二類污染物最高允許排放濃度中規(guī)定，工業(yè)廢水氨氮濃度應(yīng)《25mg/L;但廢水再生回用，根據(jù)《循環(huán)冷卻水再生水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》(HG/T3923-2007)規(guī)定，氨氮濃度應(yīng)在在13mg/L范圍內(nèi)。隨著氨氮允許排放標(biāo)準(zhǔn)的提高，對(duì)氨氮廢水處理工藝也提出了更高的要求。目前，氨氮廢水處理方法主要分為三大類第一類是物化脫氮法，包括氨吹脫法、化學(xué)沉淀法、折點(diǎn)氯化法、離子交換法等；第二類是生物脫氮法，包括傳統(tǒng)生物脫氮技術(shù)(A/0工藝、&0工藝、UCT工藝、各種氧化溝及SBR的各種改進(jìn)型工藝等)、新型生物脫氮技術(shù)(同時(shí)硝化反硝化SND、短程硝化反硝化、厭氧氨氧化ANA匪OX等)；第三類是高級(jí)氧化法，包括光催化氧化法、電化學(xué)氧化法等。氨吹脫法是利用NH3與NH4+之間的動(dòng)態(tài)平衡，通過(guò)調(diào)整pH，使氨氮主要以游離氨形式存在，通過(guò)曝氣吹托，使游離氨從水中逸出，從而達(dá)到去除氨氮的目的。福建省環(huán)境保護(hù)科學(xué)研究所采用吹脫工藝處理低濃度氨氮廢水，研究表明氨氮濃度為400700mg/L的廢水常溫、ra為11的條件下吹脫，氨氮脫除率會(huì)超過(guò)90%。但是吹脫法存在如下問(wèn)題吹脫氣體會(huì)產(chǎn)生二次污染；吹脫塔內(nèi)經(jīng)常結(jié)垢，低溫時(shí)氨氮去除效率低?；瘜W(xué)沉淀法是通過(guò)在廢水中投加鎂的化合物和磷酸或磷酸氫鹽，生成磷酸銨鎂沉淀，從而去除廢水中的氨氮。但此法主要存在以下問(wèn)題處理成本高、處理產(chǎn)生高鹽度會(huì)影響后續(xù)生物處理的微生物活性。生物處理技術(shù)是目前應(yīng)用最廣泛的脫氮方法。傳統(tǒng)生物脫氮技術(shù)包括硝化和反硝化兩個(gè)過(guò)程，廢水中的氨氮經(jīng)過(guò)硝化菌和反硝化菌的分解最終轉(zhuǎn)化為氮?dú)馀懦?。但生物法處理氨氮廢水時(shí)，微生物對(duì)外界環(huán)境要求苛刻，低溫時(shí)效率很差且不能適應(yīng)較大濃度變化和沖擊負(fù)荷。且需要根據(jù)水質(zhì)補(bǔ)充碳源作為反硝化過(guò)程的電子供體。3光催化氧化法可有效的將含氮物質(zhì)礦化，但處理過(guò)程中常常伴有諸多中間產(chǎn)物，經(jīng)較完全礦化后最終無(wú)機(jī)產(chǎn)物仍大量包含亞硝酸跟、硝酸根和氨根離子，且處理成本較高，目前仍無(wú)法大規(guī)模工業(yè)應(yīng)用。膜處理法作為一種新型分離技術(shù)，既能對(duì)廢液進(jìn)行有效凈化，又具有節(jié)能低耗、無(wú)污染、設(shè)備簡(jiǎn)單、操作方便的特點(diǎn)，因此在氨氮廢液處理方面顯示了廣闊的發(fā)展前景。氨氮含量較高時(shí)，對(duì)魚(yú)類呈現(xiàn)毒害作用，對(duì)人體也有不同程度的危害。目前，國(guó)內(nèi)對(duì)低氨氮廢水的研究較少，且處理效果各不相同例如，UASB反應(yīng)器進(jìn)行厭氧氨氧化反應(yīng)處理NH3-N濃度為5185mg/L的原水，最大去除率68.0%，出水氨氮濃度為3458mg/L;污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)(GB89781996)中規(guī)定(1)醫(yī)藥原料藥、染料、石油化工工業(yè)的氨氮一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)為15mg/L;二級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)為50mg/L;(2)其他排污單位氨氮一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)為15mg/L;二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)25mg/L。城市污水再生利用工業(yè)用水水質(zhì)(GB/T19923-2005)規(guī)定氨氮濃度《10mg/L，當(dāng)敞開(kāi)式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)換熱器為銅質(zhì)時(shí)，循環(huán)冷卻系統(tǒng)中循環(huán)水的氨氮指標(biāo)應(yīng)小于lmg/L。這樣常規(guī)方法很難達(dá)到如此高的要求。天然沸石通過(guò)吸附氨氮，其平均去除率為50%，所以對(duì)低濃度氨氮廢水進(jìn)行中水回用，需要采用高效合理的綜合處理技術(shù)脫除氨氮。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種低氨氮廢水的處理與回收方法。根據(jù)本發(fā)明的低氨氮廢水的處理與回收方法，所述氨氮廢水的氨氮濃度<150ppm，其中，1-1當(dāng)所述廢水的氨氮含量<60mg/L時(shí)所述方法包括以下步驟1)氨氮廢水預(yù)處理；2)經(jīng)預(yù)處理氨氮廢水通過(guò)超濾去濁；3)經(jīng)預(yù)處理的氨氮廢水通過(guò)反滲透脫除氨氮，1-2當(dāng)所述廢水的氨氮含量60-150mg/L時(shí)所述方法包括以下步驟1)氨氮廢水預(yù)處理；2)經(jīng)預(yù)處理氨氮廢水通過(guò)超濾去濁；3)去濁后的廢水通過(guò)反滲透脫除氨氮；4)通過(guò)反滲透脫除氨氮的廢水經(jīng)氨氮脫除器進(jìn)一步脫氨氮。根據(jù)本發(fā)明的方法，其中，所述反滲透的操作壓力為0.81.5Mpa。根據(jù)本發(fā)明的方法，其中所述的氨氮廢水預(yù)處理步驟可以使用本領(lǐng)域常規(guī)預(yù)處理技術(shù)，如加藥混凝、沉淀、過(guò)濾，其中所述過(guò)濾包括使用多介質(zhì)過(guò)濾器、盤式過(guò)濾器。本發(fā)明的方法優(yōu)選使用多介質(zhì)過(guò)濾器進(jìn)行預(yù)處理，多介質(zhì)過(guò)濾有較好的去濁效果，在出水濁度、濁度去除率及運(yùn)行平穩(wěn)性等各方面處于較好水平。當(dāng)過(guò)濾器在使用一定周期后，由于濾料表層截留或外表面吸附一定數(shù)量的雜物或污漬，使濾后水質(zhì)變差，流量降低，進(jìn)水和出水管道壓力差增大。此時(shí)，應(yīng)對(duì)過(guò)濾器進(jìn)行反沖洗。反沖洗是利用水流逆向通過(guò)濾料層，使濾層膨4脹、懸浮，借水流剪切力和顆粒碰撞摩擦力清洗濾料層，并將濾層內(nèi)污物排出。反洗方式有高速水流反沖洗和氣_水聯(lián)合反沖洗，其中以氣_水聯(lián)合反洗效果較好，并應(yīng)在反洗時(shí)合理控制膨脹高度、反洗水量、反洗空氣量、壓力等參數(shù)，使反洗效果達(dá)到最佳。根據(jù)本發(fā)明的方法，其中，所述超濾(UF)步驟是在膜兩側(cè)靜壓差為驅(qū)動(dòng)力的作用下進(jìn)行溶質(zhì)分離的膜過(guò)程。超濾膜可分離組分的直徑范國(guó)為lnm0.05ym，在小孔徑范圍內(nèi)與納濾相重疊，在大孔徑范圍內(nèi)與微孔過(guò)濾相重疊，因此超濾處理范圍較為廣泛，可分離溶液中的大分子、膠體、蛋白質(zhì)、微粒等，所能分離的溶質(zhì)分子量下限為幾千Dalton。超濾膜可視為多孔膜，溶劑的傳遞正比于操作壓力，其截留取決于溶質(zhì)大小和形狀。超濾過(guò)程對(duì)溶質(zhì)的截留方式有三種在膜表面的機(jī)械截留、在膜孔中停留阻塞、在膜表面及膜孔內(nèi)的吸附。與傳統(tǒng)過(guò)濾工藝相比，UF工藝的優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在分離效率高，出水水質(zhì)好；能耗低，無(wú)熱效應(yīng)及相態(tài)變化，在分離后仍保持原產(chǎn)品的物化性質(zhì)；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，占地小；系統(tǒng)靈活，操作簡(jiǎn)便，啟動(dòng)快，安裝維護(hù)方便，易于自動(dòng)化。此外，UF工藝對(duì)顆粒、膠體濁度物質(zhì)具有優(yōu)良的去除能力，還可有效去除水中病原微生物，如賈第蟲(chóng)、隱孢子蟲(chóng)、細(xì)菌和病毒等。根據(jù)本發(fā)明的方法，其中，所述反滲透(RO)是利用滲透膜(半透膜)選擇性的透過(guò)溶劑(通常是水)而截留溶質(zhì)的分離過(guò)程。RO是壓力驅(qū)動(dòng)型膜分離技術(shù)，以反滲透膜為過(guò)濾介質(zhì)，將進(jìn)料中的溶劑和離子分離，從而達(dá)到提純、凈化、淡化和濃縮分離的目的。RO對(duì)原水中的Ca2+、Mg2+、Na+、K+、Fe2+、Mn2+、NH4+及HC03—、S042—、Cl—、P042—、N03—等離子的去除率一般可達(dá)到95%98%，出水濁度小于0.5NTU，具有深度的除硬、去堿、脫鹽效果，同時(shí)可制得純凈水。但一般情況下，反滲透膜脫除氨氮的效果并不好，主要由于反滲透膜不能脫除氣態(tài)物質(zhì)，包括朋3、02、^等。根據(jù)本發(fā)明的方法，經(jīng)超濾的氨氮廢水在通過(guò)反滲透處理之前，需要經(jīng)酸處理，使NH3轉(zhuǎn)換為NH/，一般需要控制ra值在58之間，酸以鹽酸、草酸、檸檬酸為主。根據(jù)本發(fā)明的方法，經(jīng)反滲透處理后的水中氨氮含量已很低，反滲透產(chǎn)水的氨氮含量3-10mg/L時(shí)，還需進(jìn)一步通過(guò)氨氮脫除器處理。本發(fā)明公開(kāi)一種低氨氮廢水(氨氮濃度小于150ppm)的回收利用方法。本方法是將低氨氮廢水(氨氮濃度小于150卯m)首先通過(guò)預(yù)處理去除水中的懸浮物，然后再通過(guò)超濾膜進(jìn)一步降低原水中的濁度，反滲透去除原水中的部分氨氮，滲透液進(jìn)入氨氮脫除器，進(jìn)一步降低水中氨氮含量后，直接回收利用。本發(fā)明的方法解決了現(xiàn)有技術(shù)中處理高氨氮廢水后，其最終出水氨氮濃度仍不能滿足工業(yè)用水的標(biāo)準(zhǔn)的問(wèn)題。本發(fā)明方法可以廣泛解決氨氮廢水的綜合處理與利用。圖1根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的低氨氮廢水的處理與回收方法的流程圖。圖2根據(jù)本發(fā)明的低氨氮廢水的處理與回收方法的流程圖。圖3根據(jù)本發(fā)明的氨氮脫除器的結(jié)構(gòu)圖。圖4根據(jù)本發(fā)明的氨氮脫除器的結(jié)構(gòu)圖。附圖標(biāo)記l支腳2封頭3筒體4壓力表5卸料口6排氣管7吊耳8銘牌9視鏡10人孔5ll多孔板12進(jìn)水上布水裝置13取樣水槽14取樣閥15支架16濾帽a進(jìn)水口b出水口c反洗進(jìn)水口d反洗排水口e正洗排水口f壓縮空氣進(jìn)口g排氣閥具體實(shí)施例方式實(shí)施例1預(yù)處理-超濾-反滲透如圖1所示，廢水的氨氮含量為30mg/L。1、預(yù)處理采用多介質(zhì)過(guò)濾器去濁；2、超濾，超濾出水氨氮平均濃度30mg/L;3、反滲透，反滲透壓力lOatm，出水氨氮平均濃度O.6mg/L，平均去除率99X，經(jīng)預(yù)處理、超濾、反滲透處理前后廢水的指標(biāo)如下表1所示。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>實(shí)施例2預(yù)處理_超濾_反滲透如圖1所示，廢水的氨氮含量為50mg/L。氨氮去除過(guò)程同實(shí)施例1，經(jīng)預(yù)處理、超濾、反滲透處理前后廢水的指標(biāo)如下表2所示。表2<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>實(shí)施例3預(yù)處理_超濾_反滲透_氨氮脫除器當(dāng)原水濁度較高、氨氮含量較大時(shí)，采用此法。預(yù)處理和超濾去除水中懸浮物，降低濁度，使SDI<2.5，反滲透主要脫除氨氮，氨氮平均脫除率>97%，氨氮脫除器降低水中殘余氨氮，最終使出水氨氮濃度<3ppm。1、預(yù)處理采用多介質(zhì)過(guò)濾器去濁；2、超濾；3、反滲透；4、氨氮脫除器降低水中殘余氨氮，使出水氨氮濃度<3ppm。氨氮脫除器一般流程是運(yùn)行_反洗_正沖_運(yùn)行。運(yùn)行反滲透出水通過(guò)進(jìn)水口a進(jìn)入氨氮脫除器上布水裝置12，經(jīng)過(guò)特種活化沸石進(jìn)行氨氮吸附后從出水口b流出，通過(guò)取樣閥進(jìn)行水質(zhì)檢測(cè)。反洗氨氮脫除器產(chǎn)水通過(guò)反洗進(jìn)水口c進(jìn)入，沖洗特種活化沸石后從反洗排水口d排出；同時(shí)壓縮空氣從f進(jìn)入，強(qiáng)化反洗效果，從排氣閥g排出。正沖反洗后，反滲透產(chǎn)水對(duì)氨氮脫除器進(jìn)行正沖，正沖水從正洗排水口e排出。運(yùn)行一段時(shí)間后，若氨氮脫除器除氨效率小于50%，需要對(duì)特種活化沸石進(jìn)行再生。經(jīng)預(yù)處理、超濾、反滲透、氨氮脫除器處理前后廢水的指標(biāo)如下表3所示。表3<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>實(shí)施例4預(yù)處理_超濾_反滲透_氨氮脫除器如圖2所示，原水氨氮濃度為100mg/L，經(jīng)預(yù)處理、超濾、反滲透、氨氮脫除器處理前后廢水的指標(biāo)如下表4所示。表4<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>實(shí)施例5預(yù)處理_超濾_反滲透_氨氮脫除器如圖2所示，原水氨氮濃度為150mg/L，經(jīng)預(yù)處理、超濾、反滲透、氨氮脫除器處理前后廢水的指標(biāo)如下表5所示。表5<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>權(quán)利要求一種低氨氮廢水的處理與回收方法，其特征在于，所述氨氮廢水的氨氮濃度＜150mg/L，其中，1-1當(dāng)所述廢水的氨氮含量＜60mg/L時(shí)所述方法包括以下步驟1)氨氮廢水預(yù)處理；2)經(jīng)預(yù)處理氨氮廢水通過(guò)超濾去濁；3)經(jīng)預(yù)處理的氨氮廢水通過(guò)反滲透脫除氨氮，1-2當(dāng)所述廢水的氨氮含量60～150mg/L時(shí)所述方法包括以下步驟1)氨氮廢水預(yù)處理；2)經(jīng)預(yù)處理氨氮廢水通過(guò)超濾去濁；3)去濁后的廢水通過(guò)反滲透脫除氨氮；4)通過(guò)反滲透脫除氨氮的廢水經(jīng)氨氮脫除器進(jìn)一步脫氨氮。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述反滲透的操作壓力為0.81.5Mpa。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，經(jīng)超濾的氨氮廢水在通過(guò)反滲透處理之前經(jīng)酸處理，使NH3轉(zhuǎn)換為NH4+，酸處理的控制ra值在58之間。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述預(yù)處理采用多介質(zhì)過(guò)濾器。全文摘要本發(fā)明涉及環(huán)境科學(xué)領(lǐng)域，具體地，本發(fā)明涉及一種低氨氮廢水處理及回用方法。根據(jù)本發(fā)明的低氨氮廢水的處理與回收方法，包括氨氮廢水預(yù)處理、超濾去濁、反滲透、經(jīng)氨氮脫除器脫氨的步驟。本發(fā)明的方法解決了現(xiàn)有技術(shù)中處理高氨氮廢水后，其最終出水氨氮濃度仍不能滿足工業(yè)用水的標(biāo)準(zhǔn)的問(wèn)題。本發(fā)明方法可以廣泛解決氨氮廢水的綜合處理與利用。文檔編號(hào)C02F9/08GK101781048SQ201010108500公開(kāi)日2010年7月21日申請(qǐng)日期2010年2月10日優(yōu)先權(quán)日2010年2月10日發(fā)明者于蘭哲,田云華,贠延濱申請(qǐng)人:北京林業(yè)大學(xué)