高氨氮廢水處理設備廠(chǎng)家

高氨氮廢水處理設備廠(chǎng)家氨氮是一種營(yíng)養性污染物，它在水體中的過(guò)量存在會(huì )對生物及其生存環(huán)境造成嚴重危害。因此，工業(yè)廢水排放之前的脫氨工作尤為重要。氨氮廢水的處理技術(shù)［1］主要有: 選擇性離子交換法［2］、生物脫氮法［3，4］、吹脫法［5］、折點(diǎn)加氯法［6］、化學(xué)沉淀法［7］、催化濕式氧化法［8］、膜法［9］、電滲析法［10］和蒸氣氣提法［11］等。以上廢水氨氮脫除的方法各有優(yōu)點(diǎn)，也存在一定的缺點(diǎn)和應用局限，如處理成本高，條件控制嚴格，易造成二次污染等［12］。膜脫氨技術(shù)是一種更加有效的接觸傳質(zhì)過(guò)程，其中有代表性的主要有VMD［13，14］及MA［15，16］等過(guò)程。VMD 與MA 脫氨均是膜蒸餾脫氨的2 種形式。VMD 是利用真空技術(shù)使膜界面形成氨分壓差從而達到脫氨目的; MA 脫氨是利用酸性溶液作吸收劑，其快速的化學(xué)反應使界面氨分壓差增大明顯，具有較高的脫氨效率。

脫氨效率與起始氨氮濃度、溫度、真空度、pH、脫氨時(shí)間及膜性能等有直接的關(guān)系。VMD 過(guò)程脫氨效率不高，脫氨后廢水難以達到排放或回用標準，但其脫除的氨可回收制成氨水回用于工業(yè)生產(chǎn)，從而可以降低含氨廢水處理成本。故VMD 可以用于高濃氨氮廢水的初步脫氨。

相對VMD 而言，MA 脫氨過(guò)程脫氨效率較高，但膜吸收脫氨后形成的硫酸銨、氯化銨等副產(chǎn)物，由于濃度低，pH 值低不能直接作為肥料加以利用，需要解決廢吸收液的回收問(wèn)題。

若將VMD 和MA 結合起來(lái)，有望實(shí)現高氨氮廢水的高效脫氨并解決廢吸收液的二次處置難題。本文在實(shí)驗室規模下對VMD 和MA 脫除水溶液中的氨氮進(jìn)行了研究，并建立了一套全新的高效處理高氨氮廢水的集成膜工藝體系。

1 實(shí)驗

1．1 實(shí)驗材料與儀器

實(shí)驗用pp 中空纖維膜組件采用美國MEMBRANA公司的Liqui-cel MiniModule，膜基本參數為孔徑0. 2 μm，孔隙率40%，內徑220 nm，外徑300nm，有效膜面積0. 18 m2。

模擬廢水和調節模擬廢水pH 值的堿溶液分別由氯化銨、氫氧化鈉(分析純，國藥集團化學(xué)試劑有限公司) 與去離子水配制而成。

1．2 實(shí)驗裝置與方法

本研究采用真空膜蒸餾實(shí)驗裝置和直接接觸式膜吸收裝置。如圖1 所示VMD 工藝流程，熱循環(huán)始于料液，料液被泵入恒溫槽升溫后經(jīng)過(guò)流量計和溫度計，流經(jīng)膜組件后返回料液瓶; 冷側則由真空泵將透過(guò)膜孔的揮發(fā)態(tài)氨抽出并冷凝回收。

如圖2 所示MA 工藝流程，料液通過(guò)恒溫水浴加熱，泵入中空膜組件的內側，產(chǎn)水和過(guò)膜氨分子被稀硫酸吸收液吸收，通過(guò)磁力循環(huán)泵實(shí)現膜吸收兩側的循環(huán)。膜組件的兩側進(jìn)出口裝有溫度計記錄料液和吸收液進(jìn)出口溫度，冷側和熱側流速測定采用轉子流量計記錄和控制。

1．3 分析方法

料液為分析純NH4Cl 與去離子水配制而成，每次配制料液1. 5 L。設定條件運行脫氨過(guò)程，每隔一定時(shí)間從料液槽中取樣并測試分析其中氨氮的濃度，通過(guò)納氏試劑比色法檢測不同時(shí)刻料液中NH3-N 濃度來(lái)繪制ln(C0 /Ct) -t 圖，根據公式(1) 和(2)求出氨的去除率和傳質(zhì)系數。

R = (C0-Ct)/C0 × (1)

式中: C0為氨的初始濃度(mg /L) ; Ct為t 時(shí)刻剩余氨的濃度(mg /L) 。

ln(C0/Ct) = KAt/V (2)

式中: C0和Ct分別是溶液中氨的起始濃度和t 時(shí)刻的瞬時(shí)濃度(mg /L) ; K 為氨的傳質(zhì)系數(m/s) ; A 為膜有效面積(m2 ) ; V 為氨溶液體積(L) 。

2 結果與討論

2．1 料液pH 的影響

配制濃度為1 000 mg /L 的料液，控制循環(huán)流速0. 10 m/s，進(jìn)口溫度40℃，真空度－ 90 kPa，調節料液pH 分別為9. 5、10. 0、10. 5 和11. 0 進(jìn)行VMD 實(shí)驗

高氨氮廢水處理設備廠(chǎng)家本研究分別對VMD 和MA 實(shí)驗過(guò)程中料液pH和料液進(jìn)口溫度2 個(gè)重要操作條件對脫氨率的影響做了分析，并將VMD 技術(shù)和MA 技術(shù)集成進(jìn)行高效脫氨，得到如下結論:

(1) VMD 工藝在pH =10．5，T料液= 40℃，v 料液=0．10 m/s，真空度=-90 kPa 操作條件下脫氨率可達85%，MA 工藝在pH = 10. 5，T料液= 20℃，T硫酸=20℃，v料液= 0. 10 m/s，v硫酸= 0. 10 m/s 條件下脫氨率可達99. 6%。綜合經(jīng)濟和效率方面考慮，集成工藝操作參數也設為上述數值。

(2) 在實(shí)驗涉及的操作條件范圍內，料液pH 和進(jìn)口溫度對VMD 脫氨效果的影響較大，提高料液pH 和進(jìn)口溫度可以明顯提高VMD 的脫氨效率。MA 實(shí)驗中，料液pH 對的脫氨效率影響比較顯著(zhù)，料液進(jìn)口溫度的影響不大。

(3) VMD/MA 集成脫氨工藝處理不同濃度高氨氮廢水效率可達99. 96% 以上，出水符合污水綜合排放標準一級標準。

本集成工藝結合了VMD 和MA 工藝在脫氨實(shí)驗中的優(yōu)點(diǎn)，可以回收利用氨并且將硫酸銨廢液回流繼續脫氨從而解決硫酸銨的二次污染問(wèn)題。為高濃度氨氮廢水的經(jīng)濟有效處理提供了一條全新技術(shù)路線(xiàn)。