水處理材料廠家脫氨膜處理高氨氮農藥廢水的中試研究

　　水處理材料生產廠家脫氨膜處理高氨氮農藥廢水的中試研究。近年來因氨氮廢水排放導致的污染問題日益嚴重，大量的氨氮廢水直接排入水體會造成水體富營養化，破壞生態平衡，引發系列環境問題，嚴重危害生態安全。

　　氨氮廢水的處理一直是環保行業關注的重點，主要處理方法有氨吹脫法、反滲透法、化學沉淀法、電化學氧化法、生物法等。然而近年來氨氮廢水的處理逐漸由“除去氨氮”轉變為“回收氨氮”的理念。

　　隨著水處理技術的發展，尤其是膜技術的廣泛推廣，膜法脫氨技術也得到了業內人士的研究與應用。

　　筆者以某農藥廠廢水為原水，針對該廢水中氨氮的脫除進行了脫氨膜工藝中試實驗，重點考察了脫氨膜去除氨氮的原理特點、運行參數、處理效果及運行費用等，為進一步的工程應用提供設計依據。

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　　試驗裝置及方法

　　1.1 原水水質

　　試驗原水為某農藥廠丙森鋅生產過程中蒸發產生的廢水，水溫45~50 ℃，pH 10~12，NH3-N<535 mg/L，設計出水NH3-N<50 mg/L。

　　1.2 試驗裝置

　　中試試驗工藝流程見圖 1。

　　圖 1 廢水工藝流程

　　脫氨膜工藝是將膜與傳統吹脫及吸收過程相結合的一種新型分離技術，含氨氮廢水流動在膜組件的殼程(中空纖維膜絲的外側)，硫酸吸收液流動在膜組件的管程(中空纖維的內側)。

　　氨氮在水中存在離解平衡：NH4++OH-

　　NH3+H2O。廢水中pH提高或者溫度上升時，上述平衡將會向右移動，NH4+變成游離的氣態NH3。

　　由于脫氨膜是一種疏水性的中空纖維膜，含氨廢水經過膜絲表面時，水被隔離在膜絲外部，而氣態氨氮則滲透到膜絲內部被硫酸吸收又變成離子態的NH4+。

　　當保持廢水的pH在10以上，并且溫度在35~50 ℃，廢水相中的NH4+就會源源不斷地變成氣態NH3向吸收液相遷移，從而達到脫除氨氮的目的。

　　而隨著吸收液在管程內不斷循環，形成純凈的硫酸銨，可被回收利用。

　　1.3 材料與設備

　　原料液：丙森鋅蒸出廢水，硫酸吸收液(98%)，液堿(30%)。

　　脫氨膜組件：裝置設計處理量250 L/h，采用三只膜串聯方式布設;試驗用改性聚丙烯中空纖維膜，內徑0.3 mm，外徑0.4 mm，膜長度608 mm，膜孔徑范圍0.01~0.1 μm，膜面積9.2 m2，處理水量0.2~0.25 m3/h，使用表面張力≥60 mN/m，使用壓強≤0.2 MPa，進水氨氮<20 000 mg/L，進水SS<5 mg/L，進水pH 0.8~12。

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　　試驗結果與討論

　　2.1 試驗結果分析

　　引企業產線丙森鋅蒸出水至原水箱，用液堿將原水箱內廢水pH調至11~12，控制水溫在45~50 ℃，開啟廢水提升泵，控制進水流量在200~250 L/h，接著開啟硫酸循環泵，控制酸液流量在1 200~1 500 L/h。

　　運行中控制脫氨膜組末端出水水溫不低于45 ℃，保持硫酸吸收液pH<2，待設備運行穩定后，不定時抽取原水及脫氨膜出水進行氨氮檢測，由進出水氨氮計算總的氨氮去除率。

　　另外，假設每級脫氨膜對氨氮的去除率相同，從而推算出單級膜對氨氮的去除率。試驗結果見表 1。

　　表 1 中試裝置氨氮處理結果

　　由表 1可以看出，當原水氨氮在535 mg/L以下時，系統出水氨氮降低至55 mg/L以下，總去除率達到90%左右，單級膜氨氮去除率達到50%以上。然而原水氨氮高于535 mg/L時，系統對氨氮的總去除率及單級膜氨氮去除率皆有所降低，分別在81%及42%左右。

　　同時檢測結果顯示，采用三級膜串聯運行方式，最終出水氨氮濃度有所波動，由此可見，若要系統穩定達到處理要求，可采用四級或四級以上膜串聯的排布方式。

　　2.2 運行費用分析

　　根據中試試驗運行情況，該工藝噸水運行費用包括：電0.94 kW·h，98%濃硫酸1.75 kg，30%液堿0.16 kg，其中電費、98%濃硫酸、30%液堿單價分別按0.8元/(kW·h)、0.48元/kg、0.67元/kg計，對應的運行費用分別為0.75、0.84、0.11元/t。另外可回收硫酸銨2.36 kg，以回收價0.05元/kg計，該工藝可產生0.12元/t的回收價值，則脫氨膜工藝總的運行費用為0.75+0.84+0.11-0.12=1.58元/t。

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　　脫氨膜應用特點

　　對于高氨氮廢水處理，目前常用的工藝主要有吹脫法、蒸氨法。脫氨膜與這兩種工藝的特點評價分析見表 2。

　　表 2 氨氮廢水處理工藝分析

　　由表 2可以看出，脫氨膜法具有：

　　(1)氨氮脫除率較高，且出水水質相對較穩定;

　　(2)裝置模塊化設計，占地面積小，移動、擴容較方便;

　　(3)裝置為一個封閉的運行環境，無二次污染;

　　(4)裝置自動化水平較高，操作簡便;

　　(5)最終產物(硫酸銨)可有效進行回收利用，具有一定的經濟價值;

　　(6)膜易污染，對進水水質要求高，需要一定的預處理。

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　　結 論

　　(1)采用脫氨膜對高氨氮農藥廢水進行中試試驗，結果表明，在原廢水氨氮不高于535 mg/L條件下，經過三級脫氨處理，出水氨氮可達到55 mg/L以下，總氨氮去除率達90%左右，單級膜氨氮去除率在50%以上。

　　若要達到處理要求，需采用4級或4級以上膜串聯排布方式。

　　(2)通過試驗數據分析，脫氨膜工藝的運行費用在1.58元/t，具有極高的經濟價值。

　　(3)采用脫氨膜法處理氨氮廢水，可以根據廢水中氨氮濃度和出水氨氮要求設計出合理的膜元件排列，運行穩定可靠。與其他脫氨工藝相比，脫氨膜工藝具有易模塊化、自動化程度高、無二次污染、操作維護簡單、運行費用低、占地面積小等特點。

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