[發明專利]一種用于氯化銨廢水資源化處理的方法

有效

• 申請號: 201410590066.0
• 申請日: 2014-10-28
• 公開（公告）號: CN104445755A
• 公開（公告）日: 2015-03-25
• 發明（設計）人: 石紹淵;曹宏斌;李玉平;劉晨明;盛宇星
• 申請（專利權）人: 中國科學院過程工程研究所
• 主分類號: C02F9/06
• 分類號: C02F9/06;C01C1/02;C01B7/05
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 成金玉;孟卜娟

技術領域

本發明涉及氯化銨廢水處理工藝領域，具體地，涉及以雙極膜電滲析技術為核心，把廢水中氯化銨轉化為鹽酸和氨水的資源化處理方法。

背景技術

化肥、稀土、印刷、電鍍等產品生產過程中會產生一定量的氯化銨廢水，這種廢水中的氨氮和氯離子會對水體產生污染。隨著我國社會經濟的快速發展，行業生產規模化，所產生的氯化銨廢水量也在不斷增加。若該廢水直接排放，不僅使企業生產成本提高，同時對環境也會造成污染。隨著國家環保力度的加強以及近年來能源價格的攀升，企業面臨巨大的壓力。

氯化銨廢水對環境的危害主要體現在(1)氨氮消耗水體的溶解氧，加速水體的富營養化過程，造成藻類迅速繁殖和降低水質；(2)氨氮在水中微生物作用下轉變為硝態氮和亞硝態氮，硝態氮和亞硝態氮均為強化學致癌物質-亞硝基化合物的前體物質，有致癌、致突變、致畸的性質，對人體危害十分嚴重；(3)氨氮會與消毒液體中的氯氣作用生成氯胺，而氯胺的殺菌效果較差會降低消毒效果；另外，氯化銨的大量排放會對土壤氯離子濃度和pH值帶來不良影響，如導致土壤氯離子的積累，土壤pH值下降和改變土壤粒徑結構等，國內外有關氯離子對農作物危害也有大量報道和研究。由于氯化銨廢水處理普遍采用的反滲透和蒸發濃縮技術，存在能耗高、設備腐蝕嚴重，且獲得低價值產品等問題，因此需要探討適用于氯化銨廢水處理的高效、低成本技術。

目前，工業上氯化銨廢水主要采用反滲透和蒸發濃縮技術處理。以鉀鹽生產系統中產生的氯化銨廢水為例，按氯化銨平均濃度(質量百分比濃度)范圍分為0.01％～0.1％、0.1％～0.4％、2.0％～4.0％，≥5.5％四種水質。通常，濃度為0.01％～0.1％廢水和氯化銨蒸發系統冷凝水進低壓反滲裝置統一處理，操作壓力為1.0～1.6Mpa；濃度為0.1％-0.4％廢水進中壓反滲透裝置處理，操作壓力為1.5～2.0Mpa；濃度為2％-4％廢水進高壓反滲透裝置處理，操作壓力為5.0～6.5Mpa；濃度≥5.5％氯化銨廢水進蒸發系統回收。其中經反滲透處理后總鹽度低于10ppm的淡水，重新作為工藝純水返回生產系統使用。氯化銨濃溶液經過預熱、汽提、多效低溫蒸發、汽液分離、結晶、離心、干燥等過程，制得工業級或農業級氯化銨。

不同行業產生的氯化銨廢水處理大多采用反滲透、電滲析、蒸發濃縮等技術進行處理，但普遍存在能耗高、高Cl^-離子對蒸發系統腐蝕嚴重，運行風險較大，最終獲得的工業級或農業級氯化銨是一種低價值產品。為了改進氯化銨廢水處理技術與工藝、降低處理成本、提高處理效率等，有關這種廢水處理有許多研究報道。如徐永平等(工業水處理,2005,25(2):29-30)以碳酸鉀生產過程中產生大量高濃度氯化銨廢水為研究對象，考察采用反滲透技術處理時不同壓力下廢水濃度對脫鹽率和產水率的影響；孟范平(水處理技術,2006,32(9):29-30)針對化肥工業排放的氯化銨廢水具有濃度高和數量大等特點，研究構建NMHD-2510型納米材料復合膜，在實現化肥工業氯化銨廢水零排放和資源化利用方面具有良好的應用前景；潘旗和陸曉華(湖北化工,2002,6:15-16)研究采用電滲析法處理稀土生產過程中產生的NH₄Cl廢水的問題，表明二級電滲析法可經濟地將NH₄Cl溶液從6％提高到13％，對降低氯化銨廢水的蒸發濃縮能耗具有重要意義；趙斌(無機鹽工業,2006,38(8):35-37)探討采用三效錯流降膜真空蒸發工藝處理氯化銨工業廢水，可以解決常規蒸發濃縮過程中能耗過高、設備腐蝕嚴重、氯化銨升華等問題；劉彩娟和王志芳(石油和化工設備,2008,1:24-26)針對氯化銨廢水特點，探討采用雙效降膜加熱泵的蒸發工藝回收氯化銨，可以解決氯化銨溶液對設備材質的腐蝕問題、環境污染問題、氯化銨的回收問題。整體而言，目前關于氯化銨廢水處理的研究基本上都是改進目前已有的反滲透、電滲析和蒸發濃縮技術，雖然在降低能耗、防止設備腐蝕、減小廢水排放量等取得了一定進展，但并沒有徹底改變目前氯化銨廢水處理過程中要求高壓反滲透、廢水蒸發相變過程能耗高、獲得低價值的工業級或農業級氯化銨產品的問題。電滲析技術雖然在提高氯化銨廢水濃度具有一定優勢，但仍需要進一步解決含高濃度氯化銨濃水的資源化處理問題。