申請日2013.10.23
公開(公告)日2015.04.29
IPC分類號C02F1/469
摘要
本發(fā)明公開了一種回收低濃度氨氮廢水時(shí)濃縮用的電去離子裝置。該裝置由膜堆、電極、緊固件和濃縮件這四部分組成。整個(gè)裝置采用模塊化結(jié)構(gòu)，串聯(lián)模塊的數(shù)量按欲處理氨氮廢水的濃度決定，而并聯(lián)模塊的數(shù)量則由欲處理氨氮廢水的容量決定。電滲析器出水中氨氮濃度約小于250mg/L，經(jīng)一級或多級膜堆組成的本發(fā)明裝置處理，可達(dá)到出水氨氮濃度小于1mg/L。本發(fā)明裝置濃縮得到的濃水，返回系統(tǒng)前端，全部回收利用。實(shí)現(xiàn)回收氨氮廢水系統(tǒng)的零排放，既解決了環(huán)境問題，又回收了化工物料和工藝用純水取得了經(jīng)濟(jì)和環(huán)保效益的雙豐收。本發(fā)明工藝先進(jìn)，運(yùn)行成本低，節(jié)約能源，實(shí)現(xiàn)清潔文明生產(chǎn)。
權(quán)利要求書
1.一種回收低濃度氨氮廢水時(shí)濃縮用的電去離子裝置，其特征是主要包括膜堆部分、電極 部分、緊固部分和濃縮部分，這四個(gè)部分組成：膜堆部分是該裝置的核心，位于該裝置的中 間，呈板框形，它是由離子交換膜隔開的，呈相應(yīng)交替排列的濃、淡水室組成，在淡水室內(nèi) 填充有離子交換樹脂;電極部分，位于膜堆的兩端部外側(cè)，由電極和極水室組成;緊固部分 位于膜堆兩個(gè)端部，由螺栓和壓板組成，螺釘穿過整個(gè)膜堆和兩端壓板，擰緊螺母，壓板就 壓緊膜片和固定各室位置;濃縮部分是由連接膜堆濃水室與濃水罐之間的管道、水泵和濃水 罐所組成，濃水能在增濃裝置中循環(huán)，并由于從膜遷移過來的離子不斷進(jìn)入而得到濃縮，在 濃縮倍率小于10時(shí)，為簡化系統(tǒng)，不設(shè)濃水罐。
2.按照權(quán)利要求1所述的回收低濃度氨氮廢水時(shí)濃縮用的電去離子裝置，其特征是整個(gè)裝 置為模塊化結(jié)構(gòu)：串聯(lián)模塊的數(shù)量按欲處理氨氮廢水的濃度決定，而并聯(lián)模塊的數(shù)量由欲處 理氨氮廢水的容量決定。
3.按照權(quán)利要求1所述的回收低濃度氨氮廢水時(shí)濃縮用的電去離子裝置，其特征是膜堆的 極水室內(nèi)水流，自下而上，流動暢通，不易累積通電時(shí)產(chǎn)生的氣泡。
4.按照權(quán)利要求1所述的回收低濃度氨氮廢水時(shí)濃縮用的電去離子裝置，其特征是膜堆的 濃水室不填樹脂，靠獨(dú)立的管道與水泵和濃水罐相連，濃水室內(nèi)濃水水流，自上而下，循環(huán) 流動，由于從淡水室中的離子通過膜遷移進(jìn)入濃水，使?jié)馑粩酀饪s。
5.按照權(quán)利要求1所述的回收低濃度氨氮廢水時(shí)濃縮用的電去離子裝置，其特征是膜堆的 淡水室內(nèi)的水流，自下而上，利于沖出離子交換樹脂顆粒間的氣泡。
6.按照權(quán)利要求1所述的回收低濃度氨氮廢水時(shí)濃縮用的電去離子裝置，其特征是膜堆的 極水室、濃水室和淡水室都有獨(dú)立的流水通路，彼此互不相通。
7.按照權(quán)利要求1所述的回收低濃度氨氮廢水時(shí)濃縮用的電去離子裝置，其特征是膜堆淡 水室內(nèi)填充的離子交換樹脂，根據(jù)所濃縮氨氮化合物的不同，而有所區(qū)別，對硝酸銨使用 陰、陽混合樹脂;對氯化銨、碳酸銨、碳酸氫銨、硫酸銨和硫酸氫銨，則采用單一的陽樹 脂;對硝酸鈉和亞硝酸鈉，則使用單一的陰樹脂。
說明書
一種回收低濃度氨氮廢水時(shí)濃縮用的電去離子裝置
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明技術(shù)領(lǐng)域涉及回收工業(yè)氨氮廢水時(shí)濃縮用裝置，特別涉及利用特定的、 專用的電去離子裝置，對化肥、化工行業(yè)所產(chǎn)生的、低濃度氨氮化合物的工業(yè)廢水進(jìn)行處理 時(shí)，力求全部回收利用廢水中所含的化工物料和工藝用純水，實(shí)現(xiàn)廢水零排放，使廢水不再 污染環(huán)境。
背景技術(shù)
在化肥和化工企業(yè)的生產(chǎn)過程中，尤其是硝酸銨、氯化銨和硫酸銨等生產(chǎn)企業(yè)，在 生產(chǎn)這些化工產(chǎn)品的同時(shí)，產(chǎn)生了大量氨氮廢水，嚴(yán)重污染環(huán)境。
采用常用的廢水處理方法來處理這種廢水，有一定難度，處理效果也不太理想：
1.生物氧化法：只能在特定條件下，將廢水中的氨氮氧化，但不能回收所含的化工物料;
2.離子交換法：能回收銨鹽，但需要頻繁再生;
3.反滲透法：水的回收率低，由于對NH4+和NO3—離子的截留率低，使反滲透法處理后出水 的水質(zhì)不好;
4.電滲析法：耗電量高，運(yùn)行費(fèi)用高。
根據(jù)我國國標(biāo)13458-2010《硝酸工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》的規(guī)定，企業(yè)水污染物的直 接排放極限值：氨氮≤10mg/L和總氮≤30mg/L，并對特定地區(qū)制定了更嚴(yán)格的水污染物排 放極限值。經(jīng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，采用電滲析處理氨氮廢水的企業(yè)，其排水達(dá)到上述排放標(biāo)準(zhǔn)都有困 難。
因此，迫切需要一種較完美的水處理方法。在這種方法誕生以前，不得不采用在高 濃度的氨氮廢水經(jīng)現(xiàn)有廢水處理方法處理后，再經(jīng)一種特殊的、專用的電去離子裝置進(jìn)行深 度處理，使出水水質(zhì)得到改善，爭取廢水深度處理后，全部回用，不再排放，污染環(huán)境，所 含的化工物料以產(chǎn)品形式回收，水資源得到循環(huán)利用。
電去離子技術(shù)是近年來得到產(chǎn)業(yè)化的一種新型膜技術(shù)，它是電滲析和離子交換有 機(jī)結(jié)合的產(chǎn)物，已在電子、電力、制藥和化工等行業(yè)制備純水中得到推廣使用，用電去離子 脫鹽裝置代替原來的混床，利用了電去離子裝置的脫鹽功能，我們在廢水處理研究中開發(fā)了 電去離子裝置的另一功能，即濃縮功能，并提出回收低濃度氨氮廢水時(shí)濃縮處理用的電去離 子裝置。
發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本發(fā)明提供了一種回收低濃度氨氮廢水時(shí)濃縮用的電 去離子裝置，本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種回收低濃度氨氮廢水時(shí)濃縮用的電去離子裝置，主 要包括膜堆部分、電極部分、緊固部分和濃縮部分，這四個(gè)部分組成：膜堆部分是該裝置的 核心，位于該裝置的中間，呈板框形，它是由離子交換膜隔開的，呈相應(yīng)交替排列的濃、淡 水室組成，在淡水室內(nèi)填充有離子交換樹脂;電極部分，位于膜堆的兩端部外側(cè)，由電極和 極水室組成;緊固部分，位于膜堆兩個(gè)端部，由螺栓和壓板組成，螺釘穿過整個(gè)膜堆和兩端 壓板，擰緊螺母，壓板就壓緊膜片和固定各室位置;濃縮部分，是由連接膜堆濃水室與濃水 罐之間的管道、水泵和濃水罐所組成，濃水能在濃縮裝置中循環(huán)，并由于從膜遷移過來的離 子不斷進(jìn)入而得到濃縮，在濃縮倍率小于10時(shí)，為簡化系統(tǒng)，不設(shè)濃水罐。
所述回收低濃度氨氮廢水時(shí)濃縮用的電去離子裝置，整個(gè)裝置為模塊化結(jié)構(gòu)：串聯(lián) 模塊的數(shù)量按欲處理氨氮廢水的濃度決定，而并聯(lián)模塊的數(shù)量由欲處理氨氮廢水的容量決 定。
所述回收低濃度氨氮廢水時(shí)濃縮用的電去離子裝置，膜堆的極水室內(nèi)水流，自下而 上，流動暢通，不易累積通電時(shí)產(chǎn)生的氣泡。
所述回收低濃度氨氮廢水時(shí)濃縮用的電去離子裝置，膜堆的濃水室不填樹脂，靠獨(dú)立 的管道與水泵和濃水罐相連，濃水室內(nèi)濃水水流，自上而下循環(huán)流動，由于從淡水室中的離 子通過膜遷移進(jìn)入濃水，使?jié)馑粩酀饪s。
所述回收低濃度氨氮廢水時(shí)濃縮用的電去離子裝置，膜堆的淡水室內(nèi)的水流，自下 而上，利于沖出離子交換樹脂顆粒間的氣泡。
所述回收低濃度氨氮廢水時(shí)濃縮用的電去離子裝置，膜堆的極水室、濃水室和淡水 室都有獨(dú)立的流水通路，彼此互不相通。
所述回收低濃度氨氮廢水時(shí)濃縮用的電去離子裝置，膜堆淡水室內(nèi)填充的離子交換 樹脂，根據(jù)所濃縮氨氮化合物的不同，而有所區(qū)別，對硝酸銨使用陰、陽混合樹脂;對氯化 氨、碳酸銨、碳酸氫銨、硫酸銨和硫酸氫銨，則采用單一的陽樹脂;對硝酸鈉和亞硝酸鈉， 則使用單一的陰樹脂。
本發(fā)明回收氨氮廢水中所含的氨氮化合物(包括硝酸銨、氯化銨、碳酸銨、碳酸氫 銨、硫酸銨、硫酸氫銨、硝酸鈉和亞硝酸鈉等)的濃度在1g/L以下。
本發(fā)明可以產(chǎn)生如下積極效果：
1.出水水質(zhì)好
用本裝置對低濃度氨氮廢水進(jìn)行深度處理，可達(dá)到出水氨氮濃度ρ≤1mg/L，不再排放廢 水。裝置出水可以作為工藝用純水回用，從而不再污染環(huán)境，水資源循環(huán)利用，減少了單位 產(chǎn)品的耗水量，節(jié)約了生產(chǎn)用水。
2.水的回收率高
本裝置中濃淡水的比值為1∶9，水的回收率很高，
使在水中的氨氮化合物得到濃縮，如設(shè)有濃縮罐進(jìn)行循環(huán)濃縮增濃，可使?jié)饪s倍率很高，約 為幾十倍。制得的少量濃縮水，全部返回系統(tǒng)，不再污染環(huán)境。
3.節(jié)約能源
本裝置在運(yùn)行時(shí)只耗電，淡水室內(nèi)填充有離子交換樹脂，能作為導(dǎo)電介質(zhì)，耗電極低。每處 理2～3噸水，只消耗一度電。由于工藝過程在常溫下進(jìn)行，無相變，因此與產(chǎn)生相變的蒸餾 濃縮法比較，大幅度地降低了能耗。
4.模塊化結(jié)構(gòu)，調(diào)節(jié)靈活
5.占地面積小，操作簡單，自動化程度高
6.連續(xù)工作，無需備用，無人值守
本裝置特別適用于供回收含低濃度氨氮廢水時(shí)濃縮化工物料使用。在化肥和化工企業(yè)生產(chǎn)過 程中產(chǎn)生的氨氮廢水，通常經(jīng)過電滲析等方法處理，一般都難以達(dá)到出水氨氮濃度小于 10mg/L這一國標(biāo)規(guī)定的基本要求。電滲析器出水中氨氮濃度約小于250mg/L，經(jīng)一級或多 級膜堆組成的電去離子裝置處理，可達(dá)到出水氨氮濃度小于1mg/L。因此，經(jīng)本裝置深度處 理的出水，可作為工藝用純水全部回用，從而水資源得到循環(huán)利用，減少了生產(chǎn)用水量;同 時(shí)經(jīng)本裝置濃縮得到的濃水，返回系統(tǒng)前端，全部回收，從而也不會有該氨氮廢水污染環(huán)境 的情況發(fā)生。
