一种溶气膜脱氨的设备及方法
【技术领域】
[0001]本发明属于废水脱氨领域，尤其涉及一种溶气膜脱氨的设备及方法，该方法结合吹脱法脱氨和真空膜脱氨两种脱氨方法。
【背景技术】
[0002]作为常见的水体和大气污染，氨氮污染对人类健康和生态环境都会产生极大的危害，氨氮是水体中的主要耗氧污染物之一，直接排入水体，容易引起水体的富营养化。我国氨氮废水量大、面广，主要来自石油化工、冶金、制药、化肥等工业废水，以及人和动物的排泄物、生活污水、垃圾处理厂的次级出水等。
[0003]目前处理氨氮废水的主要技术有:生物脱氮法、吹脱法及汽提法、折点加氯法、离子交换法、化学沉淀法、催化湿式氧化法、电渗析法以及液膜法等方法。
[0004]生物脱氮法是城市污水与工业废水最常用的方法之一，主要利用微生物在厌氧、缺氧、好氧等生化处理过程的作用下，使水中氨氮物质转化为氮气，但生物脱氮法对废水水质要求较高，不适合低有机物、高浓度、高盐分、难降解的工业废水的脱氮；吹脱法及汽提法均是将废水PH值调节至碱性时，离子态铵转化为分子态氨，使氨氮从液相转移到气相。该法常用于高浓度氨氮废水的处理。但在实际操作时存在处理效率低，高气水比吹脱造成处理成本高，容易造成二次污染等现象；折点加氯法与离子交换法只适用于处理低浓度氨氮废水，采用离子交换法处理高浓度的氨氮废水，会因树脂再生频繁而造成操作困难、运行费用高，其树脂再生液为高浓度氨氮废水，仍需要进一步处理；化学沉淀法主要是利用废水中的氨氮与磷酸根及馍离子生成磷酸氨馍(鸟粪石)沉淀，再将沉淀滤除，从而去除废水中的氨氮。此法可以处理各种浓度的氨氮废水，但亦存在处理成本高、脱除效率低，处理设施操作维护不便，磷酸铵镁纯度低，处理困难等缺点。
[0005]显而易见，以上介绍的几种废水氨氮脱除的方法各有优缺点，这些方法均存在一定的缺点和应用局限，如处理成本高，条件控制严格，易造成二次污染等。
[0006]随着膜技术水平的进步，膜技术在环境领域中的应用优势日益显现，氨氮废水膜脱氨技术亦是研宄与应用的热点。目前常用的膜脱氨技术有真空膜脱氨、膜吸收脱氨、膜生物反应器脱氨等。其中膜生物反应器是生物脱氨的分支，在高浓度难降解工业废水脱氨领域应用有限。真空膜脱氨与膜吸收脱氨均是采用微孔膜将液/气或液/液两相分隔开来，疏水膜膜孔提供了液/气或液/液两相间传质的界面，传质驱动力为膜界面两侧的氨分压差。真空膜脱氨与膜吸收脱氨是膜脱氨的两种形式，只不过真空膜脱氨是利用真空技术将膜界面跨膜氨分子快速带出，使形成界面氨分压差；膜吸收脱氨是利用酸性溶液作吸收剂，其快速的化学反应使界面氨分压差增大明显，具有较高的脱氨效率。膜脱氨技术提供了更大的接触面积，是一种全新的、更加有效的接触传质。膜脱氨法具有投资少、能耗低、高效、使用方便和操作简单等特点，此外膜吸收法还有传质面积大的优点和没有雾沫夹带、液泛、沟流、鼓泡等现象发生，其技术优势十分明显。
[0007]采用膜脱氨技术处理高浓度工业含氧废水同样存在一些技术难题需要解决。如膜吸收脱氨采用稀硫酸、稀盐酸或酸性废液脱氨，其脱氨效率与起始氨氮浓度关系不大，但酸性溶液PH值、温度、脱氨时间及膜性能对脱氨效率有明显的影响，膜吸收脱氨效率一般可达95-99%，是一种高效的膜脱氨方式，甚至可以将氨氮脱至10mg/L以下。但膜吸收脱氨后形成的硫酸铵、氯化铵等副产物，由于浓度低，PH值低不能直接作为肥料加以利用，需要解决废吸收液的回收问题。目前一般采用的“蒸发-浓缩-结晶制盐技术”又存在处理成本高的现实问题，废吸收液的综合利用常与企业所从事的行业、所处的地理位置及工业环境有很大的关系，总体而言，废吸收液的处置是颇为棘手的问题，处置不当极易形成二次污染。
[0008]相对膜吸收脱氨而言，采用真空膜脱氨可实现氨氮回收，但真空膜脱氨的脱氨效率有限，其脱氨效率与起始氨氮浓度、温度、真空度、pH、脱氨时间及膜性能等有直接的关系，一般真空脱氨工业装置只有60-88%左右的脱氨效率，脱氨后废水难以达标排放，寻求高脱氨效率的真空膜脱氨处理技术与工艺是目前真空膜脱氨的主要研宄内容。
【发明内容】
[0009]本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述问题，提高现有真空膜脱氨过程的传质效率，提供一种高效经济的溶气膜脱氨的设备和方法。
[0010]本发明的目的是通过以下方式来实现的:
[0011]本发明提供了一种溶气膜脱氨的设备，该设备包括:膜脱氨循环槽、溶气泵、溶气膜脱氨膜组件、氨回收系统和流体流向切换阀，
[0012]其中，所述的膜脱氨循环槽与所述的溶气脱氨膜组件通过水管管道与所述的溶气泵连接形成一个循环回路系统；
[0013]所述的溶气膜脱氨膜组件与所述的氨回收系统通过真空管道系统连接；
[0014]所述的膜脱氨循环槽与溶气膜脱氨膜组件之间设置有流体流向切换阀一；
[0015]所述的溶气膜脱氨膜组件与经脱氨处理后的废水出口之间的设置有流体流向切换阀二。
[0016]在上述技术方案的基础上，本发明方法还可以做如下改进:
[0017]所述的溶气膜脱氨膜组件为中空膜组件，该中空膜组件内设有疏水微孔膜，所述的疏水微孔膜将含铵溶气废水与所述的真空管道系统隔开。
[0018]本发明还提供了一种基于上述设备的废水深度处理方法，该方法包括以下步骤:
[0019]I)将待处理的含铵废水预先用NaOH将pH调至9?11，然后经过孔径为5?20微米的过滤器预处理后进入膜脱氨循环槽；
[0020]2)在溶气泵作用下将膜脱氨循环槽中含氨废水与空气进行充分混合，形成气水体积比小于8%的溶气水；
[0021]3)溶气泵将溶气水泵入溶气膜脱氨膜组件后，调整溶气膜脱氨膜组中的真空度为0.08?0.090Mpa、pH值为9?11、温度为30?50°C，进行溶气膜脱氨3?5小时，溶气水通过带有疏水微孔膜的中空膜组件内侧，在真空泵的作用下，含氨的气泡跨过膜界面，完成脱氨过程，得到真空脱除的氨气和处理过的含铵废水；
[0022]4)得到的真空脱除的氨气经氨回收系统回收利用，同时处理过的含氨氮废水在流体流向切换阀和溶气泵的控制下返回膜脱氨循环槽后再通过溶气泵泵入溶气膜脱氨膜组件进行循环处理，直至废水中氨氮值低于预设值。
[0023]在上述技术方案的基础上，本发明方法还可以做如下改进:
[0024]进一步，所述的疏水微孔膜孔径为0.02?0.08μπι，疏水微孔膜的膜壁厚< 0.5mm0
[0025]优选地，所述的疏水微孔膜为疏水性聚丙烯、聚偏氟乙烯或聚四氟乙烯中空纤维脱气膜。
[0026]本发明的有益效果为:采用集空气吹脱脱氨和真空膜脱氨两种技术于一体的溶气膜脱氨对氨氮废水进行脱氨处理，与传统的真空膜脱氨工艺相比可以显著提高氨氮废水的脱氨效率，本发明适用于处理低、高氨氮废水的脱氨处理，而且该集成脱氨工艺具有操作简单、运行管理方便、占地面积小、易模块化设计等优点。
【附图说明】
[0027]图1为本发明设备的示意图。
[0028]附图中，各标号所代表的部件列表如下:
[0029]①膜脱氨循环槽、②溶气膜脱氨膜组件、③溶气泵、④疏水微孔膜、⑤氨回收系统、⑥流体流向切换阀一、⑦流体流向切换阀二。
【具体实施方式】
[0030]以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实