专利名称：一种含低浓度氯化铵废水的处理方法
技术领域：
本发明涉及一种废水的处理方法，尤其涉及一种含低浓度氯化铵废水的处理方法。
背景技术：
针对钾盐行业生产过程中产生含低浓度氯化铵废水的处理问题，是所属行业面临的不能不需要迫切解决的问题。由于在钾盐行业生产过程中产生的低浓度氯化铵废水，氯化铵平均浓度在4％以下，不具有经济回收价值，因此对这些低浓度氯化铵的废水处理成了一个十分棘手的问题；若直接排放不仅造成巨大的环境污染，而且还造成水资源以及原料的巨大浪费，对社会环境和居民的生活环境造成巨大的损害。
目前钾盐行业处理低浓度氯化铵废水的方法，一般是根据水中氯化铵的含量的不同，将水划为不同水质，然后依据水质分别对水进行处理，如将后期较好水质的水作为下一阶段前期的预处理用水，或通过离子交换浓缩，或做再生剂用水，或直接蒸发结晶等。但这些方法不仅增大了操作的复杂程度，而且只能节省部分水量，不能完全解决排放问题；如做再生剂用水不仅降低树脂的交换容量，而且增加了钾的透过量，造成消耗上升和副产品氯化铵的质量下降；直接蒸发结晶不仅投资大而且消耗高、成本高，不具有经济价值，因此一直没有得到根本解决。
发明内容针对上述废水处理方法的不足，为达到含低浓度氯化铵废水彻底回收治理，实现产品回收和水资源利用的最大化的目的，本发明提出了一种含低浓度氯化铵废水的处理方法，该方法采用膜分离方法浓缩低浓度氯化铵废水，同时实现水资源再利用，并结合多效蒸发的方法回收制备氯化铵产品。
本发明方法具有能耗低，工艺先进的特点，处理后的纯化水能够达到工艺纯水指标，返回钾盐生产系统循环利用，氯化铵产品也能实现彻底回收。
本发明所述的含低浓度氯化铵废水的处理方法，由以下步骤组成(1)水的分质回收将钾盐生产系统中产生的氯化铵废水，以氯化铵平均浓度(质量百分比浓度)范围为指标，分为0.01％～0.1％、0.1％～0.4％、2.0％～4.0％，≥5.5％四种水质，收集相同水质的废水，各自混合后待处理；(2)氯化铵废水的反渗透膜浓缩处理，纯化水回用将上述浓度为0.01％～0.1％的废水和氯化铵蒸发系统冷凝水进低压反渗装置统一处理，操作压力为1.0～1.6Mpa；浓度为0.1％-0.4％的废水进中压反渗透装置处理，操作压力为1.5～2.0Mpa；浓度为2％-4％的废水进高压反渗透装置处理，操作压力为5.0～6.5Mpa；浓度≥5.5％的废水进氯化铵蒸发系统回收；上述反渗透膜处理中pH为5～11；经上述处理后总盐度低于10ppm的纯化水，重新作为工艺纯水返回钾盐生产系统使用；(3)浓缩水多效蒸发回收氯化铵，冷凝水返回膜处理系统再处理经过上述反渗透膜浓缩处理后的浓度≥5.5％的氯化铵溶液与钾盐生产系统中回收的平均浓度大于8％的氯化铵溶液混合，经过预热、汽提、多效低温蒸发、汽液分离、结晶、离心、干燥过程制得工业级或农业级氯化铵，蒸发后排出的含氨冷凝水，再回到低压反渗透装置处理回收。
本发明的技术方案实施的主要工艺流程如下废水池(浓度为0.1％～0.4％)→过滤器→超滤(或微滤)装置→中压反渗透装置→中间水箱(浓度为2％～4％)→高压泵→高压反渗透装置→浓水池(浓度＞5.5％)→去蒸发。
中、高压反渗透装置产水及冷凝水(浓度为0.01％～0.1％)→低压反渗透装置→净化水本发明涉及的反渗透膜浓缩处理主要设备有过滤器、超滤膜装置(微滤膜装置)、低压泵、中压泵、高压泵、增压泵、反渗透膜装置、压力管、清洗系统、能量回收装置(各设备联接方式见图1)；浓缩水多效蒸发回收氯化铵主要设备有料液槽、汽提塔、预热器、蒸发器、汽液分离器、结晶器、离心机、母液槽、干燥器、泵等。
其中，上述步骤(2)所述的各浓度范围的氯化铵废水可以在进行反渗透膜浓缩处理前，采取超滤(或微滤)装置对废水进行预处理，以降低对反渗透膜的污染，提高反渗透膜使用寿命。
其中，上述的超滤(或微滤)装置是0.1％～0.4％低浓度废水超滤(或微滤)装置和2％～4％高浓度废水超滤(或微滤)装置，超滤装置出水达到的指标是SDI＜2，浊度＜0.05NTU。
其中，上述步骤(2)所述的反渗透膜浓缩处理中，根据进出水水质、水量的不同，反渗透系统可选择不同的多级多段组合，可以是低压(超低压)、中压、高压反渗透装置的任意组合。
其中，上述步骤(2)所述的反渗透膜浓缩处理中，反渗透系统主要由中压反渗透置、高压反渗透装置、低压反渗透装置三部分组成。反渗透膜采用复合膜。
其中，中压反渗透装置主要对0.1％～0.4％的废水进行反渗透处理，设计回收率为70％～90％左右，经过该级处理，使NH4CL含量浓缩到1.5％～2％，浓水进高压反渗透装置继续进行浓缩处理；净化水侧的NH4CL含量降为0.2％以下，净化水到低压反渗透装置作进一步处理，得到纯化水。
其中，高压反渗透装置设计回收率为40％～70％左右，经过处理后浓缩水达到NH4CL含量5.5％～6％，此浓缩水直接进入后续工序即蒸发浓缩系统，净化水进入中压反渗透装置处理。
其中，低压反渗透装置设计回收率为70％～90％左右，对氯化铵含量为0.01％～0.1％的废水和中压反渗透的净化水做脱盐处理，处理后的浓缩水返回到中压反渗透的进水口进行循环，继续进行浓缩处理；含盐量低于10ppm的纯化水，作为工艺纯水重新返回到钾盐生产系统作脱盐水用。
其中，上述步骤(2)所述的反渗透膜浓缩处理中，溶液适合的pH为6～9，反渗透装置设计回收率可根据需要优化确定。
当膜元件长时间运行而造成污染时，会出现反渗透的进出口压差上升，产水量下降等时，要对反渗透膜进行化学清洗。为节约投资，本系统的反渗透装置共用一套化学清洗装置，兼作反渗透长期停运时保护处理，其工艺流程是清洗溶液箱→清洗泵→超滤装置→反渗透装置。
本发明采用中、低、高压反渗透的组合处理工艺。通过反渗透处理后，纯化水的总含盐量可小于10ppm，达到纯水的指标(指标可根据工艺用水要求调整以达到经济运行的目的)，实现了返回钾盐生产系统的循环利用。反渗透浓缩水总含盐量可达5.5％以上，具有工业回收价值，通过多效蒸发回收，制得氯化铵产品。本发明的反渗透具有运行费用低，无污染，能处理含盐量较高的水，占地少，脱盐率高等优点。
利用本发明所采用的废水处理方法，产品可得到全部回收，水能得到彻底回收利用，不仅解决了环保问题，实现了水的资源化利用和清洁生产的目的，而且具有一定的经济效益和环保社会效益。
下面结合具体实施方式
对本发明作进一步的说明。
图1是低浓度氯化铵废水处理工艺流程图其中1-0.1％～0.4％氯化铵溶液；2-供水泵a；3-低浓度废水超滤膜装置；4-中间水箱a；5-中压泵；6-中压反渗透装置a；7-增压泵；8-中压反渗透装置b；9-低压反渗透装置；10-2％～4％氯化铵溶液；11-供水泵b；12-高浓度废水超滤膜装置；13-中间水箱b；14-高压泵；15-高压反渗透装置；16-浓水去蒸发系统；17-能量回收装置；18-中间水箱c；19-低压泵；20-产品水箱；21-产品水泵；22-纯化水去用户具体实施方式
实施例1(1)水的分质回收将钾盐生产系统中产生的氯化铵废水，以氯化铵浓度(质量百分比浓度)范围为指标，分为0.01％～0.1％、0.1％～0.4％、2％～4％，≥5.5％四种水质，收集相同水质的废水，各自混合；采取0.1％～0.4％低浓度废水超滤(或微滤)装置3和2％～4％高浓度废水超滤(或微滤)装置12对废水进行预处理，降低反渗透膜的污染。
(2)氯化铵废水的反渗透膜浓缩处理，纯化水回用将上述浓度为0.01％～0.1％的废水、蒸发系统冷凝水和中压反渗透6、8出净化水进低压反渗装置9统一处理，操作压力为1.3Mpa；浓度为0.1％-0.4％的废水1和高压反渗透15出净化水进中压反渗透装置6、8处理，操作压力为1.7Mpa；浓度为2％-4％的废水10进高压反渗透装置15处理，操作压力为6.0Mpa；浓度≥5.5％的浓水进蒸发系统16回收，上述反渗透膜处理中pH为6～9；经上述处理后总盐度低于10ppm的纯化水22，重新作为工艺纯水返回钾盐生产系统使用；(3)浓缩水采用多效蒸发回收氯化铵，冷凝水返回膜处理系统再处理经过上述反渗透膜浓缩处理后的浓度≥5.5％的氯化铵溶液与钾盐生产系统中回收的平均浓度大于8％的氯化铵溶液混合，经过预热、汽提、多效低温蒸发、汽液分离、结晶、离心、干燥过程制得工业级氯化铵或农业级氯化铵产品，蒸发后排出的含氨冷凝水再回到低压反渗透装置处理。
实施例2
水的分质回收将钾盐生产系统中产生的氯化铵废水，以氯化铵浓度(质量百分比浓度)范围为指标，分为0.01％～0.1％、0.1％～0.4％、2％～4％，≥5.5％四种水质，收集相同水质的废水，各自混合；采取两组超滤(或微虑)装置对废水进行预处理，以降低对反渗透膜的污染。其中，所述的两组超滤装置是0.1％～0.4％低浓度废水超滤装置3和2％～4％高浓度废水超滤装置12。分质后的氯化铵废水分别进反渗透膜进行浓缩处理。
中压反渗透装置6、8分为两级处理，即对NH4CL浓度0.1％左右废水进行第一级反渗透处理6，设计回收率约80％，经过该级处理，使NH4CL含量浓缩到0.3％～0.5％，净化水侧的NH4CL含量降为15ppm以下，净化水到低压反渗透装置9作进一步处理，浓缩水经过增加泵7增压进入第二级反渗透膜8，设计回收率为80％左右，经过该级处理，使NH4CL含量浓缩到1.5％～2.0％，净化水侧的NH4CL含量降为0.18％以下，净化水到低压反渗透装置9作进一步处理。
高压反渗透装置15为第三级反渗透，设计回收率约55％，经过处理后浓缩水达到NH4CL含量5.5％以上，此浓缩水直接进入后续工序即蒸发浓缩系统，净化水进入中压反渗透装置8处理。
低压反渗透装置9为第四级反渗透，设计回收率80％左右，上述第一、二、三级反渗透出的净化水，混合后，再进入第四级反渗透做脱盐处理，处理后的浓缩水返回到第一级反渗透的进水口进行循环，总盐度低于10ppm的纯化水重新返回到钾盐生产系统作脱盐水用。
其中，上述反渗透膜浓缩处理中，pH为6～9。
实施例3浓度为0.1％左右的氯化铵废水经低压反渗透装置9浓缩至0.4～0.5％，净化水作为工艺纯水返回生产系统回用(如需提高净化水水质可考虑再加一级低压或超低压反渗透装置)。浓缩水可作其他工艺处理。
实施例4钾盐生产系统来的2％～4％氯化铵废水10混合废后进高压反渗透装置15浓缩至6％左右，其浓缩水经三效蒸发结晶得到产品氯化铵。反渗透装置净化水、蒸发冷凝水和浓度在2％以下的废水混合回收后可采用离子交换工艺处理(浓缩液进高压反渗透装置15)，也可通过其他工艺进行处理。
实施例5将钾盐生产系统和氯化铵蒸发系统的全部低浓度氯化铵废水收集混合后浓度约0.5％～1.5％，直接进中压反渗透装置a6浓缩至2％～3％左右，再经高压反渗透装置15浓缩至5.5％～6％后经三效蒸发结晶得到产品氯化铵。中压净化水进低压反渗透装置9进一步处理，低压净化水作为工艺纯水返回生产系统回用(如需提高净化水水质可考虑再加一级低压或超低压反渗透装置)，浓缩水回中压反渗透装置a6；高压净化水返回中压反渗透装置6处理。
权利要求
1.一种含低浓度氯化铵废水的处理方法，由以下步骤组成(1)水的分质回收将钾盐生产系统中产生的氯化铵废水，以氯化铵平均浓度(质量百分比浓度)范围为指标，分为0.01％～0.1％、0.1％～0.4％、2.0％～4.0％，≥5.5％四种水质，收集相同水质的废水，各自混合后待处理；(2)氯化铵废水的反渗透膜浓缩处理，净化水回用将上述浓度为0.01％～0.1％的废水和氯化铵蒸发系统冷凝水进低压反渗装置统一处理，操作压力为1.0～1.6Mpa；浓度为0.1％-0.4％的废水进中压反渗透装置处理，操作压力为1.5～2.0Mpa；浓度为2％-4％的废水进高压反渗透装置处理，操作压力为5.0～6.5Mpa；浓度≥5.5％的废水进氯化铵蒸发系统回收；上述反渗透膜处理中pH为5～11；经上述处理后总盐度低于10ppm的纯化水，重新作为工艺纯水返回钾盐生产系统使用；(3)浓缩水多效蒸发回收氯化铵，冷凝水返回膜处理系统再处理经过上述反渗透膜浓缩处理后的浓度≥5.5％的氯化铵溶液与钾盐生产系统中回收的平均浓度大于8％的氯化铵溶液混合，经过预热、汽提、多效低温蒸发、汽液分离、结晶、离心、干燥过程制得工业级或农业级氯化铵，蒸发后排出的含氨冷凝水，再回到低压反渗透装置处理回收。
2.如权利要求1所述的含低浓度氯化铵废水的处理方法，其特征在于，步骤(2)所述的各浓度范围的氯化铵废水可以在进行反渗透膜浓缩处理前，采取超滤或微滤装置对废水进行预处理，以减轻对反渗透膜的污染压力。
3.如权利要求2所述的含低浓度氯化铵废水的处理方法，其特征在于，所述的两组超滤或微滤装置是0.01％～0.4％低浓度废水超滤或微滤装置和2.0％～4.0％高浓度废水超滤或微滤装置，超滤装置出水达到的指标是SDI＜2，浊度＜0.05NTU。
4.如权利要求1所述的含低浓度氯化铵废水的处理方法，其特征在于，步骤(2)所述的反渗透膜浓缩处理中，根据进出水水质、水量的不同，反渗透系统可选择不同的多级多段组合，可以是超低压、低压、中压、高压反渗透装置的任意组合。
5.如权利要求1或4所述的含低浓度氯化铵废水的处理方法，其特征在于，步骤(2)所述的反渗透膜浓缩处理中，反渗透系统主要由中压反渗透装置、高压反渗透装置、低压反渗透装置三部分组成；反渗透膜采用复合膜。
6.如权利要求5所述的含低浓度氯化铵废水的处理方法，其特征在于，步骤(2)所述的反渗透膜浓缩处理中，中压反渗透装置主要对0.1％～0.4％的废水进行反渗透处理，设计回收率为70％～90％，经过该级处理，使NH4CL含量浓缩到1.5％～2.0％，浓缩水进高压反渗透装置继续进行浓缩处理；净化水侧的NH4CL含量降为0.2％以下，净化水到低压反渗透装置作进一步处理，得到纯化水。
7.如权利要求5所述的含低浓度氯化铵废水的处理方法，其特征在于，步骤(2)所述的反渗透膜浓缩处理中，高压反渗透装置设计回收率为40％～70％，经过该级处理后的浓缩水NH4CL含量达到5.5％以上，此浓缩水直接进入后续工序即蒸发浓缩系统，净化水进入中压反渗透装置处理。
8.如权利要求5所述的含低浓度氯化铵废水的处理方法，其特征在于，步骤(2)所述的反渗透膜浓缩处理中，低压反渗透装置设计回收率为70％～90％，对氯化铵含量为0.01％～0.1％的废水和中压反渗透的净化水做脱盐处理，处理后的浓缩水返回到中压反渗透的进水口进行浓缩处理，含盐量低于10ppm的纯化水，作为工艺纯水重新返回到钾盐生产系统循环利用。
9.如权利要求5所述的含低浓度氯化铵废水的处理方法，其特征在于，步骤(2)所述的反渗透膜浓缩处理中，pH为6～9。
10.如权利要求5所述的含低浓度氯化铵废水的处理方法，其特征在于，步骤(2)所述的反渗透膜浓缩处理中，反渗透装置设计回收率可根据需要优化确定。
全文摘要
本发明公开一种含低浓度氯化铵废水的处理方法，由以下步骤组成(1)水的分质回收，(2)氯化铵废水的反渗透膜浓缩处理，纯化水回用，(3)浓缩水多效蒸发回收氯化铵，冷凝水返回膜处理系统再处理。本发明的方法具有能耗低、生产成本低，工艺先进的特点，处理后的净化水能够达到工艺纯水指标，氯化铵也能实现彻底回收。
文档编号C02F1/44GK1491900SQ03139020
公开日2004年4月28日 申请日期2003年8月27日 优先权日2003年8月27日
发明者娄兰亭, 吴永国, 张宗华, 李冬冬, 徐可喜 申请人:兖矿鲁南化工科技发展有限公司