1、工程背景 四川某釩鈦企業(yè)以釩渣為原料，采用鈉化焙燒工藝生產(chǎn)五氧化二釩，產(chǎn)生的沉釩廢水呈強酸性，pH一般為1～2，同時含有V5+、Cr6+及大量的Na+、Cl-、SO42-、NH4+等。其中NH4+濃度一般為2000~3000mg/L，采用兩級氨吹脫法除氨。在實際運行過程中該工藝很難滿足《釩工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB26452—2011)規(guī)定的氨氮間接排放要求，迫切需要升級改造脫氨工藝。經(jīng)過現(xiàn)場充分調(diào)研，決定采用脫氨膜工藝進行升級改造，理由如下： 當(dāng)前國內(nèi)外處理高氨氮廢水多采用生物法、物理吹脫法、磷酸銨鎂沉淀法。由于廢水含鹽量高，一般為6%，微生物無法生存，故不能采用生物法處理氨氮。物理吹脫法包括蒸汽吹脫法和空氣吹脫法。由于蒸汽吹脫法需要消耗大量蒸汽，能耗高，經(jīng)測算每噸水消耗的蒸汽約40元，經(jīng)濟上無法承受。如果采用空氣吹脫法進行改造，需要再增加一套氨吹脫和吸氨裝置，無疑給現(xiàn)場增加了操作維護難度，能耗也高，經(jīng)測算冬季運行時，僅蒸汽費用就接近10元/m3。另外，由于脫氨吸氨裝置體積龐大，現(xiàn)場沒有足夠空間安裝。而采用磷酸銨鎂沉淀法時，存在投加磷酸鹽導(dǎo)致出水總磷超標(biāo)的風(fēng)險。綜上分析，這些傳統(tǒng)氨氮處理工藝均不能采用。而脫氨膜工藝是將傳統(tǒng)的氨吹脫、吸收與膜技術(shù)相結(jié)合的新型分離技術(shù)，具有傳質(zhì)推動力大、傳質(zhì)面積大、能耗低、占地面積小、操作維護簡單等優(yōu)點，適合該企業(yè)的升級改造工程采用。 脫氨膜采用疏水性的中空纖維微孔膜作為含氨料液和吸收液的屏障，膜的一側(cè)(稱為水側(cè))是待處理的含氨氮廢水，另一側(cè)(稱為酸側(cè))是酸性吸收液(吸收液為稀硫酸)，疏水的微孔結(jié)構(gòu)在兩液相間提供一層很薄的氣膜結(jié)構(gòu)。當(dāng)提高廢水的pH或溫度時，NH4+不斷轉(zhuǎn)化為游離態(tài)的NH3。廢水側(cè)的NH3通過濃度邊界層擴散至疏水微孔膜表面，隨后在膜兩側(cè)NH3分壓差的推動下，從廢水和微孔膜界面處氣化進入膜孔，然后擴散進入吸收液側(cè)與酸性吸收液發(fā)生快速不可逆的反應(yīng)，從而達到氨氮脫除/回收的目的。 與傳統(tǒng)物理脫氨法相比，該工藝無需大量蒸汽或吹脫風(fēng)量，能耗低，不產(chǎn)生二次污染，因而受到廣泛關(guān)注。Qin等通過相關(guān)理論和實驗論證了中空纖維微孔疏水膜脫氨過程傳質(zhì)數(shù)字模型，為計算脫氨膜面積提供了理論依據(jù)。劉興以濃藥廢水為研究對象，采用脫氨膜進行中試，取得了較好的脫氨效果，氨氮去除率達到90%左右