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高浓度氨氮废水具有排放量大、成分复杂、毒性强、处理难度大等特点。《国家环境保护“十二五”规划》中约束性指标新增了氨氮和氮氧化物,由此可见,国家已高度重视氨氮废水对环境的影响。目前,国内外氨氮废水的处理方法主要有物化法、化学法和生物法,这些方法均有其不足之处,因此对于高浓度氨氮废水仍需寻求一种更为环保、高效和可资源化回收的处理技术与装置。 本课题采用膜吸收法,选用聚丙烯中空纤维膜组件和硫酸吸收剂,处理自配的高浓度氨氮废水和湖南某高氨氮稀土废水,对膜吸收过程中的各种影响因素进行了试验研究,证明该工艺可以高效地去除废水中的氨氮,且设备简单,适用范围广,具有一定的优越性。主要结论如下: 1、通过正交试验得出膜吸收过程中各因素的影响程度大小顺序为:废水的pH值>废水的流量>吸收液的流量>水温>吸收液的浓度。 2、试验得出的最佳运行参数为:运行方式为废水和吸收液逆向流动,废水走管程,吸收液走壳程;废水流量为100L/h,pH值为11.5,温度为25℃;(吸收液流量/废水流量)为1.2,硫酸浓度为15%,温度为室温。在该最佳工况条件下,自配的1000mg/L氨氮废水的氨氮去除率达到92.43%,传质系数为1.28×10-4cm/s;高氨氮稀土废水的进水氨氮浓度为7418.83mg/L,出水为617.99mg/L,氨氮去除率为91.67%。 本课题还针对膜渗透和膜污染问题进行了试验探讨,并提出了可行的解决方法。主要结论如下: 1、通过考察盐分、水温、吸收剂种类对水渗透通量的影响,总结出三种抑制膜渗透的措施:一是提高废水的含盐量,试验表明高盐废水可明显降低渗透通量;二是在保证一定的传质系数条件下,适当地提高吸收液侧与废水侧的温度差;三是选用磷酸做吸收剂。 2、本试验中,为减轻膜污染采用混凝沉淀和过滤的预处理方法,膜污染后采用2%的NaOH溶液进行化学清洗,使氨氮传质系数恢复到污染前的94%。 本课题最后对浓缩后的吸收液进行了回收试验,为实现氨氮的资源化打下了基础。主要结论如下: 1、当吸收剂为硫酸时,通过对浓缩后的吸收液进行加热蒸发结晶试验,证明以回收硫酸铵的形式来回收氨氮是可行。硫酸铵的平均回收率为79.73%,氨氮的平均回收率为78.23%。 2、当吸收剂为磷酸时,采用MAP(磷酸铵镁)沉淀法回收氨氮,说明以回收磷酸铵镁的形式来回收氨氮也是可行的。MAP的平均回收率为82.29%,氨氮的平均回收率为73.47%。