2016年全国工业废水深度处理技术交流研讨会--膜法氨氮废水治理--天津大学秦英杰

1、新型气态膜分离技术用于 废水中氨氮的脱除/回收/富集/纯化,秦英杰 博士 天津大学化工学院， 教授 中国洁海瑞泉膜技术有限公司，董事长 Chembrane Research & Engineering Inc., USA，President 杭州，2016年3月20日,2016年全国工业废水深度处理技术交流研讨会,并非题外话,并非题外话,2016年将重拳治理大气雾霾和水污染，氨氮排放量要下降2%。,- 李克强总理3月5日在向十二届全国人大四次会议作政府工作报告时作此表述,并非题外话,并非题外话,北京市全年PM2.5来源中本地污染排放贡献占64-72%，PM2.5主要成分为有机物、硝酸盐、硫酸盐

2、、铵盐，分别占PM2.5质量浓度的26%、17%、16%和11%。,洁海瑞泉膜公司的优势,4,背景,1,气态膜法脱氨技术简介,2,3,工程案例,5,其它特种膜分离技术简介,主要内容,1. 背景,含氨氮废水危害大、影响深远 - 导致水体富营养化、影响水体安全 - 诱发光化学烟雾，是PM2.5的主要组成之一 我国氨氮废水来源广排放量大 - 工业氨氮废水是氨氮减排重要源头 国家“十三五”发展规划：氨氮排放列入控制指标 国家和各行业制定了明确而严格的排放标准：氨氮最高允许排放浓度为5-70mg/L（行业不同） 2015年4月16日水污染防治行动计划（水十条）出台,传统/常规氨氮脱除技术,1. 背景,汽

3、提、吹脱、解吸等过程高昂的电能、热能消耗，令很多企业（尤其是中小型企业）望而却步，导致假环保、伪环保大行其道。,- 吹脱法 - 汽提法 - 生物法 - 磷酸铵镁沉淀法 - 电化学氧化法 - 离子交换法 - 折点加氯法,2. 气态膜法脱氨技术简介,用于去除料液中氨氮或其它反应性挥发性物质 相当于吹脱塔与化学吸收塔、或汽提塔与中和反应器的微观形式的组合，一个膜组件相当于两个塔 核心：疏水微孔膜 优势：比表面积高、传质推动力大、常压操作、能耗低,氨吹脱塔,氨吸收塔,体积变小,距离靠近,2. 气态膜法脱氨技术简介,气态膜法脱氨发展至今30余年，虽受到了广泛关注，但在实现大规模工业化的过程中，仍存在以下

4、问题： 副产品种类单一，无法满足客户的不同需求； 膜组件长期操作稳定性差； 含氨废水多呈中性或酸性，需加碱（通常为NaOH）调节pH值，药剂成本高； 实际含氨料液的物系复杂，干扰因素多，如含有与氨络合的重金属离子，处理难度大。,2. 气态膜法脱氨技术简介,不同行业或企业要求得到的脱氨副产品不同： 硫酸铵水溶液、氯化铵水溶液、硝酸铵水溶液、氨水,氯化铵生产：氨和氯化氢在膜微孔中有可能形成氯化铵晶体破坏膜微孔结构和疏水性。 硝酸铵生产：吸收剂硝酸有很强的氧化性。 氨水生产：此前没有使用气态膜过程生产氨水的相关报道。 酸性或中性废水处理：采用熟石灰代替NaOH调节废水pH，更具经济性；但残余的近饱和

5、Ca(OH)2在膜表面上析出，污染膜丝。,基于企业的实际需求，必须改进气态膜和膜组件性能， 全面提升膜法脱氨过程的经济性、拓展应用范围。,3. 洁海瑞泉膜公司的优势,深厚的研发积淀,秦英杰教授潜心研究28年，在AIChE J. , Chem. Eng. Sci.，Ind. Eng. Chem. Research, J. Mem. Sci. 等国内外顶级化工杂志发表高水平研究论文40余篇； 已授权发明专利6项,3. 洁海瑞泉膜公司的优势,持之以恒于工业化应用推广,以工业应用为导向，对气态膜法废水脱氨过程的开发，从膜产品纺制到膜技术终端应用的全方位研发和推进； 实现了核心的PP和PTFE中空纤维微

6、孔膜，及多种组件的大规模工业化生产，膜丝性能水平世界领先，而价格远低于国际上的同类产品,膜产品及设备,膜技术： 理论及试验研究,工程应用,性能优良的膜产品,三条生产线，聚丙烯（PP）、聚四氟乙烯（PTFE）两类中空纤维微孔疏水膜，可控制参数范围如下：,3. 洁海瑞泉膜公司的优势,纯水测漏压力0.35MPa 价格低，疏水性、物化性能较好，耐腐蚀性一般 用于较理想含氨氮料液/废水的处理要求 总传质系数比国内同类产品高出0.51.0倍,PP中空纤维微孔疏水膜,纯水测漏压力0.15MPa 疏水性好，耐腐蚀性好，使用寿命长 不仅可用于常规料液，还可于多种高浓度、含腐蚀性、低表面张力等特殊体系料液 目前世

7、界上内外径规格最小,PTFE中空纤维微孔疏水膜,3. 洁海瑞泉膜公司的优势,注：K值是25下用气态膜法处理3000mg/L纯氨水溶液、硫酸溶液做吸收剂体系测定的。,表1 几种疏水微孔中空纤维膜的传质系数K值,3. 洁海瑞泉膜公司的优势,C0，膜组件进口氨氮浓度； C1，膜组件出口氨氮浓度； K，膜组件的总传质系数； S，膜组件的有效膜面积； Q，料液流量；，氨氮脱除率,3. 洁海瑞泉膜公司的优势,评价一个膜组件的性能或售价的性价比要看其KS值。,高效的气态膜组件,PP、PTFE两类气态膜组件产能： 30万 m2/年； 含氨氮水处理能力（脱除率99%）：14万 吨/天 传质系数大（25下，K =

8、 4 12x10-6 m/s） 比表面积高（30005000m2/m3）,8吋膜组件,4吋膜组件,3. 洁海瑞泉膜公司的优势,3. 洁海瑞泉膜公司的优势,近20名硕士的研发团队、专业的研发设施，免费分析、检测各类氨氮废水，提供预处理方案和技术 针对酸性或中性氨氮废水，采用熟石灰（400700元/吨）调节废水pH，可比采用NaOH（20003500元/吨）节省约2/3的药剂费 形成明确的企业预处理标准 - 料液澄清，无悬浮物，无饱和或近饱和盐等 - 不含油污、表面活性剂等，表面张力65mN/m,经济有效的预处理工艺,多样化的副产品,3. 洁海瑞泉膜公司的优势,硫酸铵的浓度比用传统气态膜法工艺高出

9、8-15个百分点,突出的节能效果,3. 洁海瑞泉膜公司的优势,处理1吨氨氮废水，气态膜法脱氨过程电耗1度！,3. 洁海瑞泉膜公司的优势,与传统脱氨过程的投资及运行成本对比,显著的经济优势,含氨废水的氨资源化回收 挥发性有机胺废水的胺脱除/回收 海水或浓海水中溴素提取 氰化物脱除/回收 从废水中脱除/回收二氧化碳、二氧化硫、硫化氢、氰化氢等酸性挥发性化合物 膜吸收：从气相脱除/回收酸性或碱性化合物，例如氨、胺、二氧化碳、二氧化硫、氧化氮、硫化氢、氰化氢、酚类等。,钢铁行业 化工行业 制药行业 有色冶金（包括稀土行业） 电镀行业 养殖业 垃圾渗滤液,3. 洁海瑞泉膜公司的技术优势,拓宽了气态膜法脱

10、氨技术应用领域,3. 洁海瑞泉膜公司的优势,2类 膜产品,3千m2 产研基地,6项 发明专利,28年 研究积淀,一体化服务,4. 工程案例,4.1 湖南衡阳某厂铅冶废水氨氮脱除,废水：氨氮浓度 350mg/L，处理量 200t/d。 处理效果：氨氮浓度8mg/L，副产物硫酸铵5%。,4. 工程案例,4.2 制药行业氨氮废水（石药集团丁醇废水氨氮回收）,一期废水： 氨氮浓度30007000mg/L， 含少量有机溶剂，处理量50t/d。 处理效果： 氨氮浓度100mg/L， 副产物硫酸铵30%。,二期废水： 氨氮浓度50006000mg/L， COD为34万mg/L，处理 量 180t/d。 处理

11、效果：氨氮浓度200mg/L，副产物硫酸铵25%。,4. 工程案例,4.3 天津长芦海晶集团浓海水膜法提溴,料液：中度卤水（约10B），溴含量70-110mg/L， 处理量 1200m3/d。 处理效果：溴素产量50t/a,4. 工程案例,4.4 垃圾渗滤液中氨氮的脱除,一期料液: 氨氮浓度 2500-3500mg/L，成分复杂， 有机物含量高，处理量10t/d 处理效果：氨氮脱除90%以上，达到后续生化要求,二期料液： 氨氮浓度约2500mg/L， 处理量80t/d。 处理效果： 氨氮浓度200mg/L， 副产物硫酸铵1520%。 项目执行中。,4.5 某炼厂高氨氮废水处理（项目执行中）,废

12、水：氨氮浓度 7000-13000mg/L，处理量200t/d； 处理效果：氨氮浓度15mg/L，副产物20%氨水。,4. 工程案例,4.6 深圳某线路板厂氨氮废水,铜氨络合废水氨氮脱除（项目执行中） 废水：氨氮浓度4000mg/L，含过渡金属离子， 处理量100t/d。 处理效果：氨氮浓度3mg/L，副产物氯化铵15%。,4. 工程案例,4.7 广东某电厂氨氮废水,脱硫脱硝废水一期项目（项目执行中） 电厂废水：氨氮浓度30000mg/L，处理量 60t/d。 处理效果：氨氮浓度5mg/L，副产物硫酸铵 40%,4.8 含盐含氨氮废水,河南某能源公司含盐含氨氮废水 废水：氨氮浓度 10000m

13、g/L，硫酸钠180g/L， 处理量2000t/d； 处理效果：氨氮浓度15mg/L，副产物18%氨水。,4. 工程案例,4.9 其它工程案例简介,4. 工程案例,天津海之凰科技有限公司氨氮废水 含氨20000 30000 mg/L，处理至15 mg/L； 目标产品：硫酸铵 一期规模：50t/d；二期规模：1500t/d ，设计筹备中,北京有色金属研究总院电池材料工艺氨氮废水 含氨25000 mg/L，处理至15 mg/L；目标产品：15%氨水 一期规模：30t/d，设计筹备中；二期规模： 3000t/d,江西江钨钴业有限公司氧化钴生产工艺氨氮废水 含氨3500 mg/L，处理至15 mg/L；目标产品：硫酸铵 一期规模：100t/d，设计筹备中,某制药有限公司制药车间多种工艺氨氮废水 含氨100-70000 mg/L，处理至15 mg/L；目标产品：硫酸铵 一期规模：100t/d，设计筹备中,某钨制品有限公司仲钨酸铵生产工艺氨氮废水 含氨10000 mg/L，处理至15 mg/L；目标产品：氯化铵 一期规模：1500t/d，设计筹备中,4.9 其它工程案例简介,4. 工程案例,5. 其它特种膜分离技术简介,特种纳滤技术：拆分浓盐水中SO42-和Ca2+ 用于含盐工业废水零排放处理、反渗透浓水和地下盐卤的浓缩