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电渗析在氧化锆生产废水零排放中的应用

作者: 时间:2021-09-11 21:47:38 点击:



氧化锆是锆盐的重要碱性化工产品。由于氧化锆不活泼,具有高熔点、低电阻率、高折射率、低热膨胀系数等特点。因此,它已成为耐高温材料、耐火材料、陶瓷制品、人造金刚石等领域的重要原料。氧化锆的生产方法很多,如氧化锆热解法、胶体法、挤压法、浸渍法、水解法等。采用电熔法制备了工业耐火材料中的氧化锆。细陶瓷中稳定的氧化锆一般采用湿法制备。目前,制备氧化锆最成熟、最常用的方法是中和沉淀法。这些常用的氧化锆生产工艺都会加入氨水,生产过程中会产生氨氮废水。这些生产废水如果处理不当,不仅会对周边生态环境造成破坏和污染,而且废水中的有用资源无法回收利用,限制了企业的可持续发展。

我国废水中氨氮的去除方法很多,但反渗透、离子交换、断点氯化法和电化学法仅适用于低浓度氨氮的处理。高盐高氨氮废水成分复杂,毒性强,不能采用生物法、土壤灌溉法和低浓度氨氮处理法进行处理。针对高浓度氨氮的处理方法,有学者提出了钙镁磷酸盐沉淀法、空气吹脱法、汽提法和汽提蒸馏法,这些方法各有优缺点。比如钙镁磷酸盐沉淀法,虽然方法简单,只需要添加镁盐和磷酸盐,但由于磷污染物的引入,容易造成二次污染。气提、汽提工艺简单,效率稳定,投资少,但能耗高,处理费用高。汽提蒸馏法效率高,无二次污染,但处理条件难以精确控制。

在分析氧化锆生产现状和传统处理方法的基础上,根据企业的实际情况,本着经济、高效的原则,寻求一种更经济有效的工艺设计来处理该废水。响应国家零放电政策,回收废水中的有用资源。本文采用电渗析技术处理氧化锆生产过程中产生的含氨废水,并结合纳滤、反渗透和多效蒸发系统,设计了该工艺,实现了氧化锆生产废水的放电零排放。

电渗析原理简介

电渗析膜采用均质离子交换膜,包括阴离子交换膜(AM)和阳离子交换膜(CM)。由于离子交换膜的选择性透过性,阴离子膜只允许通过阴离子,阳离子膜只允许通过阳离子。如图1所示,电渗析器由负膜和正膜交替组装而成,由隔膜隔开,再由电极板、电极板和端板组成。负膜和正膜的交替单元称为膜对,它是电渗析器的基本单元。每个膜对形成一个浓缩室和一个淡化室,一个电渗析器由数百个这样的膜对组成。

电渗析在氧化锆生产废水零排放中的应用(图1)

电渗析的工作原理如图2所示。在直流电场作用下,阴离子和阳离子分别通过阴离子和阳离子膜迁移到相邻隔间的阳极和阴极。结果表明,海水淡化室内的溶液浓度降低,浓缩室内的溶液浓度相应增加,形成海水淡化溶液和浓缩液。

电渗析在氧化锆生产废水零排放中的应用(图2)

项目概况及工艺流程

本工程是某厂氧化锆生产氯化铵废水处理工程,系统工程水量为1350t/d,工程废水含盐量在2%左右。一是用盐酸和两级电渗析微调pH后,废水电导率达到4,000μ/s/cm,然后进入纳滤系统,纳滤水进入反渗透系统,纳滤浓水回流到电渗析系统;反渗透产生淡水回用,浓缩水进入纳滤系统;电渗析产生的浓缩水有一成以上进入蒸发系统产生固体。在此过程中,从废水中获得氯化铵产品,并将产出的水回用,从而实现废水的零放电。

本项目使用的电渗析仪为山东天威膜技术有限公司开发中心研制的TWED-60-200型电渗析仪。

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