氧化鋯是重要的鋯鹽基礎(chǔ)化工產(chǎn)品，由于氧化鋯性質(zhì)不活潑，具有高熔點、低電阻率、高折射率和低熱膨脹系數(shù)的特性，因此它成為了耐高溫材料、耐火材料、陶瓷制品和人造鉆石等領(lǐng)域的重要原料。氧化鋯生產(chǎn)方法較多，如：氯氧化鋯熱解法、膠體法、擠壓法、浸漬法、水解法等等。工業(yè)耐火材料中氧化鋯多用電熔融法制得，在精細(xì)陶瓷中穩(wěn)定的氧化鋯一般采用濕法工藝制取，目前最成熟和常用的是中和沉淀法制取氧化鋯。這些常用的氧化鋯制取工藝中會有氨水的加入，生產(chǎn)流程中會產(chǎn)生氨氮廢水，若這些生產(chǎn)廢水處理不當(dāng)，不但對周圍生態(tài)環(huán)境造成破壞和污染，而且廢水中的有用資源得不到循環(huán)利用，限制了企業(yè)的可持續(xù)性發(fā)展。
國內(nèi)對于廢水中氨氮的去除方法較多，反滲透、離子交換法、折點加氯法和電化學(xué)處理法只適用于低濃度氨氮的處理。高鹽高濃度氨氮廢水成分復(fù)雜，毒性強(qiáng)，不能采用生物法，土壤灌溉法和低濃度氨氮的處理方法。針對高濃度氨氮處理方法有研究學(xué)者提出了磷酸鈣鎂沉淀法、空氣吹脫法、汽提法和汽提蒸餾法，而這些方法各有優(yōu)缺點。如磷酸鈣鎂沉淀法，雖然方法簡單，只需加入鎂鹽和磷酸鹽，但由于磷污染物的引入，容易造成二次污染?？諝獯得摲ê推岱?，其工藝簡單，效率穩(wěn)定，投資較低，但能耗大，處理成本高。汽提精餾法，效率高，無二次污染，但處理條件較難精確控制。
針對以上氧化鋯生產(chǎn)現(xiàn)狀和傳統(tǒng)處理方法的分析，為此，需要從企業(yè)的實際情況出發(fā)，本著經(jīng)濟(jì)、有效的原則，尋求一種更加經(jīng)濟(jì)有效的工藝設(shè)計處理此廢水，以響應(yīng)國家的零排放政策并回收利用廢水中的有用資源。本文采用電滲析法對氧化鋯生產(chǎn)過程產(chǎn)生的含氨廢水進(jìn)行處理，并結(jié)合納濾、反滲透和多效蒸發(fā)系統(tǒng)，進(jìn)行工藝設(shè)計，最終實現(xiàn)氧化鋯生產(chǎn)廢水零排放。
一、電滲析原理簡介
電滲析膜采用均相離子交換膜，包括包括陰離子交換膜(AM，簡稱陰膜)和陽離子交換膜(CM，簡稱陽膜)兩種，由于離子交換膜的選擇透過性，陰膜只允許透過陰離子，陽膜只允許透過陽離子。如圖1所示，電滲析器由陰膜和陽膜交替地組裝在一起，由隔板分開，再配以電極板、極板和端板組成。一張陰膜和一張陽膜這樣一個交替單元稱為一個膜對，是電滲析器工作的基本單元，每個膜對構(gòu)成一個濃縮室一個淡化室，一臺電滲析器由數(shù)百個這樣的膜對組成。
電滲析工作原理如圖2所示，在直流電場下，陰離子向陽極方向遷移，陽離子向陰極方向遷移，分別透過陰、陽膜遷移到相鄰隔室中去。結(jié)果是淡室中的溶液濃度降低，濃室中的溶液濃度相應(yīng)升高，從而形成了淡化液與濃縮液。
二、項目概況及工藝流程
本項目為某廠生產(chǎn)氧化鋯所產(chǎn)生的氯化銨廢水處理項目，系統(tǒng)工程水量為1350t/d。該項目廢水中含鹽量為2%左右，首先經(jīng)鹽酸微調(diào)pH，經(jīng)過兩級電滲析后，廢水電導(dǎo)率達(dá)到4000μs/cm，然后進(jìn)入納濾系統(tǒng)，納濾產(chǎn)水進(jìn)入反滲透系統(tǒng)，納濾濃水回到電滲析系統(tǒng);反滲透產(chǎn)出淡水回用，濃水進(jìn)入納濾系統(tǒng);電滲析產(chǎn)出的10%以上濃水進(jìn)入蒸發(fā)系統(tǒng)，產(chǎn)出固體氯化銨。該工藝過程從廢水中得到了氯化銨產(chǎn)品，產(chǎn)水回用，從而做到了廢水零排放。
項目所用電滲析器為山東天維膜技術(shù)有限公司開發(fā)中心研制的TWED-60-200電滲析器，本文主要對該工藝中電滲析系統(tǒng)進(jìn)行介紹。
工藝流程圖如下：
本項目中電滲析系統(tǒng)采用二級電滲析工藝，使得濃水達(dá)到多效蒸發(fā)濃度，濃水得到固體產(chǎn)品，淡水達(dá)到納濾進(jìn)水要求，納濾淡水再經(jīng)二級反滲透使產(chǎn)水回用。該電滲析系統(tǒng)設(shè)計為全自動控制，設(shè)定程序進(jìn)行自動化沖洗、自動倒極和自動化學(xué)清洗，沖洗水回到電滲析濃水池，系統(tǒng)還配制了離線化學(xué)清洗系統(tǒng)，該工藝操作簡單方便。
三、結(jié)果分析
離子交換膜是電滲析器的核心配件，本項目電滲析系統(tǒng)采用的陰離子交換膜(TWEDAIS)和陽離子交換膜(TWEDCIS)均由山東天維膜技術(shù)有限公司研制，離子交換膜的主要參數(shù)如表1所示。
本文對該項目電滲析系統(tǒng)設(shè)備連續(xù)運行中的電流、電壓、電導(dǎo)率、能耗、產(chǎn)水率等參數(shù)做了記錄，電滲析淡水可達(dá)到納濾進(jìn)水要求，電導(dǎo)率4000μS/cm左右，濃水濃度可達(dá)到10%以上蒸發(fā)得到氯化銨固體產(chǎn)品。本氧化鋯廢水零排放項目電滲析系統(tǒng)運行參數(shù)如下所示。
四、結(jié)論及展望
本文采用電滲析系統(tǒng)作為主工藝單元，結(jié)合納濾、反滲透和多效蒸發(fā)系統(tǒng)，成功的將氧化鋯生產(chǎn)廢水中的氯化銨轉(zhuǎn)化為了固體氯化銨產(chǎn)品，而且得到的淡水進(jìn)行了回用，這一過程實現(xiàn)了廢水資源化利用，做到了廢水零排放。整個工藝流程能耗低、占地面積小，操作簡單方便，為企業(yè)解決了廢水處理難題，減輕了企業(yè)對環(huán)境的壓力，產(chǎn)水再利用，為企業(yè)節(jié)省了生產(chǎn)用水，大大降低了企業(yè)生產(chǎn)成本，實現(xiàn)了清潔生產(chǎn)和廢水資源化。( >
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