專利名稱：氯化銨稀土廢水處理回收利用工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于環(huán)保技術(shù)領(lǐng)域，涉及以稀土冶煉廠氯化銨為主的廢水處理并回收有效物質(zhì)循環(huán)利用，尤其是一種氯化銨稀土廢水處理回收利用工藝。
背景技術(shù)：
氨氮是污染水體的重要污染物，水體中的氨氮含量超標(biāo)不僅破壞生態(tài)環(huán)境，還會對人類和動(dòng)植物的生存和健康造成極大的危害。稀土冶煉廠所排放的氯化銨廢水中含有高濃度的氯化銨，其濃度為排放標(biāo)準(zhǔn)要求的幾千倍以上。雖然可以采用多種方法予以處理，但目前通常采用的生物氧化法無法處理濃度高于0. 5g/L的氯化銨廢水，而吹脫汽提發(fā)需要化學(xué)藥劑調(diào)劑PH值，且吹脫后的銨鹽殘留物過高，仍有二次污染等問題。離子交換法可用于處理，但需要頻繁再生，于是大大提高了處理成本。許多廠家采用淡水沖稀發(fā)而是廢水達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，但這樣不僅使環(huán)境污染，且大量浪費(fèi)了水資源和銨鹽。蒸餾也在被采用以提取水而濃縮銨鹽，但蒸餾工藝需要大量的能量，且不可將廢水中的氯化銨分解并回收利用在稀土冶煉工藝中。以上所述工藝的共同點(diǎn)為處理能力低，處理效率低(多為批次處理)， 能源消耗大，資源再生利用率極低。除此之外，反滲透膜集成電滲析工藝的合成也曾被提出作為處理氨氮水污染的有效方案。然而，所提出的工藝流程和專利發(fā)明沒有將氨氮廢水所含物質(zhì)的復(fù)雜性充分考慮。 例如，在稀土冶煉后排放的氯化銨廢水中經(jīng)常含有水/油乳化物和其他懸浮物，而這些物質(zhì)會不僅縮短反滲透膜的水處理效率并會降低滲透膜的使用壽命。另外，由于反滲透膜工藝中要求很高的透膜壓力，這也意味著其對工藝中水泵的要求高并消耗更多的能源，電滲析技術(shù)同樣需要很高的能源，而且，處理后的氯化銨濃縮液中仍然含有其他元素，并不利于廢料回收再利用。通過檢索，尚未發(fā)現(xiàn)與本專利申請相同的公開專利文獻(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，提供一種處理效果好成本低廉且環(huán)保性能好的氯化銨稀土廢水處理回收利用工藝。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)目的的技術(shù)方案如下而且，所述DEP微濾及納濾的工作電壓交流200V、IOOkHz。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是1、本發(fā)明采用DEP進(jìn)行氯化銨廢水的完全回收利用，使稀土冶煉工藝排放的氯化銨廢水將被完全回收利用，實(shí)現(xiàn)零排放，低成本，低能耗。DEP沉降工藝提高了沉降的效率及工作范圍。在DEP微濾和DEP納濾中，介電電泳都被使用來強(qiáng)化膜的處理效率。與傳統(tǒng)的頻繁反沖洗需要高壓輸入清水的高能耗并且被迫停止膜過濾作用相比較，DEP微濾和DEP 納濾允許膜工作的連續(xù)性和高效性并且能耗低。煤油乳化物在其濃度被提高到可以通過 DEP-DEEP-BED微濾工藝而富積并回收用于稀土冶煉工藝中。采用納濾膜以達(dá)到選擇性分離氯化銨廢水將氯化銨中的氨離子和氯離子選擇性從廢水中分離并富積。與反滲透膜和電滲析處理工業(yè)廢水能耗比較，由于納濾膜所需的滲透壓低而降低了能源的需求和處理的成本。電解高濃度氯化銨溶液產(chǎn)生氯氣、氫氣、和氨水，氫氣和氯氣被輸入到氫氯燃料電池中以釋放電能部分補(bǔ)償整個(gè)分離回收工藝的電耗，同時(shí)在燃料電池的反應(yīng)后產(chǎn)生稀鹽酸，其與電解工藝中產(chǎn)生的氨水同被回收利用。2、本發(fā)明可采用連續(xù)工藝處理高濃度氯化銨廢水，可有效提高滲透膜處理的效率延長滲透膜使用時(shí)間以降低成本并提高處理效率，合理優(yōu)化使用滲透膜以降低能源消耗， 選擇性富積并分離廢水中有效成分，根據(jù)工業(yè)具體要求，適用廢水中有效成分制成所需化學(xué)物質(zhì)，利用工藝流程所產(chǎn)生的氣體制成燃料電池為工藝作為電能補(bǔ)充，模式化連續(xù)工藝可根據(jù)不同含量氯化銨及不同工業(yè)對回收利用成分的要求而優(yōu)化組成工藝流程。


圖1為本發(fā)明所涉及的DEP處理器結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明氯化銨廢水回收利用工藝圖。
具體實(shí)施例方式下面通過附圖對具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳述，以下實(shí)施例只是描述性的， 不是限定性的，不能以此限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。一種氯化銨稀土廢水處理回收利用工藝，具體步驟和工作條件如下(1)經(jīng)沉降處理后的懸濁液輸入到DEP微濾中，工作壓為1到2bar，以移出懸濁液中所含有的固體顆粒，濃縮液再次循環(huán)至沉降中，而處理后的無固體懸濁物的液體輸入至 DEP納濾組中；( 經(jīng)過多次循環(huán)后含有固體顆粒的濃縮的煤油乳化物將被輸入至DEP-DEEP-BED 微濾工藝處理而將煤油乳化物從懸濁液分離。DEP-DEEP-BED微濾工藝的工作原理與結(jié)構(gòu)與 DEP微濾相似，工作條件與DEP微濾相同，處理后的凈水輸入至DEP納濾組中；(3)在DEP納濾組中，無固體懸濁物的液體的氯化銨將被濃縮，從而將廢水中所含銨根離子移出，移去銨根離子的液體可用于工業(yè)用水，而氯化銨濃縮液將被輸入至電解槽， 納濾工作所需壓降為5到6bar ；(4)在電解槽中，氯化銨濃縮液通過電化學(xué)反應(yīng)而被電解，其電解電壓為2至3V， 電解電流密度為0. 3-lA/cm2。電解產(chǎn)生的氨水可為稀土冶煉使用，而產(chǎn)生的氯氣和氫氣可輸入燃料電池用于發(fā)電；根據(jù)不同的氯化銨濃度和電解處理量不同，參數(shù)也有所變化。(5)電解產(chǎn)生的氯氣和氫氣在經(jīng)過干燥處理后輸入至氫氣氯氣燃料電池，燃料電池產(chǎn)生的直流電經(jīng)過整流可并入電網(wǎng)提供補(bǔ)充電能，而燃料電池反應(yīng)生成的氯化氫可用于稀土冶煉。所有工藝無特殊說明都在常溫，常壓下工作，并無特定的其它工作條件要求。介電電泳(DEP)工作電壓交流200V IOOkHz。本發(fā)明的工作原理是氯化銨廢水首先經(jīng)過DEP沉降將直徑大于10微米固體微粒從廢水中分離。此沉降工藝通過介電電泳技術(shù)以增強(qiáng)其沉降效率及沉降處理范圍(即增大可處理微粒尺寸范圍至10微米)。參加圖1，通過電極1的不對稱電場而產(chǎn)生的介電電泳力增強(qiáng)了微粒向下運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能，以提高了沉降的效率及工作范圍。經(jīng)過沉降處理的廢水被輸入到DEP微濾工藝流程以移去廢水中所有固體懸浮物。 在這一環(huán)節(jié)中，介電電泳力的使用以減少滲透膜2由于固體和液體顆粒附著在膜上而導(dǎo)致的膜堵塞和過濾處理量下降的問題。尤其在稀土冶煉工藝中使用的煤油乳化物，仍然部分存在于廢水中。由于過濾所施加的高壓，這些乳化物中的煤油油滴非常容易堵住滲透膜膜孔而造成無法逆轉(zhuǎn)的膜堵塞現(xiàn)象。如此，滲透膜的使用壽命下降，過濾面積減少，處理量也相應(yīng)下降，從而造成處理成本的大大提高。由于煤油油滴在水中所表現(xiàn)出的陰性介電電泳性質(zhì)，而被介電電泳力向與滲透膜表面相反的方向運(yùn)動(dòng)，并順延水流方向而排出膜組件，于是解決了煤油乳化物所造成的上述問題。過濾產(chǎn)生的無固體懸浮物的廢水將被泵入下一個(gè)處理環(huán)節(jié)，而濃縮液將被循環(huán)會DEP沉降環(huán)節(jié)進(jìn)一步處理。由于煤油乳化物在原廢水中所含的濃度較低，在經(jīng)過一定的連續(xù)循環(huán)處理后，其濃度將被提高到可以通過DEP-DEEP-BED 微濾工藝而富積并回收用于稀土冶煉工藝中。而經(jīng)過DEP-DEEP-BED微濾工藝處理過的無固體懸浮物的廢水將與DEP微濾工藝中產(chǎn)生的同樣廢水一同泵入下一個(gè)處理環(huán)節(jié)多重 DEP納濾工藝。由于原廢水中所含的氯化銨比達(dá)標(biāo)值高出幾千倍(約4000)，所以采用多重DEP納濾工藝以使氯化銨溶液高度濃縮同時(shí)將廢水中的氯化銨濃度達(dá)標(biāo)以便稀土冶煉工藝中循環(huán)使用。在這里采用納濾膜以達(dá)到選擇性分離的目的。由于納濾膜的膜孔僅允許一價(jià)離子通過，如此可以將氯化銨中的氨離子和氯離子選擇性從廢水中分離并富積。另外，與反滲透膜和電滲析處理工業(yè)廢水所需的能源比較，由于納濾膜所需的滲透壓低而降低了能源的需求和處理的成本。在常規(guī)的納濾膜分離工藝中，由于納濾膜兩側(cè)的濃度差而產(chǎn)生的結(jié)晶和結(jié)垢會將納濾膜的膜孔堵塞，所以，介電電泳力被采用來移除可能會附著在膜上或甚至于膜孔內(nèi)的晶體微粒，以確保納濾膜的實(shí)際工作面積和處理效率。在DEP微濾和DEP納濾中， 介電電泳都被使用來強(qiáng)化膜的處理效率。與傳統(tǒng)的頻繁反沖洗需要高壓輸入清水的高能耗并且被迫停止膜過濾作用相比較，DEP微濾和DEP納濾允許膜工作的連續(xù)性和高效性并且能耗低。在上述的廢水處理工藝后所產(chǎn)生的高濃度氯化銨溶液將被輸入到電解池。在電解池中，由于電化學(xué)的作用在陽極產(chǎn)生氯氣，而在陰極產(chǎn)生氨氣和氫氣的混合氣。由于氨氣在水中會迅速與水中的氫氧根離子反應(yīng)而形成氨水，所以電解氯化銨將會產(chǎn)生三種產(chǎn)品氫氣，氨水，和氯氣。氫氣和氯氣被輸入到氫氯燃料電池中以釋放電能部分補(bǔ)償整個(gè)分離回收工藝的電耗，同時(shí)在燃料電池的反應(yīng)后產(chǎn)生稀鹽酸，其與電解工藝中產(chǎn)生的氨水同是稀土冶煉工藝不可或缺的原料。如此，所有從稀土冶煉工藝排放的氯化銨廢水將被完全回收利用，實(shí)現(xiàn)零排放，低成本，低能耗。下面說明一下涉及本發(fā)明的微濾及納濾技術(shù)。微濾用于液固分離，將懸濁液中的微粒移出以獲取無懸浮固相的液體。在常規(guī)微濾中，由于使用于微濾中的高滲透壓，微粒將很容易附著在滲透膜上或者滯留在滲透膜孔中，從而造成凈水生產(chǎn)產(chǎn)量下降，分離效率降低，滲透膜的工作壽命減少等結(jié)果。因此，常規(guī)微濾工藝使用高頻高壓反沖洗以將附著在滲透膜上的微粒移出的方法來延長滲透膜的使用壽命。然而，在使用反沖洗時(shí)，微濾工藝必須停止，所以，盡管反沖洗可以在某種程度提高滲透膜的工作時(shí)間，但并無法保持分離效率及凈水的生產(chǎn)產(chǎn)量。另外，反沖洗所需的高壓泵耗費(fèi)很大的電量，從而提高了微濾工藝的操作成本。類似的，納濾工藝中，由于在滲透膜兩端的高濃度差，從而造成所處理液體中所含鹽的瞬間濃度提高，由于在一定的環(huán)境條件下，該鹽在水中的溶解度是一定的，所以該鹽的結(jié)晶體將會析出并會附著在滲透膜上或者滯留在滲透膜孔中。隨著更多的鹽液的輸入，于是該鹽得結(jié)晶體會逐步長大從而將膜孔堵塞。這樣不僅減少了納濾膜的工作面積從而降低分離效率，生產(chǎn)量的下降，而且如不處理將會將整個(gè)納濾工藝停滯而無法工作。同樣的反沖洗方法經(jīng)常被采用來沖洗膜孔。其弊端如上所示。另外，工業(yè)上也經(jīng)常采用加入化學(xué)藥劑來移出相關(guān)鹽份以減少這種情況的發(fā)生，然而如此處理不僅提高了納濾的操作成本，而且加入的藥劑將需要其它的工藝來配合并且經(jīng)常會對納濾膜產(chǎn)生損害，以及可能造成環(huán)境的污染。本發(fā)明所涉及的DEP微濾和納濾是使用作用在微粒上的介電電泳力使微?；螓}結(jié)晶體在靠近滲透膜之前被移離滲透膜從而達(dá)到無堵膜現(xiàn)象的發(fā)生。其結(jié)構(gòu)是叉指電極安裝在滲透膜下方，由于微粒受到的陰性介電電泳力的作用而被推離電極表面，而被水流帶走從而達(dá)到微粒無法靠近滲透膜的作用。如此結(jié)構(gòu)可以保證微濾和納濾持續(xù)工作，無堵膜現(xiàn)象發(fā)生，提高滲透膜的工作效率和使用壽命。
權(quán)利要求
1.一種氯化銨稀土廢水處理回收利用工藝，其特征在于步驟如下(1)經(jīng)沉降處理后的懸濁液輸入到DEP微濾中，工作壓為1到2bar，移出懸濁液中所含有的固體顆粒，濃縮液再次循環(huán)至沉降中，處理后的無固體懸濁物的液體輸入至DEP納濾組中；(2)經(jīng)過多次循環(huán)后含有固體顆粒的濃縮的煤油乳化物被輸入至DEP-DEEP-BED微濾工藝處理而將煤油乳化物從懸濁液分離，處理后的凈水輸入至DEP納濾組中；(3)在DEP納濾組中，無固體懸濁物的液體的氯化銨被濃縮，從而將廢水中所含銨根離子移出，移去銨根離子的液體用于工業(yè)用水，氯化銨濃縮液將被輸入至電解槽，納濾工作所需壓降為5到m^ar ；(4)在電解槽中，氯化銨濃縮液通過電化學(xué)反應(yīng)而被電解，其電解電壓為2至3V，電解電流密度為0. 3-lA/cm2,電解產(chǎn)生的氨水為稀土冶煉使用，產(chǎn)生的氯氣和氫氣輸入燃料電池用于發(fā)電；(5)電解產(chǎn)生的氯氣和氫氣在經(jīng)過干燥處理后輸入至氫氣氯氣燃料電池，燃料電池產(chǎn)生的直流電經(jīng)過整流并入電網(wǎng)提供補(bǔ)充電能，燃料電池反應(yīng)生成的氯化氫用于稀土冶煉。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氯化銨稀土廢水處理回收利用工藝，其特征在于所述DEP 微濾及納濾的工作電壓交流200V、IOOkHz。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種氯化銨稀土廢水處理回收利用工藝，采用DEP進(jìn)行氯化銨廢水的完全回收利用，使稀土冶煉工藝排放的氯化銨廢水將被完全回收利用，在DEP微濾和DEP納濾中，介電電泳都被使用來強(qiáng)化膜的處理效率，與傳統(tǒng)的頻繁反沖洗需要高壓輸入清水的高能耗并且被迫停止膜過濾作用相比較，DEP微濾和DEP納濾允許膜工作的連續(xù)性和高效性并且能耗低。采用納濾膜以達(dá)到選擇性分離氯化銨廢水將氯化銨中的氨離子和氯離子選擇性從廢水中分離并富積。與反滲透膜和電滲析處理工業(yè)廢水能耗比較，由于納濾膜所需的滲透壓低而降低了能源的需求和處理的成本。電解高濃度氯化銨溶液產(chǎn)生氯氣、氫氣和氨水，氫氣和氯氣被輸入到氫氯燃料電池中以釋放電能部分補(bǔ)償整個(gè)分離回收工藝的電耗，同時(shí)在燃料電池的反應(yīng)后產(chǎn)生稀鹽酸，其與電解工藝中產(chǎn)生的氨水同被回收利用。
文檔編號C02F1/469GK102260000SQ20111020719
公開日2011年11月30日 申請日期2011年7月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月22日
發(fā)明者杜飛, 王冰 申請人:內(nèi)蒙古介電電泳應(yīng)用技術(shù)研究院