山東聊城魯西硝基復肥有限公司（簡(jiǎn)稱(chēng)公司）硝酸（27萬(wàn)t/a）和硝酸銨（40萬(wàn)t/a）生產(chǎn)采用天津華景化工新技術(shù)開(kāi)發(fā)有限公司雙加壓法硝酸生產(chǎn)工藝，將液氨蒸發(fā)為氣氨，氣氨經(jīng)氨過(guò)熱器加熱，過(guò)濾，與空氣混合后進(jìn)入氨氧化爐，在鉑網(wǎng)上進(jìn)行氧化反應，反應生成NOx，NOx氣體在塔中被H2O吸收生成硝酸，硝酸與氨中和生產(chǎn)硝酸銨。生成的硝酸w（NHO3）僅為60%，雖然與氨中和過(guò)程中蒸發(fā)掉一部分水，但是大部分水還是在硝酸銨中，w（NN4NO3）約為75%。復合肥生產(chǎn)需要高濃度的硝酸銨，要求硝酸銨濃縮至w（NH4NO3）≥99%。為滿(mǎn)足復合肥的生產(chǎn)要求，需要對低濃度的硝酸銨進(jìn)行蒸發(fā)濃縮，蒸發(fā)出的水蒸氣中w（NH4NO3）為0.1%～1.0%，無(wú)法對外排放，目前是經(jīng)冷凝后（含硝酸銨的廢水）再濃縮處理。本研究主要是探索反滲透技術(shù)在硝酸銨廢水濃縮中的應用。
1、硝酸銨廢水處理現狀
硝酸銨廢水無(wú)法對外直接排放，硝酸銨生產(chǎn)企業(yè)大多采用電滲析法處理此類(lèi)廢水，也有少數企業(yè)采用AB法（吸附-生物降解工藝）全回收處理工藝、電去離子等工藝，或者以上工藝相結合進(jìn)行處理，但是相關(guān)操作和維護都需要2人甚至更多。
硝酸銨廢水其實(shí)不是真正的廢水，而是含硝酸銨的純水。對硝酸銨進(jìn)行提濃，分離出的水可直接排放或回收利用，提取的硝酸銨含量較高的濃水回系統再回收。由于硝酸銨自身性質(zhì)的原因，若采用反滲透技術(shù)進(jìn)行此類(lèi)廢水處理，容易堵塞反滲透膜，使用反滲透技術(shù)對硝酸銨廢水進(jìn)行處理，國內暫無(wú)較好的案例。
2、反滲透技術(shù)處理硝酸銨廢水流程及特點(diǎn)
結合反滲透技術(shù)在水處理中的應用，以及反滲透技術(shù)無(wú)人操作和值守的特點(diǎn)，經(jīng)公司領(lǐng)導、技術(shù)人員反復論證，并針對其他企業(yè)使用反滲透技術(shù)存在的弊病，與北京頗爾過(guò)濾器有限公司進(jìn)行共同評審，確定了硝酸銨廢水的處理流程。
本工程反滲透膜過(guò)濾系統設計進(jìn)水規模為30m3/h，原水為硝酸銨廢水，采用三級、兩段反滲透系統進(jìn)行設計。系統廢水從儲水池被離心泵提升后，經(jīng)過(guò)T型過(guò)濾、盤(pán)式過(guò)濾、超濾系統過(guò)濾，去除小顆粒后進(jìn)入管道攪拌器，在管道攪拌器處投加硝酸或氨水，酸堿的投加量根據廢水的pH值進(jìn)行調節，調節pH值后的硝酸銨廢水進(jìn)入中間水池后，由泵提升至一級反滲透系統，一級反滲透的濃水經(jīng)過(guò)中間水箱后，進(jìn)入高壓反滲透單元。一級反滲透的產(chǎn)水進(jìn)入二級反滲透和三級反滲透系統過(guò)濾后，產(chǎn)水ρ（NH4+-N）小于6mg/L，可以直接排出或回用；二級反滲透的濃水和三級反滲透的濃水由于硝酸銨濃度仍然較低，直接回到一級反滲透前端，進(jìn)行合并處理。同時(shí)，一級反滲透濃水經(jīng)過(guò)高壓反滲透系統濃縮后可以將濃水的硝酸銨質(zhì)量分數提高到5%～10％。
硝酸銨廢水處理工藝流程見(jiàn)圖1。
該廢水處理系統的最大優(yōu)點(diǎn)是實(shí)現了無(wú)人值守，除需要定期清洗過(guò)濾器（主要過(guò)濾機械雜質(zhì)）外，其他全部實(shí)現自動(dòng)清洗。并且針對硝酸銨廢水中的硝化細菌影響超濾和反滲透運行情況，通過(guò)多次運行試驗和摸索，制定了超濾和反滲透清洗流程、周期及方法，解決了硝酸銨廢水堵塞反滲透膜造成處理能力降低的問(wèn)題。
3、生產(chǎn)中存在的問(wèn)題及處理方法
2014年10月反滲透系統正式投入運行，經(jīng)過(guò)近3個(gè)月的摸索，在北京頗爾過(guò)濾器有限公司和公司技術(shù)人員的共同努力下，系統正常運行。針對生產(chǎn)初期存在的問(wèn)題，對系統進(jìn)行了2次流程改造，并總結超濾系統及反滲透膜的清洗方法，徹底解決了反滲透技術(shù)應用在硝酸銨廢水處理中存在的問(wèn)題，并且對用于硝酸銨廢水處理的反滲透膜的清洗方法申請了專(zhuān)利。目前此裝置已正常運行近4年，應該可以實(shí)現5年穩定運行。
系統運行主要存在3個(gè)方面的難點(diǎn)，以下介紹存在問(wèn)題及解決方法。
1）機械雜質(zhì)堵塞
機械雜質(zhì)堵塞是反滲透技術(shù)的一個(gè)弊病，因硝酸銨廢水中含有氨態(tài)氮，不能像其他水處理濃水一樣排放，且反沖洗水也含有氨態(tài)氮，所有雜質(zhì)全部在系統內循環(huán)，時(shí)間久了系統內雜質(zhì)會(huì )越來(lái)越多，影響系統運行。
為解決此問(wèn)題，裝置在超濾系統前面增加了過(guò)濾盤(pán)式過(guò)濾器、T型過(guò)濾器，以及2級沉降，對硝酸銨廢水除利用原來(lái)的900m3沉降池進(jìn)行沉降外，另外增加50m3沉降池4個(gè)，運行2個(gè)備用2個(gè)，進(jìn)行沉降，清理系統的雜質(zhì)，達到系統運行穩定的目的。
2）硝酸銨廢水指標不穩定
硝酸銨蒸發(fā)系統運行不穩定時(shí)，廢水指標有時(shí)嚴重超標，并且非常不穩定，對反滲透的運行造成較大的威脅，并且對反滲透膜造成損傷。
為解決此問(wèn)題，首先增加2個(gè)容積100m3的廢水調節緩沖罐，穩定硝酸銨廢水的pH和鹽含量；其次對二級反滲透、三級反滲透濃水進(jìn)行改造，配置管道將濃水引入緩沖罐中進(jìn)行貯存，或引入原水池中再次進(jìn)行處理，可在最短時(shí)間內調整三級反滲透產(chǎn)出淡水至合格水平，不影響生產(chǎn)。
3）超濾膜和反滲透膜堵塞
超濾膜和反滲透膜堵塞，運行壽命不足1年。這個(gè)問(wèn)題是反滲透技術(shù)無(wú)法應用到硝酸銨廢水處理中的真正原因。
針對以上問(wèn)題，首先在設計階段，增加超濾和反滲透的反洗次數，延長(cháng)運行周期；其次增加反滲透中水的流速和流量，使水流速超過(guò)3m/s，減少水的自身結垢和雜質(zhì)集聚。
根據硝化細菌產(chǎn)生的成因，制定廢水的pH值指標，降低細菌生存環(huán)境的適宜性，大大延長(cháng)了反滲透的運行周期。
為徹底解決堵塞問(wèn)題，針對反滲透堵塞和堵塞后的清理進(jìn)行研究。硝酸銨廢水中含有一些雜質(zhì)，這些雜質(zhì)很容易粘附在反滲透系統上，堵塞反滲透系統的超濾膜和一級反滲透膜，且堵塞物質(zhì)的黏度大，采用常規的酸性清洗劑（鹽酸、硝酸、硫酸）及堿性清洗劑（燒堿、次氯酸鈉）等藥物進(jìn)行泡洗基本沒(méi)有效果，即使在藥物泡洗的基礎上再對堵塞物質(zhì)用水進(jìn)行沖洗，效果仍不明顯，處理后的反滲透系統只能維持1～2d，就重新回到堵塞的狀態(tài)。并且進(jìn)行藥物泡洗和沖洗處理每次需要12~24h，不僅成本高，費時(shí)費力，處理效果還不好，嚴重影響工廠(chǎng)的生產(chǎn)效率。
針對上述現有技術(shù)中存在的問(wèn)題，經(jīng)過(guò)分析硝基復合肥裝置處理的硝酸銨廢水的特性及與北京頗爾過(guò)濾器有限公司技術(shù)人員溝通后發(fā)現，導致堵塞物質(zhì)難以被清除的原因在于：硝酸銨廢水中的硝化菌類(lèi)在經(jīng)過(guò)反滲透水處理系統的超濾膜和一級反滲透膜時(shí)會(huì )粘附在超濾膜和一級反滲透膜上，堵塞超濾膜和一級反滲透膜。對此采用清洗、藥物泡洗、空氣快速分離、清水沖洗的方法，實(shí)現了超濾系統、反滲透系統每6個(gè)月以上清洗一次，即可滿(mǎn)足生產(chǎn)需求。
4、結束語(yǔ)
反滲透技術(shù)在硝酸銨廢水處理中的應用，是硝酸銨廢水處理中的一次嘗試，是一次成功的嘗試，雖然在運行的前2年系統運行不太正常，但是最終解決了硝酸銨廢水處理的瓶頸問(wèn)題，大大節省了人力和物力，并且裝置在第2年就真正實(shí)現了無(wú)人值守，同樣也說(shuō)明這套裝置應用的成功。（來(lái)源：山東聊城魯西硝基復肥有限公司）
