氯化铵废水的现行处理技术分析

康为清　郭鹏飞　冯佳肴　韩锐暄

摘要：氯化铵废水来源多，危害大，其处理是一项难度较大的工作。如果没有采取合理措施处理，直接排放，势必会破坏环境，造成巨大危害。目前我国氯化铵废水量不断增多，这加大了氯化铵废水处理难度和经济投入，如果未采取合理技术处理，将会对生态环境造成严重破坏，可见，加强对氯化铵废水处理技术的探讨意义重大。以氯化铵废水的危害性作为切入点，分析了影响氯化铵废水处理的主要因素，最终对氯化铵废水处理常用的技术进行了总结，希望文中内容对相关工作人员可以有所帮助，降低氯化铵废水的危害。

关键词：氯化铵废水  电渗析  膜分离  氯离子

Analysis of Current Treatment Technology for Ammonium Chloride Wastewater

KANG Weiqing  GUO Pengfei  FENG Jiayao  HAN Ruixuan

（China Qiyuan Engineering Corporation， Xi'an， Shaanxi Province， 710018 China）

Abstract： Ammonium chloride wastewater has many sources and great harm， so its treatment is a difficult work. If no reasonable measures are taken to deal with it and directly discharge it， it is bound to damage the environment and cause great harm. At present， the amount of ammonium chloride wastewater in China is increasing， which increases the difficulty and economic investment of ammonium chloride wastewater treatment. If reasonable technology is not taken to deal with it， it will cause serious damage to the ecological environment， so it can be seen that it is of great significance to strengthen the discussion on ammonium chloride wastewater treatment technology. This paper takes the harm of ammonium chloride wastewater as the starting point， analyzes the main factors affecting the treatment of ammonium chloride wastewater， and finally summarizes the commonly-used techniques in the treatment of ammonium chloride wastewater， hoping that the content in this paper can be helpful to the relevant staff to reduce the harm of ammonium chloride wastewater.

Key Words： Ammonium chloride wastewater; Electrodialysis; Membrane separation; Chloride ion

水污染会影响人们生活质量，工业废水是废水的主要来源，占比大，而且逐年呈上升趋势。为了改善水环境，避免大量氯化铵废水破坏生态环境，需要从实际情况入手，加强对氯化铵废水处理技术的探讨。

1 氯化铵废水的危害性

氯化铵废水主要来自稀土生产和化肥工业生产作业，通过对氯化铵废水进行分析可以发现，其中存在大量氯离子和氨氮离子，如果直接排放，势必会对环境造成污染，具体污染主要体现在以下几个方面。

1.1 改变土壤酸碱性

排放氯化铵废水，会导致土壤内氯离子含量不断增多，而氯离子的增多，会导致土壤酸性提高，致使土壤内颗粒构成发生改变，降低土壤pH值。通过对我国农业的发展情况进行分析来看，玉米、小麦、水稻等多种农作物在生长过程中对氯离子都十分敏感，如果土壤内氯离子含量过高，将会降低农作物产量，情况严重时会发生绝产现象^[1]。氯化铵是一种强酸弱碱盐，随着土壤内氯化铵含量的升高，土壤pH值降低，会对种植在土壤上的农作物生长及最终产量，造成不良影响。

1.2 污染水源

若氯化铵废水未经处理达标直接排放，随着时间推移，氯化铵进入地下后，进而流入周围河流和经层地下水。氯化铵废水内含有大量N元素，藻类生物和植株会由于水体内含有丰富N元素而快速繁殖，导致水体内氧气快速减少，水体溶解氧平衡被打破，致使水体内生物大量死亡。此外，氯化铵废水也会污染地下水，破坏饮用水源，危及人们身体健康^[2]。

1.3 腐蚀建筑

排放氯化铵废水对建筑工程会造成一定危害，这主要是由于氯化铵废水会腐蚀混凝土，遭受腐蚀的建筑工程會出现孔洞，破坏建筑工程外观，蚀锈建筑物基础，降低建筑工程结构稳定性。氯离子具有很强渗透性，其顺着混凝土表面进入内部，会腐蚀钢筋。

1.4 危害人体健康

氯化铵废水中的氨氮在水中受微生物影响，最终会转变为硝态氮和亚硝态氮，一旦进入人体，轻则会引起高铁血红蛋白病，情况严重时会引起致癌、致突变、致畸等，对人健康会产生巨大危害。

2 影响氯化铵废水处理的主要因素

2.1 时间因素

处理氯化铵废水期间，无论采取何种处理技术，从理论上来说，处理时间越长，处理效果越好。但是从实际情况来看，需要综合考虑经济效益和效率，在实际处理时，要尽量缩短氯化铵废水时间。进行氯化铵废水处理时，要全面结合不同处理技术特点绘制处理氯化铵废水时间与氯离子浓度曲线，分析确定最佳处理时间^[3]。具体处理时，初步处理时间可以通过6 0min、120 min、180 min等等确定，然后利用内插法，缩短氯化铵废水处理时间，最终确定最佳处理时间，在保证处理效果能够达到要求基础上，提高处理效率和经济效益。

2.2温度因素

水温和环境温度都会对氯化铵废水处理效果造成影响。通常来说，氯化铵废水处理时，水温不宜过高，这主要是由于过高水温会加大能量消耗量，降低经济效益，且铵离子在一定温度下会少量分解为氨气。从我国氯化铵废水处理情况来看，多数企业都会选择在10～40 ℃开展处理作业。针对处理温度来说，应当按照氯化铵废水体积、浓度等各项参数，完成筛选工作。开展氯化铵废水处理前，要确定氯离子浓度，氯化铵废水处理温度随着氯化铵废水浓度增高而升高，提高处理效率，改善处理效果^[4]。因此，应当绘制氯化铵废水氯离子去除率和处理温度曲线图，做好定量化记录，完成相应分析工作。

2.3压力因素

若在氯化铵废水处理时采用膜分离技术，为了提高处理效果，压力应当控制在0.2～0.8 MPa之间。膜分离技术利用高分子分离膜的化学和物理性质，可以选擇性通过不同离子。具体处理时，可以通过试验对比方式，测试不同处理压力，绘制不同处理压力下处理氯离子浓度曲线图，确认氯化铵废水处理参数，明确最佳处理压力^[5]。

3 氯化铵废水处理常用的技术

3.1 电渗析技术的应用

电渗析技术在具体应用过程中就是在直流电场作用下，利用电位差产生的推动力，依据离子交换膜选择透过性，从溶液中将电解质分离出来，完成对溶液的处理，实现溶液淡化、精制、钝化，完成氯化铵废水处理。经过较长时间的应用，目前电渗析技术已经十分成熟，该项技术已经被广泛应用在工业废水处理中。而且随着人们对该项技术研究的深入，应用范围不断扩大。同时，电渗析组合工艺的出现与应用，为电渗析技术的发展带来了新前景。在氯化铵废水处理中，采用电渗析技术，能够浓缩氯离子，最终达到处理氯化铵废水目的。

通过对以往工作经验进行总结可以确定，在进行废水中的氯化铵处理时，采用电渗析技术，能够使原质量分数为6%的氯化铵提高到13%，这能够大幅度降低处理后废水中氯化铵含量，减小氯化铵废水对生态环境的破坏。

需要注意的是，采取电渗析技术处理氯化铵废水时，难以准确把握处理期间的各项参数，控制起来难度较大，参数控制不合理，会影响处理效果^[6]。例如：实际处理工作开展时，难以获取最佳电流强度，难以确定最佳运行参数，这都会对氯化铵废水处理效果造成影响。流量、电流强度、进口浓度对于氯化铵废水处理效果的影响控制起来难度较大。从实际情况来看，处理流量小，会导致处理费用大幅度升高，经济性差，而当流量过大时，具体处理效果相对较差。在选择电流强度和进口浓度时，为了提高氯化铵废水处理效果，应当尽量让进口浓度保持稳定状态，避免进口浓度发生波动，否则可能导致氯化铵废水处理效果不达标。电流强度的选择一般采用经验值，通常来说采用强度在70 A左右电流。

未来人们在采用电渗析技术进行氯化铵废水处理时，需要进一步加强对电渗析技术探讨，分析影响氯化铵废水处理效果各项参数，探索平衡点，提高电渗析技术的经济性和有效性，通过对电渗析技术的合理应用，做好氯化铵废水处理工作。

3.2 蒸汽机械再压缩（MVR）技术与双效蒸发系统的应用

3.2.1 系统概述

蒸汽机械再压缩技术（Mechanical Vapor Recompression，MVR），其原理是通过对高能效蒸汽压缩机对蒸发器产生的二次蒸汽进行压缩，将电能转变为热能，通过这一方式能够大幅度提高蒸汽的焓。二次蒸汽热能在提高后，被输送到蒸发器内，进一步加热产生二次蒸汽，可以循环采用二次蒸汽具有的热能。当系统稳定运行时，不需要从外部加入生蒸汽，这可以充分利用二次蒸汽潜热，可以达到节约能源作用。

在氯化铵废水处理期间，采取双效强制循环蒸发器，利用二效同时蒸发，能够充分利用二次蒸汽，采取这一方式处理，一方面能够降低能耗，另一方面也可以减少供热设施建设的投资。氯化铵废水处理中采用的双效强制蒸发器，通过外部方式进行加热处理，采用强制循环与真空负压方式，浓缩比重大、蒸发速度快^[7]。

在工业生产期间产生的氯化铵废水内会含有不同类型的有机物，含量大，在进行蒸发浓缩期间，受氯化铵废水内不同组分、周围因素影响，可能会产生新的有机物，而且由于这些有机分子往往质量大，粘度高，会导致蒸发浓缩期间，蒸发温度不断提高。

在氯化铵废水处理期间，若单独应用MVR开展蒸发浓缩作业，实际作业开展时，需要采用2台，甚至多台压缩机，采取串联方式应用，而这不仅提高氯化铵废水处理过程电量消耗，而且还会提高设备建设投资成本。若只应用双效蒸发工艺，在进行氯化铵废水处理时，蒸发时间长、消耗蒸汽量大，产生的有机物会增多，溶液黏度会加大，这也提高分离氯化铵难度，后续处理作业开展时，也面临着较大困难。

因此，采用MVR与双效蒸发相结合，先采用MVR对废水进行蒸发浓缩，再采用双效强制循环蒸发器进行结晶除盐，从而使上述问题得到解决。相比于双效蒸发，MVR在运行期间不会消耗蒸汽，但会提高电量消耗量。当废水在MVR中浓缩至一定浓度，为避免蒸发温度上升导致MVR电耗和设备费用增加，将浓缩后废水转移至双效蒸发继续处理，因双效蒸发采用真空负压，蒸发温度上升对其能耗影响要低于MVR。同时由于废水已经得到提前浓缩，双效蒸发设备的处理能力可降低，从而减少设备投资。在这一组合工艺下，不仅可以降低氯化铵废水处理的运行成本，而且也能够大幅度减少配套蒸汽供热装置的规模，一举两得。采取上述方式进行氯化铵废水处理作业，产生的剩余物较少，这为后期无害化处理营造了良好条件^[8]。

3.2.2 工艺流程

温度在95～105 ℃的氯化铵废水进入MVR系统中，在MVR系统，通过换热、蒸发、分离等各项操作，蒸发出一部分水分，从而使物流可以处于饱和状态，析出一定量结晶。物流进入结晶器内，在结晶器内随着温度降低，晶体颗粒会不断加大，再进入离心机固液分离。完成分离处理后，氯化铵可以再次利用，具有一定经济效益，而母液会进入双蒸发系统，通过加热处理，能够蒸发出一定水分，待物流达到要求后，将物流输入离心机，利用离心机处理，从而实现固液分离。分离出的固体氯化铵可以出售，而液体则进入下一道工序，采取无害方式处理，具体处理作业的工艺流程如图1所示。

3.3 反渗透膜分离技术

反渗透膜技术目前被广泛应用于处理工业废水、制备纯水、淡化海水等多个方面，而随着人们对该项技术应用的深入，该项技术越发成熟。现阶段，以高分子分离膜作为代表的膜分离技术，其作为一种新型流体分离单元操作，近十年来取得了不错的效果。我国在反渗透领域的研究与国外发达国家相比相距并不大，但是，从整体情况来看，受基础工业条件和原材料约束，导致所生产膜元件性能差，生产成本低，整体发展速度相对缓慢。反渗透膜技术在具体应用时，就是将两種浓度不同的溶液放置在膜两侧，在溶液浓度较高一侧给予一个大于渗透压的外压，此时会发生渗透逆行现象，水分子会从高浓度一侧通过膜进入低浓度一侧，这会导致高浓度溶液的浓度变得更高，从而分离溶液内溶质与水分。

在氯化铵废水处理采用反渗透膜技术，主要应用在生产碳酸钾化肥生产作业期间产生的氯化铵废水中。针对浓度一定的氯化铵废水来说，在运行时间相同情况下，随着操作压力加大，氯化铵废水脱盐率会提高，而且会增加产水率。针对浓度不同的氯化铵废水来说，采用反渗透膜技术进行处理，脱盐率通常都可以超过97%。但是实际处理期间，产水率会发生较大程度变化，最低产水率仅有8.88%，而最高产水率则可以达到40.33%。在氯化铵废水处理期间，采取反渗透膜处理技术，如果氯化铵废水质量浓度未达到60 g/L，从技术来说是可行的，针对质量浓度低于0.3 g/L的氯化铵溶液，在对其进行处理时，可以采用低压反渗透浓缩，经处理后得到的软水，可以循环应用。对于质量浓度为5 g/L的氯化铵溶液，在处理时可以采取中压反渗透浓缩。氯化铵废水处理后，可以排放，但是无法作为软水应用。针对质量浓度为30 g/L的氯化铵溶液，在对其进行处理时，可以利用高压反渗透浓缩方式，使其质量浓度提高到60 g/L，如果继续浓缩，则需要进一步提高压力，会消耗大量能量，经济效益差。

由此可见，采用反渗透膜技术进行氯化铵废水处理时，如果氯化铵浓度较低，则可以取得较高经济效益，而如果浓度较高，采取反渗透膜技术处理，由于消耗的能量大，成本高，应用效果相对较差，不宜使用。同时，需要相关工作人员注意的是，反渗透膜组件在投入应用后，长时间运行，会遭受污染，难以冲洗。例如：在膜组件上会聚集有机物和微量盐分结垢，这会破坏膜组件性能，会影响氯化铵废水处理效果。因此，在实际作业开展时，要采用化学药品清洗，使反渗透膜组件性能得以恢复，这会提高生产成本。期待未来人们在采用反渗透膜技术时，加强对膜材料开发，研发耐污染、高效率的膜，使其更加适合应用在氯化铵废水处理作业中。

4 结语

氯化铵废水危害巨大，为了减小氯化铵废水的危害性，相关领域技术人员应当加强对氯化铵废水处理技术的分析，通过对合理技术的应用，能够提高处理效率，保证经过处理后的氯化铵废水能够达到排放标准，避免由于排放氯化铵废水而对生态环境造成严重污染。本次分析主要以现有氯化铵废水处理技术为基础进行探讨，实际探讨受经济性等因素的影响较大，这也影响氯化铵废水处理技术应用效果的关键，在未来研究期间，需要提高对经济性、技术先进性的探讨，能否研究出高性能、去污能力强的膜材料，也是相关工作人员需要重点探讨等内容，只有不断分析，总结工作经验，才能保证最终采用保证采用的氯化铵废水处理技术能够达到应用要求。

参考文献

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