荷电膜技术在含硝废水处理中的应用

李志刚 张鲜苗 王丹 张治磊 张盼 张委 山东天维膜技术有限公司

一、前言

电极箔是铝电解电容器制造的关键原材料。由于电子产业迅速发展，尤其是通信产品、计算机、家电等整机产品市场的急剧扩大，对铝电极箔产业的发展起到了推波助澜的作用。同时由于铝电解电容器的小型化、高性能化、片式化的要求越来越迫切，对电极箔制造业也提出了更高的技术和质量要求。然而电极箔生产过程中经过电化学酸腐蚀，会产生大量的硫酸和硝酸废液，电极箔的生产速度越快则腐蚀线产生的废酸就越多，每条腐蚀线生产电极箔排出大约30%废硫酸，二段腐蚀排出大约2%硝酸。废酸中含有铝离子，如果含大量硫酸、硝酸和铝离子的酸性废液直接利用石灰乳一步中和至pH=7，会产生大量的石膏渣。不仅造成环境污染，而且造成资源浪费，经济效益低下，而且含氮废水达不到排放标准不能直接排放。

二、荷电膜技术处理含硝废水工艺

山东天维膜技术有限公司采用荷电膜技术（均相膜扩渗析+均相膜电渗析）对国内某电极箔厂化成车间产生的含硫酸、硝酸和铝离子废水进行处理，将硫酸和硝酸回收，残液进行后续处理达标排放。工程装置采用的是山东天维膜技术有限公司生产的TWDD-128-400A扩散渗析器和TWED-60-200S电渗析器。具体工艺流程图如图1所示。

图1 荷电膜技术处理含硝废水工艺流程图

三、荷电膜技术处理含硝废水结果讨论

荷电膜技术处理含硝废水结果如表1所示。通过均相膜扩散渗析能够将硫酸和铝体系中80%以上的游离酸进行回收，返回到原工艺补酸进行循环利用。回收硫酸可作为NO3-的置换液，从而将硝酸铝转换成硫酸铝，解决硝酸铝中和后氨氮排放不达标的问题。置换后的硝酸浓度为0.6mol/L，浓度较低，通过均相膜电渗析将硝酸浓度浓缩到1.3mol/L，从而解决了因冲洗离子交换树脂加入大量水得到稀硝酸体积增大的问题。同时，通过均相膜电渗析，淡水排出液总氮小于60mg/L，可以直接达标排放。通过硫酸置换出硝酸，硝酸的回收经济价值更高，节能减排的同时生产成本大大降低，每个月节省使用硝酸90%，每年节省采购硝酸近千万的费用。目前通过该整体工艺流程可实现企业节能降耗减排，氨氮废水达标排放，酸循环利用，经济效益显著。

表1 荷电膜技术处理含硝废水工程实验数据

四、结论

随着国家环保标准要求越来越高，企业生产产生的废水处理及环保治理上单独依靠一种技术是不能解决废水处理排放的问题，本文通过荷电膜技术（均相膜扩散渗析+均相膜电渗析）以及离子交换等多种膜集成技术将企业含氮的废水达标排放，并且将有用的酸回收循环利用，成功将多技术手段结合来解决企业环保处理问题。在高标准的环保形势下，将膜技术和其他多种处理方式组合是未来企业废水处理必须采取的一种解决途径。