本发明涉及一种用于废水处理的管式气态膜制备方法及脱氮工艺，属于废水脱氮处理。
背景技术：
1、氨吹脱(汽提)法、鸟粪石法和气态膜法等物理脱氮技术进行废水氨氮资源回收应用，已有不少应用案例，一方面可将nh3-n从废水中分离提取并转化成为可利用的铵盐资源，另一方面降低废水中的nh3-n含量，调节c/n比，更有利于后续生物处理。氨吹脱(汽提)法对废水中nh3-n去除效果较优，但气液比与能耗偏高，且氨吹脱塔或汽提塔内壁结垢问题较为突出；鸟粪石法的优点在于反应过程简单迅速、氨氮去除效果较佳以及鸟粪石副产物的经济价值较高，但对于缺乏磷、镁元素的废水，需投加大量的镁盐和磷酸盐，因而成本较高。
2、气态膜法(gas-permeable membrane(gpm)process)利用微孔疏水膜将含氨氮料液与酸性吸收液隔离并分置膜的两侧，提高料液ph使得离子态nh4+转变成为游离的气态nh3，并在传质推动力(主要是膜两侧nh3分压差)作用下，nh3穿过微孔膜被吸收液吸收，并发生酸碱中和反应形成铵盐；与氨吹脱(汽提)法相比，气态膜法不需要采用大量的空气或者水蒸气吹脱出nh3，也无需使用体积较大的吹脱塔和吸收塔设备，脱氮成本较低。
3、根据膜的形式或排列方式来看，目前常用的脱氮膜组件种类主要有：管式膜组件、中空纤维式膜组件和平板式膜组件，单个组件或多个组件都可以组装成膜分离置以供在工厂和实验室运用。申请人前期申请并已授权的专利“一种用于废水处理的平板型脱氮膜及其制备方法”(zl202010862209.4)研发了一种平板型脱氮膜，该脱氮膜解决了脱氮膜组件易出现污堵的技术问题，然而现有脱氮膜及膜组件仍存在脱氮效率较低以及氨气泄露的问题。
技术实现思路
1、本发明的目的是：为了提高传统脱氮膜及其组件的脱氮效率以及解决氨气泄露等技术问题，本发明提供一种用于废水处理的管式气态膜制备方法及脱氮工艺，本发明制备方法所制备的管式气态膜与传统气态膜相比，氨传质效率较高，且管式气态膜采用封闭式柱式膜结构，氨气泄露率可明显下降，因此废水脱氮效率得到大幅提升。
2、为了达到解决上述技术问题的目的，本发明采取了以下技术方案：
3、本发明的第一方面，提供一种用于废水处理的管式气态膜制备方法，包括：将平板型脱氮膜分切成条索状，然后将条索状的平板型脱氮膜依次经过卷绕、叠合、粘合、制管和裁切，形成管状的管式气态膜；
4、其中，所述平板型脱氮膜包括粘结为一体的无纺布基材层和气体渗透层；所述无纺布基材包括60-90wt％的聚丙烯纤维、5-30wt％的纤维素纤维和5-15wt％的碳纤维；所述气体渗透层为膨体聚四氟乙稀薄膜。
5、优选地，所述平板型脱氮膜的定量范围为50-100g/m2，厚度为100-250μm，透气率为0.05-1.5m/s，平均孔径为0.05-4.5μm，接触角为110-140°。
6、优选地，所述经分切后的条索状平板型脱氮膜的宽度为10-20mm。
7、优选地，所述条索状平板型脱氮膜的卷绕直径为5-10mm，卷绕过程中脱氮膜对边进行叠合，叠合区域的宽度设为0.5-2mm。
8、优选地，所述粘合是采用超声辅助热固化粘合工艺，具体包括：将化学粘合剂均匀涂布在卷绕过程中膜对边的叠合区域，再进行超声波超声辅助加热固化处理；所述的化学粘合剂选用丙烯腈多元共聚物的水分散液；所述超声的频率为15-40khz，所述加热固化的温度为150-250℃。
9、优选地，所述制管包括：将粘合所形成的管状膜进行冷却处理，所述冷却的温度为5-20℃；所述管状膜的内径为5-10mm。
10、本发明的第二方面，提供本发明第一方面所述的制备方法制备所得的管式气态膜。
11、本发明的第三方面，提供本发明第二方面所述的管式气态膜在制备管式气态膜组件和废水脱氮处理中的应用。
12、本发明的第四方面，提供一种管式气态膜组件，其包括本发明第二方面所述的管式气态膜。
13、优选地，所述管式气态膜组件的制备方法包括：将所述管式气态膜经裁切至合适长度尺寸与所需填充数量，然后将其按序填充至封装管材中，经灌胶和固化处理，制成管式气态膜组件。
14、本发明的第五方面，提供本发明第四方面所述的管式气态膜组件在废水脱氮处理中的应用。
15、本发明的第六方面，提供本发明第四方面所述的管式气态膜组件进行废水脱氮处理的方法，包括以下步骤：
16、步骤1)：调节氨氮废水的ph至碱性；
17、步骤2)：调节氨氮废水的温度后泵入管式气态膜组件的管程，调节膜面流速；
18、步骤3)：将酸吸收液从酸液槽泵入管式气态膜组件的壳程，然后再回到酸液槽，保持循环状态；
19、步骤4)：在管式气态膜组件内部氨传质作用下，废水中的氨氮以nh3分子态进入酸吸收液中，待废水中的氨氮降低至排放标准后开始排放；
20、步骤5)：酸吸收液中的铵盐浓度随着循环运行时间延长而逐渐增大，直至酸液槽中的铵盐溶液达到饱和状态；
21、步骤6)：对饱和的铵盐溶液进行蒸发结晶得到固体铵盐，实现氨氮资源回收。
22、优选地，所述步骤1)中的氨氮废水的浓度为10-5000mg/l，所述氨氮废水的ph值被调节至10-12，所述调节的方法为加入氢氧化钠、氢氧化钙和氧化钙中的一种或多种的组合。
23、优选地，所述步骤2)中调节氨氮废水的温度至5-40℃，所述膜面流速设为1-100m/min。
24、优选地，所述步骤3)中酸吸收液的浓度为1-20wt％，所述酸吸收液为硫酸、硝酸、盐酸和磷酸中的一种或多种的组合。
25、本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：
26、(1)本发明的管式气态膜具有多孔支撑层和微孔疏水层双层结构，具有良好的化学耐受性，采用超声辅助热固化粘合工艺，叠合区域的强度较高、抗腐蚀性好且不易脱落，大幅提升密封性能和使用寿命，具有长期稳定运行的效果。
27、(2)本发明的管式气态膜组件流道宽不易堵塞，且废水预处理简单，允许高悬浮物含量的废水进入膜组件，采用封闭柱式膜结构，可避免二次污染。
28、(3)本发明废水脱氮工艺采用错流过滤，较高的错流流速能降低有机物等污染物质粘附在膜表面的速度，降低膜污染，维持保持较高的脱氮效率。
29、(4)本发明提供的管式气态膜制备方法及脱氮工艺应用范围广，脱氮效率高，在处理氨氮废水的同时能够进行氨氮资源的回收，具有较好的经济效益和环境效益。
1.一种用于废水处理的管式气态膜制备方法，其特征在于，包括：将平板型脱氮膜分切成条索状，然后将条索状的平板型脱氮膜依次经过卷绕、叠合、粘合、制管和裁切，形成管状的管式气态膜；
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述平板型脱氮膜的定量范围为50-100g/m2，厚度为100-250μm，透气率为0.05-1.5m/s，平均孔径为0.05-4.5μm，接触角为110-140°。
3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述经分切后的条索状平板型脱氮膜的宽度为10-20mm。
4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述条索状平板型脱氮膜的卷绕直径为5-10mm，卷绕过程中脱氮膜对边进行叠合，叠合区域的宽度设为0.5-2mm。
5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述粘合是采用超声辅助热固化粘合工艺，具体包括：将化学粘合剂均匀涂布在卷绕过程中膜对边的叠合区域，再进行超声波超声辅助加热固化处理；所述的化学粘合剂选用丙烯腈多元共聚物的水分散液；所述超声的频率为15-40khz，所述加热固化的温度为150-250℃。
6.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述制管包括：将粘合所形成的管状膜进行冷却处理，所述冷却的温度为5-20℃；所述管状膜的内径为5-10mm。
7.权利要求1～6中任意一项所述制备方法制备所得的管式气态膜。
8.权利要求7所述的管式气态膜在制备管式气态膜组件和废水脱氮处理中的应用。
9.一种管式气态膜组件，其特征在于，包括权利要求7所述的管式气态膜。
10.如权利要求8所述的管式气态膜组件，其特征在于，所述管式气态膜组件的制备方法包括：将所述管式气态膜经裁切至合适长度尺寸与所需填充数量，然后将其按序填充至封装管材中，经灌胶和固化处理，制成管式气态膜组件。
11.权利要求9所述的管式气态膜组件在废水脱氮处理中的应用。
12.一种采用权利要求9所述的管式气态膜组件进行废水脱氮处理的方法，其特征在于，包括以下步骤：
13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述步骤1)中的氨氮废水的浓度为10-5000mg/l，所述氨氮废水的ph值被调节至10-12，所述调节的方法为加入氢氧化钠、氢氧化钙和氧化钙中的一种或多种的组合。
14.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述步骤2)中调节氨氮废水的温度至5-40℃，所述膜面流速设为1-100m/min。
15.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述步骤3)中酸吸收液的浓度为1-20wt％，所述酸吸收液为硫酸、硝酸、盐酸和磷酸中的一种或多种的组合。
