CN102557174B - 用氨氮废水处理装置降解处理氨氮废水的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种氨氮废水处理装置及降解处理氨氮废水的方法，该装置包括超声闪蒸塔，塔底通过液流循环系统连通至塔顶，塔顶还连接有气体导出装置，液流循环系统或超声闪蒸塔内设有加热器，超声闪蒸塔内安装有超声设备。本发明的方法为：首先调废水的pH值，然后输送至装置中，同时打开加热器，对其中的废水进行加热；再通过液流循环系统输送至超声闪蒸塔的塔顶并开始闪蒸，塔底的超声设备对塔底的氨氮废水进行超声处理；产生的氨气经由所述气体导出装置导出并收集；闪蒸超声处理后的废水继续加热并回流至液流循环系统中，经过两级以上处理使氨氮废水的处理达标。本发明的装置结构简单、操作方便，投资和运行成本低、氨氮去除效率高。

Description

用氨氮废水处理装置降解处理氨氮废水的方法

技术领域

本发明涉及一种污水处理装置及处理方法，尤其涉及一种氨氮废水的处理装置及处理方法。 

背景技术

随着现代工业的发展，其所产生的工业废水也越来越成为影响环境的一个较为严重的因素。尤其是对于化工、冶炼等行业产生的高浓度氨氮废水来说，该废水不仅来源广泛，而且排放量大，如化肥、冶炼、焦化、石化、制药、食品、垃圾填埋场等均产生大量高浓度氨氮废水。大量氨氮废水排入水体不仅引起水体富营养化、造成水体黑臭，而且将增加给水处理的难度和成本，甚至对人群及生物产生毒素作用。氨氮废水对环境的影响已引起环保领域和全球范围的重视。近20年来，国内外对氨氮废水处理方面开展了较多的研究，不断寻找新的方法，其研究范围涉及生物法、物化法等处理工艺，生物方法有硝化及藻类养殖；物理方法有反渗透、闪蒸、土壤灌溉；化学法有离子交换法、氨吹脱、化学沉淀法、折点加氯法、电化学处理、催化裂解等，但是上述方法一般都存在着建设投资大、运行成本高、处理量小的缺点。例如闪蒸法处理废水温度在95℃以上，且处理时间长，对络合氨去除效果低。 

超声波法处理废水是九十年代开始应用的技术，超声吹脱法去除氨氮是一种新型、高效的高浓度氨氮废水处理技术。虽然该技术利用超声波提高了吹脱去除率，但仍存在吹脱装置庞大复杂、操作不便、耗气量大、投资和运行成本高等缺点。超声化学降解机理为：当超过一定数值强度的超声波作用于某一液体系统时，就会与其传声媒质发生相互作用并产生包括机械效应、空化效应等许多特殊效应，并明显改变液体中溶解态和颗粒态物质的特性，从而影响媒质的状态、组分、功能、性质及结构等。超声波处理氨氮废水，能够有效地破解络合氨，变成游离的NH₄ ⁺；污水中的氨氮是以氨离子（NH₄ ⁺）和游离氨（NH₃）两种形式保持平衡状态而存在，其平衡关系式如下：NH₄ ⁺+OH^ˉ=NH₃+ H₂O。根据该平衡关系，NH₄ ⁺离子增多，平衡向右移动，游离氨（NH₃）占的比例较大，氨氮易于逸出；再加上超声波震荡，进一步加速NH₃逸出，从而提高了氨气逸出效率。 

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种结构简单、组装操作方便、投资和运行成本低、氨氮去除效率高且能回收氨水的氨氮废水处理装置，还提供一种节能化、无害化、稳定化的氨氮废水处理方法。 

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为一种氨氮废水处理装置，所述装置包括超声闪蒸塔（超声闪蒸塔前可优选连通一预处理装置），该超声闪蒸塔的底部通过液流循环系统连通至超声闪蒸塔的顶部，该超声闪蒸塔的顶部还连接有气体导出装置，所述液流循环系统或超声闪蒸塔内设有加热器（甚至可设置于装置前端），所述超声闪蒸塔内安装有超声设备。 

上述的氨氮废水处理装置中，所述液流循环系统优选包括将所述超声闪蒸塔的底部与顶部连通的液流输送管道，所述液流输送管道上设有循环泵和储液槽。 

上述的氨氮废水处理装置中，所述加热器优选装设在所述储液槽中（该加热器还可以加热管的形式安装在液流输送管道上）。 

上述的氨氮废水处理装置中，所述气体导出装置优选包括从所述超声闪蒸塔顶部引出的气体输送管道和气体输送管道上安装的真空泵，所述气体导出装置外连接有氨水回收装置。 

上述的氨氮废水处理装置中，所述超声闪蒸塔的外壁包覆有保温层。 

作为一个总的技术构思，本发明还提供一种用上述的氨氮废水处理装置降解处理氨氮废水的方法，包括以下步骤： 

（1）在所述预处理装置中将待处理的氨氮废水的pH值调节至10以上；

（2）将上述步骤（1）后的氨氮废水输送至上述氨氮废水处理装置（可以输送至液流循环系统中或输送至超声闪蒸塔中）中，同时打开所述液流循环系统或超声闪蒸塔内的加热器，对其中的氨氮废水进行加热至60℃～80℃；

（3）经过上述步骤（2）加热后的氨氮废水通过液流循环系统输送至超声闪蒸塔的塔顶，并从塔顶开始闪蒸，闪蒸过程中的氨氮废水自上往下喷淋并落至超声闪蒸塔塔底；装设于超声闪蒸塔塔底的超声设备对塔底的氨氮废水进行超声处理；本步骤中不断产生的氨气经由所述气体导出装置导出并收集；

（4）经步骤（3）处理后的氨氮废水继续进行加热处理，并不断回流至所述液流循环系统中；

（5）重复上述步骤（3）～（4），根据氨氮废水（进水）的浓度经过两级以上的处理使氨氮废水处理达标。

上述的降解处理氨氮废水的方法，所述步骤（2）和步骤（4）中，加热后氨氮废水的温度优选控制在60℃～80℃。所述步骤（3）的操作过程中，氨氮废水的温度同样全程控制在60℃～80℃。 

上述的降解处理氨氮废水的方法，所述步骤（3）的操作过程中，优选通过所述气体导出装置使超声闪蒸塔内维持负压状态，真空度为0.04Mpa～0.09Mpa。 

上述的降解处理氨氮废水的方法，所述步骤（1）中，待处理的氨氮废水的氨氮浓度优选为≥5g/L。 

与现有技术相比，本发明的优点在于： 

本发明将现有的闪蒸技术和超声技术有机结合，通过结合超声技术，大大降低了闪蒸过程所需的废水温度，从而大大降低了耗能；同时利用超声技术，有效地将络合的氨变成游离的NH₄ ⁺，同时将NH₃-H分子链击断，加速使游离NH₃以氨气的形式从溶液中逸出，强化了闪蒸效率，明显提高了氨氮的去除率，此外在负压状态下，逸出的氨气可再次得到回收利用。

由上可见，本发明的处理工艺不仅科学合理，操作简单易行，而且处理装置的结构简单，组装操作方便，投资和运行成本低，自动化程度高，氨氮去除效率高。本发明不仅有效解决了传统方法中高浓度氨氮废水处理能耗高、操作成本高等技术难题，而且做到了节能化、无害化、稳定化的氨氮废水处理，为氨氮废水的处理及节能降耗提出了一条现实可行、创新实用的技术路径。 

附图说明

图1为本发明实施例1中氨氮废水处理装置的结构示意图。 

图2为本发明实施例2中氨氮废水处理装置的结构示意图。 

图例说明 

1、储液槽； 2、循环泵； 3、超声闪蒸塔； 4、真空泵； 5、喷头； 6、超声设备； 7、液流输送管道； 8、气体输送管道； 9、加热器； 10. 预处理装置； 11氨水回收装置。

具体实施方式

以下结合说明书附图和具体实施例对本发明作进一步描述。 

实施例：

一种如图1所示的本发明的氨氮废水处理装置，该装置包括相互连通的预处理装置10和超声闪蒸塔3，该超声闪蒸塔3的底部通过液流循环系统连通至超声闪蒸塔3的顶部。液流循环系统包括将超声闪蒸塔3的底部与顶部连通的液流输送管道7，液流输送管道7上设有循环泵2和储液槽1，液流输送管道7的出口处设有一喷头5。储液槽1中设有加热器9（也可在液流输送管道7上安装加热管）。该超声闪蒸塔3的顶部还连接有气体导出装置，该气体导出装置包括从超声闪蒸塔3顶部引出的气体输送管道8和气体输送管道8上安装的真空泵4，气体导出装置外连接有氨水回收装置11。超声闪蒸塔3内安装有超声设备6。超声闪蒸塔3的外壁包覆有保温层。

一种用上述本实施例的氨氮废水处理装置降解处理氨氮废水的方法，包括以下步骤： 

（1）在预处理装置10中用氢氧化钠溶液将待处理的氨氮废水（体积为18L、氨氮浓度为12g/L的冶炼废水）的pH值调节至11左右；

（2）将上述步骤（1）后的氨氮废水输送至上述氨氮废水处理装置的储液槽1中，同时打开储液槽1中的加热器9，对其中的氨氮废水进行加热至70℃；

（3）经过上述步骤（2）加热后的氨氮废水通过液流循环系统的循环泵2输送至超声闪蒸塔3的塔顶，并从塔顶开始闪蒸，闪蒸过程中的氨氮废水自上往下通过喷头5喷淋并落至超声闪蒸塔3塔底；装设于超声闪蒸塔3塔底的超声设备6对塔底的氨氮废水进行超声处理；本步骤中经过闪蒸和超声处理不断逸出的氨气经由气体导出装置的真空泵4抽出，并由氨水回收装置11收集；

整个步骤（3）的操作过程中，通过气体导出装置的真空泵4抽气使超声闪蒸塔3内维持负压状态（0.05MPa左右）；

（4）经步骤（3）处理后的氨氮废水回流至液流循环系统中，继续进行加热处理；

（5）不断重复上述步骤（3）～（4），连续运行3h后（大约经过四级处理），废水中的氨氮降至14mg/L，高浓度氨氮废水的处理达标。

实施例2：

一种如图2所示的本发明的氨氮废水处理装置，该装置包括相互连通的预处理装置10和超声闪蒸塔3，该超声闪蒸塔3的底部通过液流循环系统连通至超声闪蒸塔3的顶部。液流循环系统包括将超声闪蒸塔3的底部与顶部连通的液流输送管道7，液流输送管道7上设有循环泵2、储液槽1，液流输送管道7的出口处设有一喷头5。该超声闪蒸塔3的顶部还连接有气体导出装置，该气体导出装置包括从超声闪蒸塔3顶部引出的气体输送管道8和气体输送管道8上安装的真空泵4，气体导出装置外连接有氨水回收装置11。超声闪蒸塔3内安装有超声设备6和加热器9。超声闪蒸塔3的外壁包覆有保温层。

一种用上述本实施例的氨氮废水处理装置降解处理氨氮废水的方法，包括以下步骤： 

（1）在预处理装置10中用熟石灰制得的碱液将待处理的氨氮废水（某厂废水，其氨氮浓度为9825mg/L）的pH值调节至11.46左右；

（2）将上述步骤（1）后的氨氮废水通过超声闪蒸塔3内的加热器9加热至75℃后，再通过液流输送管道7输送至上述氨氮废水处理装置的储液槽1中；

（3）经过上述步骤（2）加热后的氨氮废水通过液流循环系统的循环泵2输送至超声闪蒸塔3的塔顶，并从塔顶开始闪蒸，闪蒸过程中的氨氮废水自上往下通过喷头5喷淋并落至超声闪蒸塔3塔底；装设于超声闪蒸塔3塔底的超声设备6对塔底的氨氮废水进行超声处理；本步骤中经过闪蒸和超声处理不断逸出的氨气经由气体导出装置的真空泵4抽出，并由氨水回收装置11收集；

整个步骤（3）的操作过程中，通过气体导出装置的真空泵4抽气使超声闪蒸塔3内维持负压状态（0.07MPa左右）；

（4）经步骤（3）处理后的氨氮废水在超声闪蒸塔3中经加热器9加热后，回流至液流循环系统中；

（5）不断重复上述步骤（3）～（4），连续运行2h后（大约经过三级处理），废水中的氨氮降至7.9mg/L，高浓度氨氮废水的处理达标。

Claims (8)

1.一种用氨氮废水处理装置降解处理氨氮废水的方法，所述装置包括超声闪蒸塔，该超声闪蒸塔的底部通过液流循环系统连通至超声闪蒸塔的顶部，该超声闪蒸塔的顶部还连接有气体导出装置，所述液流循环系统或所述超声闪蒸塔内设有加热器，所述超声闪蒸塔内安装有超声设备；所述方法包括以下步骤：

（1）在预处理装置中将待处理的氨氮废水的pH值调节至10以上；

（2）将上述步骤（1）后的氨氮废水输送至所述氨氮废水处理装置中，同时打开所述液流循环系统或超声闪蒸塔内的加热器，对其中的氨氮废水进行加热至60℃～80℃；

（3）经过上述步骤（2）加热后的氨氮废水通过液流循环系统输送至超声闪蒸塔的塔顶，并从塔顶开始闪蒸，闪蒸过程中的氨氮废水自上往下喷淋并落至超声闪蒸塔塔底；装设于超声闪蒸塔塔底的超声设备对塔底的氨氮废水进行超声处理；本步骤中不断产生的氨气经由所述气体导出装置导出并收集；

（4）经步骤（3）处理后的氨氮废水继续进行加热处理，并不断回流至所述液流循环系统中；

（5）重复上述步骤（3）～（4），根据氨氮废水的浓度经过两级以上处理使氨氮废水的处理达标。

2.根据权利要求1所述的降解处理氨氮废水的方法，其特征在于：所述液流循环系统包括将所述超声闪蒸塔的底部与顶部连通的液流输送管道，所述液流输送管道上设有循环泵和储液槽。

3.根据权利要求2所述的降解处理氨氮废水的方法，其特征在于：所述加热器装设在所述储液槽中。

4.根据权利要求1、2或3所述的降解处理氨氮废水的方法，其特征在于：所述气体导出装置包括从所述超声闪蒸塔顶部引出的气体输送管道和气体输送管道上安装的真空泵，所述气体导出装置外连接有氨水回收装置。

5.根据权利要求4所述的降解处理氨氮废水的方法，其特征在于：所述超声闪蒸塔的外壁包覆有保温层。

6.根据权利要求1、2或3所述的降解处理氨氮废水的方法，其特征在于：所述步骤（2）和步骤（4）中，加热后氨氮废水的温度控制在60℃～80℃；所述步骤（3）的操作过程中，氨氮废水的温度控制在60℃～80℃。

7.根据权利要求1、2或3所述的降解处理氨氮废水的方法，其特征在于：所述步骤（3）的操作过程中，通过所述气体导出装置使超声闪蒸塔内维持负压状态，真空度为0.04Mpa～0.09Mpa。

8.根据权利要求1、2或3所述的降解处理氨氮废水的方法，其特征在于：所述步骤（1）中待处理的氨氮废水的氨氮浓度为≥5g/L。

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