CN103395868B - 一种水中硝氮富集方法及装置 - Google Patents

一种水中硝氮富集方法及装置 Download PDF

Info

Publication number
CN103395868B
CN103395868B CN201310270149.7A CN201310270149A CN103395868B CN 103395868 B CN103395868 B CN 103395868B CN 201310270149 A CN201310270149 A CN 201310270149A CN 103395868 B CN103395868 B CN 103395868B
Authority
CN
China
Prior art keywords
water
membrane
membrane module
water outlet
nitre nitrogen
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201310270149.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN103395868A (zh
Inventor
张岩
刘焕光
张中
朱敏
陈敬
甘志明
孙凤侠
史扬
谢杭冀
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beijing Beikong Industrial Environmental Technology Co.,Ltd.
Original Assignee
Beijing University of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beijing University of Technology filed Critical Beijing University of Technology
Priority to CN201310270149.7A priority Critical patent/CN103395868B/zh
Publication of CN103395868A publication Critical patent/CN103395868A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103395868B publication Critical patent/CN103395868B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)

Abstract

本发明是涉及一种水中硝氮富集方法及装置,属于水处理技术领域。一种水中硝氮富集方法,其特征在于该方法包括如下步骤:原水引入;膜组件A连接、流量设定及微曝气;电源连接及电流设定;抽停时间比设定及膜组件A清洗;重新投入运行。为能完成上述的步骤,安排了专用的实施装置。该方法及装置能够在单一处理单元中对水中硝氮进行富集,克服了现有NO3 -分离富集方法的不足和缺陷;并且装置结构简单,便于实际操作运行。

Description

一种水中硝氮富集方法及装置
技术领域
本发明属于水处理技术领域,尤其涉及一种对水中硝氮富集方法及装置。
背景技术
目前,NO3 -分离富集的主要方法有吸附与离子交换法、膜吸收法及电渗析等方法。吸附与离子交换法(如沸石,离子交换树脂),可以分离浓缩NO3 -,但存在吸附容量有限,再生频率高,化学再生易造成二次污染等问题,因此,目前沸石法脱氮的应用大多数针对微污染河道水、景观水、二沉池出水等含氮不高的水体。电渗析(ED)法常被用于废水的NO3 -富集,该方法具有低能耗,高效率等优点,但电渗析有一定局限性,即只允许特定离子透过膜,而水分子不能透过,而且当膜污染时,膜清洗难度很大。
发明内容
本发明的目的是针对现有NO3 -分离富集方法的不足和缺陷,提供一种水中硝氮富集方法及装置,该方法及装置能够在单一处理单元中对水中硝氮进行富集,系统出水含有NO3 -浓度较高,进而实现了对硝氮富集,并且装置结构简单,便于实际操作运行。
本发明的目的通过下述技术方案实现:
一种水中硝氮富集装置,其特征在于:该装置包括敞口的硝氮分离器,放置在硝氮分离器内的膜组件A、曝气头和电极,气泵,气体流量计,气路管线,出水蠕动泵,压力表,进水泵,进水管,出水管,电源,导线,时间继电器;膜组件A出水口与出水管、压力表和出水蠕动泵依次相连,并受时间继电器的控制;进水泵受时间继电器控制;曝气头与气路管线、气体流量计和气泵依次相连;曝气头位于膜组件A下部;电极的两极经导线分别和电源相连,两极放在膜组件A两侧;进水泵接进水管,进水管末端位于硝氮分离器内,且靠近硝氮分离器底部;膜组件A由阴离子交换膜、超滤膜或者微滤膜和带有导流槽和孔洞的支撑板组成,阴离子交换膜、超滤膜或者微滤膜之一分别设置在支撑版两侧;电极采用板状或者圆柱状石墨电极。
本发明提供了一种利用上述装置的硝氮富集方法,其步骤包括:
(1)原水引入:原水经进水泵增压后,以4-6.6ml/min进入硝氮分离器中,进水泵受时间继电器控制,进水为间歇性型进水即进水泵抽停时间比为5分钟:1-4分钟;
(2)膜组件A连接、流量设定及微曝气:将膜组件A浸没于硝氮分离器中,其出水口与出水管、压力表和出水蠕动泵依次相连,并受时间继电器的控制,打开出水蠕动泵,调整流量为4-6.6ml/min,经出水管出水。同时,将曝气头放入硝氮分离器中膜组件A下部进行曝气,调整气体流量计,控制DO在0.5-0.7mg/L;
(3)电源连接及电流设定:将电极的两极经导线分别与电源相连,并将阳极正对超滤膜,阴极正对阴离子交换膜,打开电源,调整到电流为0.05-0.25A,并保持不变;
(4)抽停时间比设定及膜组件A清洗:出水蠕动泵,在时间继电器的控制下,出水为间歇性型出水即出水蠕动泵抽停时间比为5分钟:1-4分钟,且与进水泵同步间歇进出水,当压力表指示数值超过15kpa时,需对膜组件A进行清洗或替换。
将膜组件A清洗后可重新投入运行。整个过程被富集的硝氮从出水管流出,进而实现了硝氮富集。
本发明还提供了一种膜组件A,其特征在于:该膜组件A由阴离子交换膜、超滤膜或者微滤膜和带有导流槽和孔洞的支撑板组成;阴离子交换膜和超滤膜或者微滤膜分别固定在支撑板的两面。
本发明的一种水中硝氮富集方法及装置,其原理在于:
膜组件A由阴离子交换膜、超滤膜和带有导流槽和孔洞的支撑板组成,膜组件A中的超滤膜可以允许水分子透过进入到超滤膜和支撑板之间,透过的水分子通过支撑板的孔洞进入到支撑板和阴离子交换膜之间,使阴离子交换膜两侧均为水溶液,由于阴离子交换膜具有阴离子(如NO3 -)选择透过性,在不外加电流下,可以通过渗析原理,进入膜组件A内,在外加电流作用下,单位时间内加快NO3 -进入膜组件A的数量增加,进入膜组件A的离子,会迅速进入到从超滤膜透过的水中,形成高浓度的硝氮浓缩液,在蠕动泵的抽吸作用下,将硝氮浓缩液转移到后续处理工艺,从而实现硝氮富集。
本发明与现有技术相比,具有以下优点及突出效果:
(1)在单一的处理单元内实现了对水中硝氮富集;由于采用膜组件A,水中悬浮物质及大分子物质均被膜组件A高效截留,硝氮富集率为3%-68%,进而通过膜组件A实现了对硝氮的富集。
(2)针对电渗析与膜反应器在水处理中的局限性,开发出了浸没式膜组件A,浸没式膜组件A不仅可以使水透过,而且具有阴离子选择透过性,可富集NO3 -,克服了电渗析不能将有机物与离子分离的缺点,弥补了膜反应器不能分离富集离子的弱点,膜组件A的浸没性为未来实际工程应用提供了利便性。
(3)整个装置结构简单,便于实际操作运行。
附图说明:
图1为本发明提供的一种水中硝氮富集装置示意图。
图2为本发明提供的一种水中硝氮富集方法运行示意图。
图3为本发明提供的一种膜组件A示意图。
图4为本发明提供的一种膜组件A的支撑板示意图。
图中:1-进水泵  2-进水管  3-硝氮分离器  4-电源  5-导线  6-电极  7-曝气头  8-膜组件A  9-压力表  10-出水蠕动泵  11-时间继电器  12-出水管13-气体流量计  14-气泵  15-气路管线  16-支撑板  17-超滤膜或者微滤膜  18-阴离子交换膜  19-膜组件A  出水口  20-导流槽  21-孔洞
具体实施方式
下面结合附图1、2、3、4及实施例详细加以说明,以进一步理解本发明。
本发明的一种膜组件A8(图3、图4),是由由阴离子交换膜18、超滤膜或者微滤膜17和带有导流槽20和孔洞21的支撑板16组成;阴离子交换膜18和超滤膜或者微滤膜17分别固定在支撑板16的两面。
为了使实验效果达到更好,本发明所采用的阴离子交换膜18为来自日本astom提供的型号为ACS的阴离子交换膜,超滤膜17为来自南京瑞洁特提供的孔径为0.1μm、膜通量为18.75-20.83L/m2.h的超滤膜。
本发明所提供的一种水中硝氮富集装置(图1)包括硝氮分离器3,放置在硝氮分离器3内的膜组件A8、曝气头7和电极6,进水泵1,进水管2,电源4,导线5,压力表9,出水蠕动泵10,时间继电器11,出水管12,气体流量计13,气泵14,气路管线15;膜组件A8的出水口与出水管12、压力表9和出水蠕动泵10依次相连,并受时间继电器11的控制;进水泵1受时间继电器11控制;曝气头7与气路管线15、气体流量计13和气泵14依次相连;曝气头7位于膜组件A8下部;电极6的两极经导线5分别和电源4相连,采用阳极正对超滤膜17,阴极正对阴离子交换膜18;进水泵1接进水管2,进水管末端位于硝氮分离器3内,且靠近硝氮分离器3底部。
图2表示了水中硝氮富集装置运行状态,具体步骤为:
(1)原水引入:原水经进水泵1增压后,经过进水管2以流量为4-6.6ml/min进入硝氮分离器3中,进水泵1受时间继电器11控制,进水为间歇性型进水即进水泵抽停时间比为5分钟:1-4分钟。
(2)膜组件A连接、流量设定及微曝气:将膜组件A8浸没于硝氮分离器3中,其出水口19与出水管12、压力表9和出水蠕动泵10依次相连,并受时间继电器11的控制,打开出水蠕动泵10,调整出水流量为4-6.6ml/min并不断调整转速维持出水流量不变,经出水管12出水。同时,将曝气头7放入硝氮分离器3中膜组件A8下部进行曝气,调整气体流量计13,控制DO在0.5-0.7mg/L;
(3)电源连接及电流设定:将电极6的两极经导线5分别与电源4相连,并将阳极正对超滤膜17,阴极正对阴离子交换膜18,打开电源4,调整电流为0.05-0.25A,并保持不变。膜组件A8中的超滤膜17可以允许水分子透过进入到超滤膜17和支撑板16之间,透过的水分子通过支撑板16的孔洞21进入到支撑板16和阴离子交换膜18之间,使阴离子交换膜18两侧均为水溶液,由于阴离子交换膜18具有阴离子(如NO3 -)选择透过性,在外加电流作用下,单位时间内NO3 -进入膜组件A8的数量增加,进入膜组件A8的离子,会迅速进入到从超滤膜17透过的水中,形成高浓度的硝氮浓缩液,进而使硝氮得到富集。
(4)抽停时间比设定及膜组件A清洗:出水蠕动泵10,在时间继电器11的控制下,出水为间歇性型出水即出水蠕动泵抽停时间比为5分钟:1-4分钟,且与进水泵1同步间歇进出水,当压力表9指示数值超过15kpa时,需对膜组件A8进行清洗。
(5)重新投入运行:将膜组件A8清洗后可重新投入运行。整个过程被富集的硝氮从出水管12流出,进而实现了硝氮富集。
以下实施例中DO均控制在0.5-0.7mg/L即可,DO在该范围对实验结果影响可以忽略。
结果:
例1当原水为配水时,其主要水质指标为:NO3 --N=86.38mg/L;操作条件为:进水泵、出水蠕动泵抽停时间比均为5分钟:4分钟进水流量为6.6ml/min,膜组件A出水流量为6.6ml/min,电流为0.25A时,经过硝氮富集装置后,膜出水的主要指标可以达到:NO3 --N-=139.03mg/L,硝氮富集率为65.96%.
例2当原水为配水时,其主要水质指标为:NO3 --N=82.1mg/L;操作条件为:进水泵、出水蠕动泵抽停时间比均为5分钟:4分钟,进水流量为4ml/min,膜组件A出水流量为4ml/min,电流为0.25A时,经过硝氮富集装置后,膜出水的主要指标可以达到:NO3 --N=138.61mg/L,硝氮富集率为68.82%。
例3当原水为配水时,其主要水质指标为:NO3 --N=90.33mg/L;操作条件为:进水泵、出水蠕动泵抽停时间比均为5分钟:1分钟,进水流量为4ml/min,膜组件A出水流量为4ml/min,电流为0.25A时,经过硝氮富集装置后,膜出水的主要指标可以达到:NO3 --N=130.99mg/L,硝氮富集率为45.01%。
例4当原水为配水时,其主要水质指标为:NO3 --N=90.44mg/L;操作条件为:进水泵、出水蠕动泵抽停时间比均为5分钟:4分钟,进水流量为4ml/min,膜组件A出水流量为4ml/min,电流为0.05A时,经过硝氮富集装置后,膜出水的主要指标可以达到:NO3 --N=93.57mg/L,硝氮富集率为3.46%。

Claims (2)

1.一种水中硝氮富集装置,其特征在于:该装置包括敞口的硝氮分离器,放置在硝氮分离器内的膜组件A、曝气头和电极,气泵,气体流量计,气路管线,出水蠕动泵,压力表,进水泵,进水管,出水管,电源,导线,时间继电器;膜组件A出水口与出水管、压力表和出水蠕动泵依次相连,并受时间继电器的控制;进水泵受时间继电器控制;曝气头与气路管线、气体流量计和气泵依次相连;曝气头位于膜组件A下部;电极的两极经导线分别和电源相连,两极放在膜组件A两侧;进水泵接进水管,进水管末端位于硝氮分离器内,且靠近硝氮分离器底部;膜组件A由阴离子交换膜、超滤膜和带有导流槽和孔洞的支撑板组成;或者膜组件A由阴离子交换膜、微滤膜、和带有导流槽和孔洞的支撑板组成,阴离子交换膜、超滤膜或者微滤膜之一分别设置在支撑版两侧;电极采用板状或者圆柱状石墨电极。
2.应用权利要求1所述的一种水中硝氮富集装置的方法,其特征在于该方法包括如下步骤:
(1)原水引入:原水经进水泵增压后,以4-6.6ml/min进入硝氮分离器中,进水泵受时间继电器控制,进水为间歇性型进水即进水泵抽停时间比为5分钟:1-4分钟;
(2)膜组件A连接、流量设定及微曝气:将膜组件A浸没于硝氮分离器中,其出水口与出水管、压力表和出水蠕动泵依次相连,并受时间继电器的控制,打开出水蠕动泵,调整流量为4-6.6ml/min,经出水管出水;同时,将曝气头放入硝氮分离器中膜组件A下部进行曝气,调整气体流量计,控制DO在0.5-0.7mg/L;
(3)电源连接及电流设定:将电极的两极经导线分别与电源相连,并将阳极正对超滤膜,阴极正对阴离子交换膜,打开电源,调整到电流为0.05-0.25A,并保持不变;
(4)抽停时间比设定及膜组件A清洗:出水蠕动泵,在时间继电器的控制下,出水为间歇性型出水即出水蠕动泵抽停时间比为5分钟:1-4分钟,且与进水泵同步间歇进出水,当压力表指示数值超过15KP a时,需对膜组件A进行清洗或替换。
CN201310270149.7A 2013-06-29 2013-06-29 一种水中硝氮富集方法及装置 Active CN103395868B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310270149.7A CN103395868B (zh) 2013-06-29 2013-06-29 一种水中硝氮富集方法及装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310270149.7A CN103395868B (zh) 2013-06-29 2013-06-29 一种水中硝氮富集方法及装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103395868A CN103395868A (zh) 2013-11-20
CN103395868B true CN103395868B (zh) 2015-04-29

Family

ID=49559665

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201310270149.7A Active CN103395868B (zh) 2013-06-29 2013-06-29 一种水中硝氮富集方法及装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN103395868B (zh)

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005082495A1 (en) * 2004-03-01 2005-09-09 UNIVERSITé LAVAL Process and system for separation of organic charged compounds
CN102372398B (zh) * 2011-08-31 2013-07-03 中国科学院城市环境研究所 一种同步产电和回收氮素的含氮污水处理工艺及装置
CN102512963B (zh) * 2011-11-14 2014-04-09 江苏蓝天沛尔膜业有限公司 平板膜元件用支撑板及平板膜元件和平板膜组件
CN203333353U (zh) * 2013-06-30 2013-12-11 镇江清水环境科技有限公司 一种水中阴离子富集系统

Also Published As

Publication number Publication date
CN103395868A (zh) 2013-11-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104118952B (zh) 污水同步混凝-吸附-膜浓缩资源化预处理装置及其方法
CN204369619U (zh) 一种具有超声清洗功能的反渗透脱盐装置
CN103395928B (zh) 一种利用组合膜生物反应系统的氮富集及去除方法及装置
CN106673276A (zh) 一种光电催化氧化‑电吸附协同处理高盐废水的设备
CN205856210U (zh) 一种纳滤‑电吸附‑反渗透去除高浓度含盐废水的装置
CN103382041B (zh) 一种水中氨氮富集方法及装置
CN103395868B (zh) 一种水中硝氮富集方法及装置
CN103418244B (zh) 一种膜组件
CN203333353U (zh) 一种水中阴离子富集系统
CN103395877B (zh) 一种一体式组合膜生物反应器硝化并硝氮富集的方法及装置
CN103922442A (zh) 一种基于膜及电极高效富集水中氨氮离子的方法
CN103418245B (zh) 一种膜组件
CN203333444U (zh) 一种氮富集及去除组合系统
CN205061818U (zh) 一种无动力mbr出水装置
CN103626321A (zh) 一种在线水质监测仪器膜过滤预处理系统
CN203333349U (zh) 一种水中阳离子富集系统
CN203890183U (zh) 一种采用磁化离心的海水淡化装置
CN103395878B (zh) 一种分置式组合膜生物反应器硝化并硝氮富集的方法及装置
CN203333350U (zh) 一种阴离子组合膜
CN207659238U (zh) 一种膜电组合水处理装置
CN106396211A (zh) 电絮凝陶瓷微滤膜净化微污染水源水的耦合装置及工艺
CN203333376U (zh) 一种一体式硝化并硝氮富集系统
CN203333352U (zh) 一种阳离子组合膜
CN205974160U (zh) 一种氮富集亚硝化反硝化脱氮装置
CN205347040U (zh) 一种高效超滤纯水设备

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20211221

Address after: 100176 9th floor, block T2, Han's Square, yard 2, Ronghua South Road, Yizhuang Economic and Technological Development Zone, Daxing District, Beijing

Patentee after: BEIJING BEIHUA ZHONGQING ENVIRONMENTAL ENGINEERING TECHNOLOGY CO.,LTD.

Address before: 100124 No. 100 Chaoyang District Ping Tian Park, Beijing

Patentee before: Beijing University of Technology

TR01 Transfer of patent right
CP01 Change in the name or title of a patent holder

Address after: 100176 9th floor, block T2, Han's Square, yard 2, Ronghua South Road, Yizhuang Economic and Technological Development Zone, Daxing District, Beijing

Patentee after: Beijing Beikong Industrial Environmental Technology Co.,Ltd.

Address before: 100176 9th floor, block T2, Han's Square, yard 2, Ronghua South Road, Yizhuang Economic and Technological Development Zone, Daxing District, Beijing

Patentee before: BEIJING BEIHUA ZHONGQING ENVIRONMENTAL ENGINEERING TECHNOLOGY CO.,LTD.

CP01 Change in the name or title of a patent holder