CN103449591B - 一种高浓度氨氮废水处理装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于污水处理技术领域，具体涉及一种高浓度氨氮废水处理装置。所述装置为可移动方形箱体，箱体内主要组成部分包括设有曝气风机的脱氮塔、一级吸收塔、二级吸收塔、热交换器和氨氮废水中间储罐；进水管通过热交换器与氨氮废水中间储罐相连，氨氮废水中间储罐与脱氮塔相连，脱氮塔的出风口与一级吸收塔相连，一级吸收塔与二级吸收塔相连，二级吸收塔的出风口与脱氮塔的曝气风机相连；脱氮塔还通过出水管与热交换器相连。该装置脱氮过程氨氮的分离效率高、能耗低，脱氮之后可对脱氮尾气100%回收，并充分利用尾气和废水的余热，增加能量利用效率，能够实现全程的自动化控制。

Description

一种高浓度氨氮废水处理装置

技术领域

本发明属于污水处理技术领域，具体涉及一种去除废水中氨氮的装置，尤其是一种适用于高浓度氨氮废水处理装置。

背景技术

近年来，随着我国社会经济的快速发展，各种污染物的排放量急剧增加。焦化、炼油、化肥、化工、冶炼、养殖等行业高浓度氨氮废水的排放和城镇生活污水氨氮浓度的持续升高更是带来了严重的环境问题。水中氮磷含量超标是导致水体富营养化的主要原因，富营养化的水体往往造成藻类迅速繁殖，消耗水中的溶解氧，最后导致鱼类和水生生物因为缺氧而死亡，进一步使水质恶化。另外，水中的氨氮在微生物作用下，容易转化成硝态氮和亚硝态氮，对人体有毒害作用。

氨氮废水的处理仍是污水处理的一个难题，目前高浓度氨氮废水的处理方法主要分为生物处理法和物化处理法。其中，生物处理法又分为传统生物处理法和新型生物处理法。传统的生物处理法工艺成熟，但在处理高浓度氨氮废水时，常常需要考虑外加碳源和高氨氮抑制微生物活性的问题。新型生物法，如同时硝化反硝化、短程硝化反硝化、厌氧氨氧化，都能在不同程度上减少外加碳源用量，脱氮效率也高于传统生物处理法，但是新型生物法工艺尚不成熟，在实际应用中还存在着许多问题。物化处理法工艺相对简单，但是像离子交换法、折点加氯法、磷酸铵镁沉淀法都存在处理成本高的问题，限制了它们在实际生产中的应用。吹脱法也是物化处理法的一种，应用比较广泛，具有工艺成熟、处理率高、投资低的优点；但是吹脱法存在能耗大、脱氮塔易结垢的问题。上述高浓度氨氮废水处理方法各有优缺点，却都不能满足经济、低耗、高效去除氨氮的要求。复合脱氮剂物化去除法是一种通过高效复合脱氮剂和高效复合脱氮塔相结合的高效氨分离法。首先将废水中的的离子态铵盐和有机氮最大限度地转化成氨态氮，然后断掉氨分子和水分子之间的氢键，使分子态的氨气真正完全变成自由活泼的游离氨，再在高效气液分离设备的物理作用下使其从水中彻底分离出来。但是，现有技术中的高效复合脱氮塔仅仅是利用复合脱氮剂高效去除氨氮，而不能同时实现氨气回收、热量回收等全面、经济的运行模式。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种高浓度氨氮废水处理装置，所述装置不仅能高效去除氨氮，还能实现氨气和热量的回收利用。 

本发明通过以下技术方案实现上述目的：

一种高浓度氨氮废水处理装置，所述装置为可移动方形箱体，箱体内主要组成部分包括设有曝气风机的脱氮塔、一级吸收塔、二级吸收塔、热交换器和氨氮废水中间储罐。脱氮塔为空心碳钢内衬防腐材料箱体，脱氮塔和两级吸收塔都外加保温材料；脱氮塔内还设有pH探头和温度探头，脱氮塔底部布有曝气管，曝气管距塔底约0.1m，加热器设置在距塔底约0.3m处；脱氮塔的出风口通向一级吸收塔，一级吸收塔与二级吸收塔相通，二级吸收塔的出风口连接到脱氮塔的曝气风机进口；脱氮塔的出水口连接热交换器，进行热量回用后再排放；热交换器的另一端与进水管相连，通入尚未处理的氨氮原水，经过热交换器的氨氮原水进入氨氮废水中间储罐，待处理后的废水完全排出脱氮塔后由进水泵输送至脱氮塔内进行脱氮处理。

所述脱氮塔还分别与片碱加药泵、脱氮剂加药泵相连。所述片碱加药泵与片碱加药箱相连，脱氮剂加药泵与脱氮剂加药箱相连。

所述一级吸收塔、二级吸收塔分别与喷淋泵相连。一级吸收塔还与酸加药泵相连，酸加药泵与酸加药箱相连。

所述曝气风机采用变频控制，出口设置压力自动控制阀，用于控制曝气风机调节循环风量（气水比）和释放过多的空气。

高浓度氨氮废水在上述装置中的处理工艺为：未处理的高浓度氨氮废水首先由进水管流经热交换器，和同样流经热交换器的出水管中的处理后的废水进行热量交换后，进入氨氮废水中间储罐，待处理后的废水完全排出脱氮塔后由进水泵输送至脱氮塔内进行脱氮处理。在脱氮塔中，向塔内投加高效复合脱氮剂，再开启曝气风机进行曝气，片碱加药泵和加热器也同时启动，在脱氮剂的化学作用和曝气吹脱的物理作用下，即可将废水中的高浓度氨氮彻底地去除。从脱氮塔分离出来的高浓度氨气，进入一级吸收塔、二级吸收塔，酸加药泵开启，分别向一级吸收塔、二级吸收塔中通入酸，从脱氮塔分离出来的高浓度氨气在一级吸收塔、二级吸收塔内被回收成氨水、硫酸铵或氯化铵成品，实现了资源的循环再利用，而经过两级吸收塔吸收后的剩余含氨氮尾气经过曝气风机，重新进入脱氮塔，该空气具有一定的温度，这样就可以实现空气中热量的回收，同时有利于加热脱氮，升温速度快，效率更高，能量利用率高。经由脱氮塔处理后的高温废水经过出水管流经热交换器，通过热交换器与同样流经热交换器的未处理的高浓度氨氮废水原水进行热交换，充分利用处理后的废水中的热量，同时也缩短处理过程中的加温时间。进行热交换后的氨氮原水进入中间储罐，待处理后的废水从脱氮塔中排除后再由进水泵输送至脱氮塔中进行脱氮处理。

所述高浓度氨氮废水处理装置的箱体内还设有PLC自动控制系统；脱氮过程在PLC自动控制系统控制下可以实现全自动运行，包括自动进出水，自动加碱调 pH值，自动控制塔体水温。自动运行分为进水、曝气运行、排水三个阶段。进水阶段由脱氮塔内液位和时间同时控制，进水泵运行后，只要脱氮塔内液位达到设定液位，或者是进水时间达到设定时间，进水泵都会停止运行，整个系统自动进入下曝气运行阶段；曝气运行时间达到设定时间，曝气风机自动停止，排水电磁阀自动开启，系统进入排水阶段；达到排水时间，排水电磁阀自动关闭。在曝气运行阶段根据设定的时间和pH探头反馈的信息，当达到设定时间条件或pH高点时，自动停止加药泵，pH下降到pH低点则自动启动加药泵。在曝气运行阶段由温度探头反馈温度信息，当温度达到加热高点则加热器停止运行，温度低于加热低点则加热器开始运行。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明具有高效去除氨氮的特点。脱氮塔与高效复合脱氮剂相结合，由于高效复合脱氮剂含有大量的O、H、CO、HO、CH、CH₂ 等原子和离子活性基团，能使废水中的铵盐最大限度地转化为游离氨，这在很大程度上提高了曝气吹脱的效率。游离氨从水中逸出的过程是一个相转移的过程，推动力来自氨在气相和液相中的浓度差，废水中游离氨浓度越大，游离氨从液相转移到气相的传质推动力越大。此外，已经分离出来的氨气，由于不断地被转移到吸收塔，减小了液面上氨气的平衡分压，则进一步促进了氨气的逸出。相比于传统的吹脱塔，高效复合脱氮塔只需较小的气液比就可以达到更高的去除效果，降低了能耗，而且可以根据水质状况和需要，调整设计反应停留时间，从而能够保证废水中氨氮的彻底分离。

本发明具有充回用资源的特点，能实现铵盐和余热的回收。脱氮塔和两级吸收塔外加保温材料，防止热量散发。同时，吸收塔内的吸收液由于热空气的对流传热而具有一定的温度，会保持吸收塔中的铵盐较高的溶解度，有利于后续的结晶析出。二级吸收塔出风口连接到脱氮塔的曝气风机进口，在脱氮塔中被吹出的含氨氮热空气经两级吸收塔吸收后作为曝气风机的进风，从而实现脱氮尾气的100%回收。该空气具有一定的温度，这样就可以实现空气中热量的回收，同时有利于加热脱氮，升温速度快，效率更高，能量利用率高。此外，曝气风机进口设置压力自动控制阀，用于补充新风。曝气风机采用变频控制，出口设置压力自动控制阀，用于控制曝气风机调节循环风量（气水比）和释放过多的空气。脱氮塔的出水口连接热交换器，利用处理后的废水中的热量对下次处理的氨氮原水进行加热，经过热交换器的氨氮原水进入中间储罐，待处理后的废水完全排出脱氮塔后由进水泵输送至脱氮塔内进行脱氮处理。

在运行操作方面，所述装置可采用自动和手动两种方式运行。其自动化运行过程分为进水阶段、曝气阶段和排水阶段；在自动化运行过程中可自动加碱调 pH值，自动控制塔体水温，自动进出水。

脱氮过程氨氮的分离效率高、能耗低，脱氮之后可对脱氮尾气100%回收，并充分利用尾气和废水的余热，增加能量利用效率，能够实现全程的自动化控制。

附图说明

图1. 本发明所述高浓度氨氮废水处理装置箱体内部主要结构示意图。

附图标记表：1脱氮塔；2一级吸收塔；3二级吸收塔；4脱氮剂加药箱；5片碱加药箱；6酸加药箱；7酸加药泵；8片碱加药泵；9脱氮剂加药泵；10喷淋泵；11曝气风机；12进水泵；13热交换器；14氨氮废水中间储罐；15进水管。

图2. 本发明所述高浓度氨氮废水处理装置箱体的外观正视图。

图3. 本发明所述高浓度氨氮废水处理装置箱体的外观侧视图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作出进一步地详细阐述，但实施例并不对本发明做任何形式的限定。

实施例1

装置的构建：一种高浓度氨氮废水处理装置，所述装置为可移动方形箱体，箱体内主要组成部分的结构示意图如图1所示。在图1中，脱氮塔1内设有加热器、pH探头、温度探头。脱氮塔1通过管道与进水泵12、一级回收塔2、片碱加药泵8、脱氮剂加药泵9相连；一级回收塔2与二级吸收塔3相连；一级吸收塔2与酸加药泵7相连。脱氮剂加药箱4、片碱加药箱5、酸加药箱6分别与脱氮剂加药泵9、片碱加药泵8、酸加药泵7相连；脱氮塔1还通过出水口连接到热交换器13，热交换器13的另一端与氨氮废水中间储罐14相连，氨氮废水中间储罐14通过进水泵12与脱氮塔1相连；喷淋泵10分别与一级吸收塔2和二级吸收塔3连通；二级吸收塔3的出风口连接到曝气风机11的进风口；曝气风机11与脱氮塔1塔底的曝气管相连。

图2所示外箱体为钢结构，脱氮塔1、一级吸收塔2、二级吸收塔3、脱氮剂加药箱4、片碱加药箱5、酸加药泵6内外均刷环氧富锌漆，其中脱氮塔1和一级吸收塔2、二级吸收塔3都外加保温材料。

高浓度氨氮废水在上述装置中的处理工艺为：未处理的高浓度氨氮废水首先由进水管15流经热交换器13，和同样流经热交换器13的出水管中的处理后的废水进行热量交换后，进入氨氮废水中间储罐14，获得热量的未处理废水，待处理后的废水完全排出脱氮塔1后由进水泵12输送至脱氮塔1内进行脱氮处理。在脱氮塔1中，向塔内投加高效复合脱氮剂，再开启曝气风机11进行曝气，片碱加药泵5和加热器也同时启动，在脱氮剂的化学作用和曝气吹脱的物理作用下，即可将废水中的高浓度氨氮彻底地去除。从脫氮塔1分离出来的高浓度氨气，进入一级吸收塔2、二级吸收塔3，酸加药泵6开启，分别向一级吸收塔2、二级吸收塔3中通入酸，从脱氮塔1分离出来的高浓度氨气在一级吸收塔2、二级吸收塔3内被回收成氨水、硫酸铵或氯化铵成品，实现了资源的循环再利用，而经过两级吸收塔吸收后的剩余含氨氮尾气经过曝气风机11，重新进入脱氮塔1，该空气具有一定的温度，这样就可以实现空气中热量的回收，同时有利于加热脱氮，升温速度快，效率更高，能量利用率高。经由脱氮塔1处理后的高温废水经过出水管流经热交换器13，通过热交换器13与同样流经热交换器13的未处理的高浓度氨氮废水原水进行热交换，充分利用处理后的废水中的热量，同时也缩短处理过程中的加温时间。进行热交换后的氨氮原水进入氨氮废水中间储罐14，待处理后的废水从脱氮塔中排除后再由进水泵12输送至脱氮塔1中进行脱氮处理。

利用实施例所述高浓度氨氮废水处理装置处理氨氮浓度在4000 mg/L的废水，调整pH为11，温度在40~50 ℃，脱氮剂投加量在15 mg/L，曝气8小时，氨氮浓度可降到15 mg/L以下，去除率>99%。

所述脱氮剂为市售常规脱氮剂。

Claims (5)

1.一种高浓度氨氮废水处理装置，所述装置为可移动方形箱体，其特征在于，箱体内主要组成部分包括设有曝气风机的脱氮塔、一级吸收塔、二级吸收塔、热交换器和氨氮废水中间储罐；进水管通过热交换器与氨氮废水中间储罐相连，氨氮废水中间储罐与脱氮塔相连，脱氮塔的出风口与一级吸收塔相连，一级吸收塔与二级吸收塔相连，二级吸收塔的出风口与脱氮塔的曝气风机相连；脱氮塔还通过出水管与热交换器相连；所述脱氮塔为空心碳钢内衬防腐材料箱体，脱氮塔和两级吸收塔都外加保温材料；所述脱氮塔还分别与片碱加药泵、脱氮剂加药泵相连；所述片碱加药泵与片碱加药箱相连，脱氮剂加药泵与脱氮剂加药箱相连；所述一级吸收塔还与酸加药泵相连，所述酸加药泵与酸加药箱相连。

2.根据权利要求1所述装置，其特征在于，所述一级吸收塔、二级吸收塔分别与喷淋泵相连。

3.根据权利要求1所述装置，其特征在于，所述氨氮废水中间储罐与脱氮塔之间设有进水泵。

4.根据权利要求1所述装置，其特征在于，所述曝气风机采用变频控制，曝气风机设有压力自动控制阀。

5.根据权利要求1所述装置，其特征在于，所述装置的箱体内还设有PLC控制系统。