CN108191029A - 一种化学去除亚硝酸盐的装置和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种污水处理装置，包括：一混合反应酸反应罐；一混合反应碱反应罐；一絮凝沉淀器；一酸性气体吸收装置；该污水处理方法主要利用混合酸反应罐通过酸和亚铁离子的共同作用将亚硝酸盐氧化为NO，生成的NO被酸性气体吸收装置吸收。
Description
一、技术领域
本发明涉及环境工程污废水处理领域的一种废水处理装备和方法，具体是利用化学法氧化亚硝酸盐生成一氧化氮气体，一氧化氮部分被空气氧化为二氧化氮，两种气体混合被碱液(氢氧化钠溶液或石灰水吸收)吸收，进而达到去除污水中亚硝酸盐又不污染大气的目的，同时可节约污水运营成本。
二、背景技术
传统的生物除氮方法硝化池将氨氮分解为亚硝酸盐，亚硝酸盐再进一步氧化为硝酸盐，而后通过反硝化池在水体自有碳源或外加碳源的条件下将亚硝酸盐、硝酸盐分解为氮气。这类传统的除氮工艺需要充足的氧气、碱度、碳源，碳源尤其以甲醇作为碳源较多，提高碳氮比后利于反硝化进程的开展，达到反硝化去除总氮的目的。投加碳源不仅增加了成本还需要反硝化微生物能够正常工作，反硝化需要较好的温度和搅拌控制，温度、碳源、搅拌、溶解氧控制不好极易
造成总氮超标。因此传统的除氮工艺缺陷是1、需要大量的氧气，风机供氧能源消耗大，尤其是将亚硝酸盐氧化为硝酸盐过程相对于短程硝化或化学去除亚硝酸法是浪费能源；2、需要更大池体延长曝气停留时间，土建成本高；3、温度控制需合理，反硝化过程温度控制不好硝酸盐、亚硝酸盐无法被分解为氮气，易造成总氮超标；4、碳源量补充不好控制，补加多了造成COD不达标，补加少了总氮超标；5反硝化细菌不易培养，培养不好或大量死亡，易造成总氮超标。
三、发明内容
本发明主要利用化学法去除亚硝酸盐，进而达到既能去除部分总氮中亚硝酸盐的目的，又能更好的节约能源成本、土建成本、反硝化运营维护成本。
方法涉及到的技术方案是：包括混合反应装置(酸反应罐和碱反应罐)和气体吸收装置依序连通组成的处理设备。
所述的混合反应装置为UPVC塑料圆柱形罐体全封闭装置。其中酸反应罐：左侧上部设反应罐进水管、进水管水封、管道混合器、进水管上设药剂加药点(计量泵定时加药)、罐内设导流筒(导流筒底部开孔布水，导流筒内部设折流板)、导流管周围加设布气管道、罐内设 pH值检测探头(带温度显示功能)，上部设导气管、右侧上部反应罐出水管(低于进水管)、罐体底部设排泥阀。
碱反应罐：左侧上部设进水管道、进水罐水封、管道上加药点(药剂计量泵打入)、罐体上设置加药点(药剂计量泵打入)、右侧上部设出水管(低于进水管道)、罐体中间加导流筒(导流筒底部开孔布水)、底部设排空管。
气体收集装置为半封闭UPVC塑料圆柱形罐体，下部设进气管、引风机(负压离心风机)、底部设碱液或石灰乳排出口、顶部设碱液或石灰乳进料管、罐体内部设在线PH计。
本发明利用方法利用化学法：酸性亚铁离子与废水中亚硝酸根的反应产生一氧化氮；一氧化氮与碱液(氢氧化钠碱液)或石灰乳反应生成固体物质。可有效去除废水中的亚硝酸根，且设备结构简单、成本底廉、易于控制。
经过本装置处理的废水，亚硝酸离子去除率达到85％以上，去除的亚硝酸根形成一氧化氮在碱液(氢氧化钠碱液)或石灰乳中被完全吸收，吸收饱和的碱液(氢氧化钠碱液)或石灰乳，碱液(氢氧化钠碱液)吸收饱和经过处理可以作为氮肥供农作物使用，石灰乳吸收饱和后可在干化池中脱水减量后打包作为固废填埋。
四、附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本方法进一步说明：
图1是混合反应装置酸反应罐剖面示意图；
图2是气体吸收装置剖面示意图；
图3是混合反应装置碱反应罐剖面示意图；
图4是絮凝反应装置剖面示意图；
图中标记说明：1酸反应罐进水流量计；2弯头水封；3药水混合器；4酸计量加药点；5酸性气体出口；6酸性气体收集口；7负压风机；8穿孔布气管；9碱液出料口；10PH计； 11碱液进药口；12硫酸亚铁溶液计量加药口；13PH计；14风机进气管；15酸反应罐排空管； 16酸反应罐环状布气管；17碱液计量加药口；18气体出口；19PH计；20PAM药剂计量加药点；21碱反应罐排空管；22絮凝器排空阀；23絮凝器出水口；24酸反应罐出水口；25碱反应罐弯头水封；26碱反应罐出水口；27絮凝器进水罐、28折流板。
五、具体实施方式
参见图1，含亚硝酸根的废水通过水泵和流量计1的控制，废水定量的进入酸反应罐中，在计量加药管4处加入硫酸，通过管道混合器3的作用使酸和废水混合均匀，再在硫酸亚铁加药口12定量加入硫酸亚铁，药水混合物在中心导流筒和曝气环罐16的共同作用下将硫酸亚铁、酸和亚硝酸盐废水混合的更均匀，法学反应在酸反应罐提供的足够停留时间作用下发生亚硝酸盐转化为一氧化氮的反应，一氧化氮在酸反应罐上部富集，富集起来的一氧化氮、二氧化氮(酸罐上部空间有空气可能生产二氧化氮)混合气体通过气体出气口5进入下一阶段。
参见图2，酸反应罐产生混合气体通过负压风机7抽入气体吸收装置中，气体通过布气管道均匀的与碱液混合，达到被完全吸收的目的。PH计检测气体吸收装置内的PH值，PH值由碱性逐步降低后，及时的将气体吸收装置中的碱液废料排出碱液吸收装置，同时通过碱液进料口11补充新的碱液。排出的饱和碱液废料做处理后做肥料或打包填埋。
参见3、4，酸反应罐处理后的水进入碱反应罐，在碱反应罐进水管上碱液投加口17定量投加碱液，废水和碱液在中性导流筒作用下混合均匀，PH计19显示PH值在7到8之间，在加药口20处计量投加PAM药剂。碱反应罐上部气体抽入气体吸收装置处理。碱反应罐投加碱和PAM后的药水混合物进入絮凝器进行泥水分离，出水口23即是去除85％亚硝酸盐的废水。
本发明，前段向废水中投加强酸、亚铁离子，通过管道混合再在气体搅拌充分搅拌，发生以下反应：
2H++NO 2-+Fe2+→NO↑+Fe3++H2O；
反应产生一氧化氮(NO)从废水中分离出来。由于一氧化氮会污染大气，因此，在后端通过引气系统将(NO)引至碱液吸收装置进行无害化处理(一氧化氮是酸性气体，可以与碱液反应生成液态氮肥)。
六、实验室亚硝酸盐实验数据
实验步骤：
亚硝酸钠和超纯水配置浓度为300mg/L的亚硝酸盐标准溶液5L；
分取8杯500m浓度为300mg/L的亚硝酸标准液；
检测标准亚硝酸溶液总氮浓度。
投加酸到适宜PH值，再投加适量硫酸亚铁(7水硫酸亚铁92％含量)，曝气搅拌；
调至中性加PAM絮凝后，去上清液排除铁离子的干扰检测总氮。
实验数据如下：
Claims (12)
1.一种去除亚硝酸根的废水处理设备，其特征是：包括混合反应装置(酸反应罐、碱反应罐)、絮凝器和气体吸收装置依序连通组成的处理设备；混合反应装置(酸反应罐、碱反应罐)为UPVC塑料圆柱形罐体全封闭装置；气体吸收装置为UPVC塑料方形半封闭装置。
2.权利要求1中酸反应罐其特征是：上部设反应罐进水管、进水管水封、计量加药(酸)管、管道混合器、计量加药(Fe2)管、罐内设中心导流筒、环状布气管道、pH值检测探头，上部设导气管、反应罐出水管，底部设排空管等。
3.权利要求1中碱反应罐其特征是：上部设进水管、进水管水封、进水管上设加药(碱液)点、罐内设中心导流筒、PH值检测探头、PAM加药点，底部设排空管等。
4.权利要求1中絮凝器其特征是：上部设进水管、中部中心导流筒、上部设出水管、底部设排泥阀门。
5.权利要求1中气体吸收装置其特征是：底部加装负压风机、底部设进气管、穿孔布气管、底部排空管、上部进料管、PH值探头。
6.权利要求2、3、4水流走向特征是：水流经过酸反应罐的流量计、水封弯头、管道混合器、进水管、中心导流筒、酸反应罐出水口，再进入碱反应罐水封弯头、中心导流筒、碱反应罐出水口，再进入絮凝沉淀器进水口、中心导流筒、出出水口。
7.权利要求2、3、5气体走向特征是：酸反应罐和碱反应罐生成气体经过罐体出气管通过负压风机抽注到气体吸收装置的布气管道中，布气管道气体均匀的与碱液混合。
8.权利要求2中罐内中心筒其特征是：中性导流筒内加装折流板。
9.权利要求2中罐内底部环状布气管道特征是：环状布气管道底部开孔，管道上端连接风机通过阀门控制气量。
10.权利要求2、3罐体水封及酸反应罐，其特征是：密封罐体和酸反应罐罐体水封及碱反应罐罐体水封组成密闭空间。
11.一种如权利要求1-10中所述的化学去除亚硝酸盐的装置去除亚硝酸盐方法，包括以下步骤：
根据实验数据确定相应浓度亚硝酸盐污水所需的Fe2+量；并换算成相应污水流量(吨/h、L/h)的药剂(Fe2+)量(mL/h)；
烧杯确定每升污水所需硫酸量，换算成相应污水流量(吨/h、L/h)所需硫酸量(mL/h)；
开启提升泵通过流量计控制好进水量，而后开启酸计量泵、亚铁计量泵调整到相应流量所需药剂量；
酸通过管道混合器与污水混合均匀，PH值在2左右的污水再和Fe2+药剂通过中心导流筒折流板的混合，促使化学反应正向进行生成酸性气体NO，PH计实时检测PH值，如果PH值达不到2，应检查酸计量泵工作情况；
待酸反应罐罐体内有半罐水后，开启风机并通过阀门控制进入酸反应罐的气量，气体的加入加速了亚硝酸盐转化为NO；
去除大部分亚硝酸盐的污水进入碱反应罐，通过投加碱液将酸性污水调整中性，再投加PAM使铁泥形成矾花；
形成矾花的污水再进入絮凝器，进行泥水分离，上部清液进入后续生化池，底部污泥定期外派打包处理。
12.如权利要求11所述的去除亚硝酸盐后生成的含氮酸性气体吸收方法，包括一下步骤：
酸反应罐和碱反应罐生成的气体，富集在罐体上部密闭空间中；
开启负压风机将酸性气体抽入到气体吸收装置中；
酸性气体通过布气管道均匀与碱液混合，酸性气体被碱液(石灰水或氢氧化钠水溶液)吸收生成亚硝酸钙、硝酸钙或亚硝酸钠、硝酸钠；
通过气体吸收装置上安装的PH检测装置，实时检测PH值，PH值过高(接近中性)应及时更换将装置内饱和的液体，将饱和状态下的碱液打包处理或制作氮肥，气体吸收装置更换新的碱液。
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