CN108751325A - 一种氨氮废水处理系统及氨氮废水处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种氨氮废水处理系统及氨氮废水处理方法，处理系统包括氨氮废水存储罐、吸附柱组、氯化钠溶液集箱、电解槽和控制终端；其中，吸附柱组包括两台并联设置的吸附柱，吸附柱包括外壳，外壳上开设有供氨氮废水和再生液进出的出入口，外壳通过设置有电磁阀的管道与氨氮废水存储罐和电解槽相连接，电解槽与氯化钠溶液集箱相通；外壳顶部还设置有供气体排出的气体排放口；电磁阀与控制终端电连接。在处理氨氮废水时，通过控制终端控制电磁阀门的开合，使两台吸附柱交替进行吸附和再生过程，废水处理效率大大提高。采用本发明中的氨氮废水处理系统，可达到氨氮废水处理低成本、效率高的目的。

Description

一种氨氮废水处理系统及氨氮废水处理方法

技术领域

本发明属于废水处理技术领域，具体涉及一种氨氮废水处理系统及氨氮废水处理方法。

背景技术

随着现代社会对环境保护观念的重视，我国正逐步加强水体污染的防治工作，而在此过程中氨氮类污染物的整治已经刻不容缓。

氨氮废水直接排放可引起水体富营养化，导致水环境恶化，直接威胁着人类健康。另外，在工业回用过程中，含氨氮的中水对一些金属有腐蚀性，而且容易形成生物垢，堵塞管道和用水设备。因此，去除废水中的氨氮在水环境及工业生产中具有重要意义。目前，去除氨氮的方法主要有生物法、吹脱法、化学沉淀法、折点加氯法、膜截留法和离子交换法等。生物法运行成本低，但是微生物需要培养驯化，且生物处理占地面积大，处理时间长；吹脱法针对高浓度氨氮废水是一种有效的方法，但是该方法需要大量的化学药剂调节pH，且产水常常不能达标；化学沉淀法和折点加氯法都需要大量的化学药剂对氨氮进行转化，容易造成二次污染；膜截留法能有效去除水中氨氮，但是存在浓水处理问题，且膜法对水质要求高，易结垢堵塞，增加处理成本；离子交换法依靠其对氨氮的特性吸附，有很好的氨氮脱除效果，但是其主要缺陷在于吸附剂的再生，再生通常采用酸液洗脱，洗脱后的再生液需要经过蒸发结晶处理，增加了处理成本。

发明内容

针对上述现有技术，本发明提供一种氨氮废水处理系统，以达到氨氮废水处理低成本、效率高的目的。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：提供一种氨氮废水处理系统，包括氨氮废水存储罐、吸附柱组、氯化钠溶液集箱、电解槽和控制终端；其中，吸附柱组包括两台并联设置的吸附柱，吸附柱包括外壳，外壳上开设有氨氮废水入口、处理液出口、再生液入口、再生液出口和气体排放口，氨氮废水入口处置有第一电磁阀，并通过管道与氨氮废水存储罐相连接，处理液出口处设置有在线氨氮检测器和第二电磁阀，再生液入口通过设置有第三电磁阀的管道与电解槽相连接，电解槽与氯化钠溶液集箱连通，再生液出口通过管道与氯化钠溶液集箱相连接，外壳内部填装有固体吸附剂；第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀和在线氨氮检测器与控制终端电连接。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，氨氮废水入口和再生液出口位于外壳上端，处理液出口和再生液入口位于外壳下端；气体排放口位于外壳顶部。

进一步，电解槽与吸附柱之间的管道上设置有用于将电解液泵入吸附柱内的压力泵。

进一步，电解槽的阳极为钛基析氯电极，阴极为不锈钢电极。

进一步，固体吸附剂为沸石。

进一步，控制终端为PLC控制器。

本发明中的氨氮废水处理系统在处理氨氮废水时，包括以下步骤：

1)、将不同浓度的氨氮废水注入氨氮废水存储罐(1)，在罐中进行均和；

2)、打开1号吸附柱(2)上的氨氮废水通道，控制废水以1～2m/h的流速从上到下流经吸附柱(2)，处理后的废水从处理液出口(26)处排出；

3)、1号吸附柱(2)吸附饱和后进入再生阶段，启用2号吸附柱(2)继续对废水进行处理；再生阶段再生液以3～4m/h的流速从下到上流经吸附柱(2)，并从再生液出口流出后返回到氯化钠溶液集箱(3)；再生液为氯化钠溶液经电解槽(4)电解后的溶液；

4)、1号吸附柱(2)和2号吸附柱(2)交替进行吸附和再生，直至氨氮废水存储罐(1)中的氨氮废水处理完毕。

为了保证吸附和再生效果，吸附过程中，氨氮废水的流速为1m/h；再生过程中，再生液的上升速度为3m/h。

电解槽电解过程中，正极板和负极板之间的电压为3～10V，氯化钠溶液的流速为0.3m/s。

本发明的有益效果是：

1.本发明中的氨氮废水处理系统，并联设置有两根吸附柱，两根吸附柱交替进行吸附和再生，可实现废水的连续处理，大大提高了废水的处理效率。采用该系统，整个过程只有电耗，且电解氯化钠溶液制次氯酸钠溶液电耗低，因此运行成本低。采用沸石作为氨氮吸附剂，其属于多孔硅酸盐矿物材料，具有吸附、离子选择性交换等作用，对氨氮有很强的选择性。整个方法工艺简单、运行成本低、占地小、操作方便。

2.本发明中的废水处理系统在处理废水时可分为两个步骤，一为氨氮去除过程，由沸石吸附柱对氨氮废水中的氨氮进行吸附去除；二为沸石吸附剂的再生过程，由电解氯化钠溶液产生次氯酸钠溶液，次氯酸钠溶液经过吸附饱和的沸石吸附剂，与其中的氨氮离子进行化学反应，将氨氮离子转化为无毒害的氮气，次氯酸钠则转化为氯化钠循环利用。

附图说明

图1为本发明的连接示意图；

其中，1、氨氮废水存储罐；2、吸附柱；21、外壳；22、氨氮废水入口；23、气体排放口；24、再生液出口；25、再生液入口；26、处理液出口；27、第一电磁阀；28、第三电磁阀；29、第二电磁阀；210、在线氨氮检测器；3、氯化钠溶液集箱；4、电解槽；5、压力泵；6、控制终端。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

本发明的实施例中，如图1所示，提供了一种氨氮废水处理系统，包括氨氮废水存储罐1、吸附柱组、氯化钠溶液集箱3、电解槽4和控制终端6。其中，吸附柱组包括两台并联设置的吸附柱2，它们的结构完全相同，并利用支架固定在同一水平面上。

单台吸附柱2包括外壳21，外壳21上开设有氨氮废水入口22、处理液出口26、再生液入口25、再生液出口24和气体排放口23，内部填装有固体吸附剂，固体吸附剂为对氨氮具有良好吸附性能吸附剂，如沸石等。氨氮废水入口22和再生液出口24分别位于外壳21上端两侧，且为了避免氨氮废水进入吸附柱后直接从再生液出口24流出，再生液出口24的位置高于氨氮废水入口22；处理液出口26和再生液入口25位于外壳21的下端，而且处理液出口26最好位于外壳21的底部，以便于处理后的废水顺利排除；气体排放口23位于外壳21的顶部。氨氮废水入口22处置有第一电磁阀27，并通过管道与氨氮废水存储罐1相连接，废水存储罐1位于吸附柱2的上方，则废水在重力作用下即可进入吸附柱2中，不需要提供额外的动力设备；处理液出口26处设置有在线氨氮检测器210和第二电磁阀29，在线氨氮检测器210用于监测处理后的废水的COD值，并将该值返回到控制终端；再生液入口25通过设置有第三电磁阀28的管道与电解槽4相连接，由于本发明中电解槽4用于电解氯化钠溶液，因此电解槽4的阳极设置为钛基析氯电极，阴极设置为不锈钢电极；电解槽4与氯化钠溶液集箱3连通，再生液出口24通过管道与氯化钠溶液集箱3相连接。由于再生液入口25位于外壳21下端，吸附柱2再生时，再生液从下到上流经吸附柱2，因此，必须设置压力装置再生液才能进入吸附柱2内，本发明中在电解槽4与吸附柱2之间的管道上设置有为再生液提供压力的压力泵5，压力泵位于第三电磁阀28的上游。

为了实现废水处理的全自动化管理，氨氮废水处理系统中的第一电磁阀27、第二电磁阀29、第三电磁阀28和在线氨氮检测器210与控制终端6电连接，控制终端6控制电磁阀的开闭与开合程度，以达到流量调节的目的。

本发明中的系统在进行氨氮废水处理时，包括以下步骤：

1)、将各部件按照本发明中记载的连接方式进行连接，并调试系统，使其能够正常工作；

2)、将不同浓度的氨氮废水注入氨氮废水存储罐1中，在罐中进行均和；控制终端6控制1号吸附柱2上的第一电磁阀27和第二电磁阀29开阀(氨氮废水通道)，第一电磁阀27的开合程度以氨氮废水在吸附柱内的流速为1～2m/h为准；氨氮废水由上至下流经吸附柱2，吸附柱2内的吸附剂吸附废水中的NH₃-N，处理液从处理液出口26处排出；在线氨氮检测器210将监测到的氨氮值返回控制终端6；

3)、控制终端6将接收到的氨氮值与设定值进行对比，当氨氮值超出设定值后，表明吸附柱2内的固体吸附剂达到吸附饱和；此时，控制终端6控制1号吸附柱2上的第一电磁阀27和第二电磁阀29闭阀，第三电磁阀28开阀(再生液通道)，1号吸附柱2进入再生阶段。再生过程中，氯化钠溶液从氯化钠溶液集箱3流入电解槽4中，氯化钠溶液在电解槽4内的流速控制在0.3m/s，且电解槽4的电解电压为3～10V，电解槽4中氯化钠溶液通过电化学反应生成再生液，再生液中含有强氧化剂HClO，反应方程式如下：

阳极：

Cl^-→Cl₂+2e^-

Cl₂+H₂O→HClO+H⁺+Cl^-

含有强氧化剂HClO的再生液通过压力泵5加压后，进入吸附柱2内，再生液在吸附柱内的上升速度控制在3～4m/h的范围内，吸附剂上吸附的氨氮离子被HClO所氧化，最终以氮气的形式通过气体排放口23排出，吸附剂得以再生，HClO反应后转变为氯离子。反应过程如下：

HClO+NH₄ ⁺→NH₂Cl+H₂O+H⁺

NHCl₂+H₂O→NOH+2H₂+2Cl^-

NHCl₂+NOH→N₂+HOCl+H⁺+Cl^-

反应后的含氯离子的溶液从再生液出口24流出，回流至氯化钠溶液集箱3中，循环利用。

在1号吸附柱2进行再生的同时，控制终端6控制2号吸附柱2上的第一电磁阀27和第一电磁阀29开阀，2号吸附柱2进入吸附阶段。

4)、1号吸附柱2和2号吸附柱2交替进行吸附和再生，直至氨氮废水存储罐2中的氨氮废水处理完毕。

虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了详细地描述，但不应理解为对本专利的保护范围的限定。在权利要求书所描述的范围内，本领域技术人员不经创造性劳动即可作出的各种修改和变形仍属本专利的保护范围。

Claims (9)

1.一种氨氮废水处理系统，其特征在于：包括氨氮废水存储罐(1)、吸附柱组、氯化钠溶液集箱(3)、电解槽(4)和控制终端(6)；其中，吸附柱组包括两台并联设置的吸附柱(2)，所述吸附柱(2)包括外壳(21)，所述外壳(21)上开设有氨氮废水入口(22)、处理液出口(26)、再生液入口(25)、再生液出口(24)和气体排放口(23)，所述氨氮废水入口(22)处设置有第一电磁阀(27)，并通过管道与所述氨氮废水存储罐(1)相连接，所述处理液出口(26)处设置有在线氨氮检测器(210)和第二电磁阀(29)，所述再生液入口(25)通过设置有第三电磁阀(28)的管道与所述电解槽(4)相连接，所述电解槽(4)与所述氯化钠溶液集箱(3)连通，所述再生液出口(24)通过管道与所述氯化钠溶液集箱(3)相连接，所述外壳(21)内部填装有固体吸附剂；所述第一电磁阀(27)、第二电磁阀(29)、第三电磁阀(28)和在线氨氮检测器(210)与所述控制终端(6)电连接。

2.根据权利要求1所述的氨氮废水处理系统，其特征在于：所述氨氮废水入口(22)和再生液出口(24)位于所述外壳(21)上端，所述处理液出口(26)和再生液入口(25)位于所述外壳(21)下端；所述气体排放口(23)位于所述外壳(21)顶部。

3.根据权利要求1所述的氨氮废水处理系统，其特征在于：所述电解槽(4)与所述吸附柱(2)之间的管道上设置有用于将电解液泵入吸附柱内的压力泵(5)。

4.根据权利要求1所述的氨氮废水处理系统，其特征在于：所述电解槽(4)的阳极为钛基析氯电极，阴极为不锈钢电极。

5.根据权利要求1所述的氨氮废水处理系统，其特征在于：所述固体吸附剂为沸石、贝壳、蛭石、麦饭石和砂中的至少一种。

6.根据权利要求1所述的氨氮废水处理系统，其特征在于：所述控制终端(6)为PLC控制器。

7.采用权利要求1～6任一项所述的氨氮废水处理系统处理氨氮废水的方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)、将不同浓度的氨氮废水注入氨氮废水存储罐(1)，在罐中进行均和；

2)、打开1号吸附柱(2)上的氨氮废水通道，控制废水以1～2m/h的流速从上到下流经吸附柱(2)，处理后的废水从处理液出口(26)处排出；

3)、1号吸附柱(2)吸附饱和后进入再生阶段，启用2号吸附柱(2)继续对废水进行处理；再生阶段再生液以3～4m/h的流速从下到上流经吸附柱(2)，并从再生液出口流出后返回到氯化钠溶液集箱(3)；所述再生液为氯化钠溶液经电解槽(4)电解后的溶液；

4)、1号吸附柱(2)和2号吸附柱(2)交替进行吸附和再生，直至氨氮废水存储罐(1)中的氨氮废水处理完毕。

8.根据权利要求7所述的氨氮废水处理系统的应用，其特征在于：吸附过程中，氨氮废水的流速为1m/h；再生过程中，再生液的上升速度为3m/h。

9.根据权利要求7所述的氨氮废水处理系统的应用，其特征在于：电解槽(4)电解过程中，正极板和负极板之间的电压为3～10V，氯化钠溶液的流速为0.3m/s。