CN109264845A - 一种反渗透浓水有机物和氨氮同时去除的装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种同时去除反渗透浓水中有机物和氨氮装置及方法，属于工业废水处理领域。调节池中反渗透浓水经进水泵通入催化臭氧反应塔底部，加药泵将加药箱中的药剂泵入催化臭氧反应塔底部，同时经臭氧发生器产生的臭氧通入催化臭氧反应塔底部曝气盘；药剂、反渗透浓水与臭氧在底部混合后通入催化剂床层，并从催化臭氧反应塔上部溢流出水进入脱氧稳定池，催化臭氧反应塔尾气经收集后进入尾气破坏装置破坏残留的臭氧，最终排入大气。反渗透浓水中有机物和氨氮的同时去除是通过催化臭氧氧化反应或者催化臭氧氧化与过硫酸盐或次氯酸盐氧化耦合反应完成的。该装置简单、自动化程度高、可操作性强，处理后的出水浓度可实现达标排放或者进一步处理要求。
Description
技术领域
本发明属于工业废水处理领域，尤其涉及一种反渗透浓水有机物和氨氮同时去除的装置及方法。
背景技术
反渗透是运用压力使溶液中的水通过反渗透膜，达到分离、提取、纯化、浓缩等目的的处理技术，它不仅可以除去盐类和离子态的其他物质，还可以除去有机物、胶体、细菌和病毒。与传统水处理方法相比，反渗透技术作为一种水处理工艺，具有经济高效，操作简便，不需要外加酸碱，占地面积小等优点，越来越广泛地应用在工业水处理领域。废水经反渗透处理后，80％～85％的进水转化成清洁的水，同时也产生了大比例的反渗透浓水，其具有含盐度高、硬度高、可生化性差、COD和氨氮高等特点，若未经妥善处理直接排放，既会造成水资源的严重浪费，还会带来严重的环境污染，因此，在浓水排放到自然水体和回收前，应对反渗透浓水中的污染物进行适当的处理。
目前反渗透浓水的处理方法主要有混凝沉淀、活性炭吸附、臭氧氧化、化学芬顿、光催化和电催化等，这些方法多数都是针对反渗透浓水中有机物的去除，极少涉及氨氮的去除。至今仅有文献报道，Pérez等利用金刚石膜电极作为阳极对污水处理厂二级出水的三级处理反渗透浓水进行处理，研究了电化学催化去除COD、氨氮和阴离子的可行性。因此，探究一种同时去除反渗透浓水中有机物和氨氮的方法具有广泛的实际应用价值，也将有效解决反渗透膜工艺应用的瓶颈问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高效、操作简单、运行成本低的同时去除反渗透浓水中有机物和氨氮的装置及方法。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种反渗透浓水有机物和氨氮同时去除的装置，主要由装有催化剂的催化臭氧反应塔、调节池1、加药箱5、臭氧发生器7、脱氧稳定池11和尾气破坏装置12组成；
所述的催化臭氧反应塔，包括曝气盘8、承托层9和催化剂床层10，三者从下至上依次布置在催化臭氧反应塔的内部，曝气盘8位于催化臭氧反应塔的底部，承托层9用于承托上方的催化剂床层10；
所述的催化臭氧反应塔的下部设有进药口和进水口、上部设有出水口、顶部设有尾气出气口、底部设有进气口；进药口通过加药泵6与加药箱5相连；进水口通过进水泵2与调节池1相连，出水口通过管线与脱氧稳定池11相连；进气口与臭氧发生器7相连，尾气出气口与尾气破坏装置12相连。
所述的加药箱5上设有加药搅拌装置4，用于搅拌药剂；所述的催化臭氧反应塔与进水泵2之间设有进水流量计3，用于调节进水流量，从而控制催化氧化反应时间。
所述的催化臭氧反应塔内催化剂的填充量为催化臭氧反应塔总体积的60％-80％。
所述的催化臭氧反应塔内填充的催化剂为负载型催化剂，载体为γ-Al2O3、煤质柱状活性炭、天然斜发沸石中的一种或两种以上混合；负载物为过渡金属的氧化物或复合氧化物，所述的过渡金属包括锰、铜、钴、铈、铁和铜，根据反渗透浓水中有机物种类加以调整。
一种反渗透浓水有机物和氨氮同时去除的方法，通过催化臭氧氧化反应或者催化臭氧氧化与过硫酸盐或次氯酸盐氧化耦合反应实现反渗透浓水中有机物和氨氮的同时去除，具体如下：调节池1中的反渗透浓水经进水泵2泵入催化臭氧反应塔底部，加药泵6将加药箱5中的药剂泵入催化臭氧反应塔底部，同时臭氧发生器7产生的臭氧通入催化臭氧反应塔底部的曝气盘8；药剂和反渗透浓水与臭氧在催化臭氧反应塔底部混合后进入催化剂床层10，进行催化氧化反应，出水从催化臭氧反应塔上部溢流进入脱氧稳定池11，催化臭氧反应塔顶部的尾气经收集后进入尾气破坏装置12破坏残留的臭氧，最终排入大气。
所述的加药箱5内的药剂为过硫酸盐或次氯酸盐水溶液，具体的加药量与加药种类根据反渗透浓水中有机物和氨氮浓度确定。
所述的药剂为硫酸钠或次氯酸钠水溶液。
所述的催化氧化反应的反应时间为30min～240min，根据进反渗透浓水中有机物和氨氮浓度调整。
与现有技术相比，本发明具有以下收益效果：
(1)本发明的装置通过催化臭氧氧化或是催化臭氧氧化与过硫酸盐/次氯酸盐氧化耦合反应同时去除反渗透浓水中的有机物和氨氮，该装置简单、自动化程度高、可操作性强；
(2)本发明利用上述方法真正实现了反渗透浓水中有机物和氨氮的同时去除，去除效率高，处理后的出水的有机物和氨氮浓度可以实现达标排放或者进一步处理要求。
附图说明
图1是反渗透浓水有机物和氨氮同时去除工艺流程图。
图中：1调节池；2进水泵；3进水流量计；4加药搅拌装置；5加药箱；6加药泵；7臭氧发生器；8曝气盘；9承托层；10催化剂床层；11脱氧稳定池；12尾气破坏装置；13控制柜。
具体实施方式
以下结合附图和技术方案，进一步说明本发明的具体实施方式。
如图1所示，一种反渗透浓水有机物和氨氮同时去除的装置，主要由装有催化剂的催化臭氧反应塔、调节池1、加药箱5、臭氧发生器7、脱氧稳定池11和尾气破坏装置12组成；加药箱5上设有加药搅拌装置4，用于搅拌药剂；催化臭氧反应塔与进水泵2之间设有进水流量计3，用于调节进水流量。整个装置通过控制柜13进行控制。加药量与加药种类根据反渗透浓水中有机物和氨氮浓度确定，可以根据反渗透浓水的具体情况，选择加药或者不加药，即单独采用催化臭氧氧化的工艺或是催化臭氧氧化与过硫酸盐/次氯酸盐氧化耦合工艺。
采用本发明的装置同时去除反渗透浓水有机物和氨氮，具体实施例如下：
实施例1
某焦化厂反渗透浓水产生量为60m3/h，COD约为310mg/L，氨氮为14mg/L左右。应用本发明所述装置，采用单独催化臭氧氧化处理工艺，催化剂为γ-Al2O3负载锰-铜氧化物，催化氧化反应3h，不投加药品，臭氧投加浓度为330mg/L，出水COD低于80mg/L、氨氮低于1.0mg/L，COD和氨氮的平均去除率分别为78.3％和95.2％，具体水质指标如表1所示。
表1某焦化厂反渗透浓水处理前后水质指标对比
实施例2
某食品厂的生产废水由厂内污水处理厂处理，生化出水经过过滤、超滤、RO等工艺处理后回用，产生的反渗透浓水为160m3/h，COD约为100mg/L，氨氮为15mg/L左右。应用本发明所述装置，采用催化臭氧氧化耦合过硫酸盐氧化处理工艺，催化剂为γ-Al2O3负载锰-铈氧化物，反应0.5h，过硫酸钠投加浓度为30mg/L，臭氧投加浓度为60mg/L，出水COD低于40mg/L、氨氮低于5.0mg/L，COD和氨氮的去除率分别为60.1％和71.3％，具体水质指标如表2所示。
表2某食品厂反渗透浓水处理前后水质指标对比
实施例3
某钛白粉生产厂的生产废水中COD来源主要为：生产过程中产生的还原性物质；电石渣中带入的有机物质；酸解(碱性)喷淋带入的SO2等。反渗透浓水废水产生量为400m3/h，COD约为200mg/L，氨氮为30mg/L左右。应用本发明所述装置，采用催化臭氧氧化耦合次氯酸盐氧化处理工艺，催化剂为γ-Al2O3负载锰-铜氧化物，反应3h，次氯酸钠投加浓度为40mg/L，臭氧投加浓度为450mg/L，出水COD低于50mg/L、氨氮低于5.0mg/L，COD和氨氮的去除率分别为79.1％和70.4％，具体水质指标如表3所示。
表3某钛白粉生产厂的反渗透浓水处理前后水质指标对比
Claims (10)
1.一种反渗透浓水有机物和氨氮同时去除的装置，其特征在于，所述的反渗透浓水有机物和氨氮同时去除的装置主要由装有催化剂的催化臭氧反应塔、调节池(1)、加药箱(5)、臭氧发生器(7)、脱氧稳定池(11)和尾气破坏装置(12)组成；
所述的催化臭氧反应塔，包括曝气盘(8)、承托层(9)和催化剂床层(10)，三者从下至上依次布置在催化臭氧反应塔的内部，曝气盘(8)位于催化臭氧反应塔的底部，承托层(9)用于承托上方的催化剂床层(10)；
所述的催化臭氧反应塔的下部设有进药口和进水口、上部设有出水口、顶部设有尾气出气口、底部设有进气口；进药口通过加药泵(6)与加药箱(5)相连；进水口通过进水泵(2)与调节池(1)相连，出水口通过管线与脱氧稳定池(11)相连；进气口与臭氧发生器(7)相连，尾气出气口与尾气破坏装置(12)相连。
2.根据权利要求1所述的一种反渗透浓水有机物和氨氮同时去除的装置，其特征在于，所述的加药箱(5)上设有加药搅拌装置(4)，用于搅拌药剂；所述的催化臭氧反应塔与进水泵(2)之间设有进水流量计(3)，用于调节进水流量，从而控制催化氧化反应时间。
3.根据权利要求1或2所述的一种反渗透浓水有机物和氨氮同时去除的装置，其特征在于，所述的催化臭氧反应塔内催化剂的填充量为催化臭氧反应塔总体积的60％-80％。
4.根据权利要求1或2所述的一种反渗透浓水有机物和氨氮同时去除的装置，其特征在于，所述的催化臭氧反应塔内填充的催化剂为负载型催化剂，载体为γ-Al2O3、煤质柱状活性炭、天然斜发沸石中的一种或两种以上混合；负载物为过渡金属的氧化物或复合氧化物，所述的过渡金属包括锰、铜、钴、铈、铁和铜。
5.根据权利要求3所述的一种反渗透浓水有机物和氨氮同时去除的装置，其特征在于，所述的催化臭氧反应塔内填充的催化剂为负载型催化剂，载体为γ-Al2O3、煤质柱状活性炭、天然斜发沸石中的一种或两种以上混合；负载物为过渡金属的氧化物或复合氧化物，所述的过渡金属包括锰、铜、钴、铈、铁和铜。
6.一种反渗透浓水有机物和氨氮同时去除的方法，其特征在于，通过催化臭氧氧化反应或者催化臭氧氧化与过硫酸盐或次氯酸盐氧化耦合反应实现反渗透浓水中有机物和氨氮的同时去除，具体如下：调节池(1)中的反渗透浓水经进水泵(2)泵入催化臭氧反应塔底部，加药泵(6)将加药箱(5)中的药剂泵入催化臭氧反应塔底部，同时臭氧发生器(7)产生的臭氧通入催化臭氧反应塔底部的曝气盘(8)；药剂和反渗透浓水与臭氧在催化臭氧反应塔底部混合后进入催化剂床层(10)，进行催化氧化反应，出水从催化臭氧反应塔上部溢流进入脱氧稳定池(11)，催化臭氧反应塔顶部的尾气经收集后进入尾气破坏装置(12)破坏残留的臭氧，最终排入大气。
7.根据权利要求6所述的一种反渗透浓水有机物和氨氮同时去除的方法，其特征在于，所述的加药箱(5)内的药剂为过硫酸盐或次氯酸盐水溶液，加药量与加药种类根据反渗透浓水中有机物和氨氮浓度确定。
8.根据权利要求6或7所述的一种反渗透浓水有机物和氨氮同时去除的方法，其特征在于，所述的药剂为硫酸钠或次氯酸钠水溶液。
9.根据权利要求6或7所述的一种反渗透浓水有机物和氨氮同时去除的方法，其特征在于，所述的催化氧化反应的反应时间为30min～240min。
10.根据权利要求8所述的一种反渗透浓水有机物和氨氮同时去除的方法，其特征在于，所述的催化氧化反应的反应时间为30min～240min。
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