CN114455686A - 一种基于气体分层的氨氮回收设备及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于气体分层的氨氮回收设备及其使用方法，包含回收装置，所述回收装置包括反应箱，所述反应箱的上端卡合连接有箱盖，所述反应箱的左右两侧分别设置有废液箱和收集箱，所述废液箱的上端设置有料箱，所述反应箱与废液箱、收集箱和料箱分别通过管道连接，所述反应箱与废液箱和料箱的连接管道上分别设置有液泵和料泵，所述反应箱的底端固定连接有底座，所述底座的上端固定连接有气泵，所述气泵与反应箱管道连接，所述反应箱的侧面设置有排水管，所述排水管上设置有排水泵，所述反应箱的外圈设置有多组加热环，本发明，便捷高效地实现了根据废水的实时状态调整氨氮回收的策略的功能。

Description

一种基于气体分层的氨氮回收设备及其使用方法

技术领域

本发明应用于氨氮回收装置背景，名称是一种基于气体分层的氨氮回收设备及其使用方法。

背景技术

氨氮是指水中以游离氨(NH3)和铵离子(NH4+)形式存在的氮，也称非离子氨，非离子氨是引起水生生物毒害的主要因子，因为氨氮是水体中的营养素，可导致水富营养化现象产生，是水体中的主要耗氧污染物，对鱼类及某些水生生物有毒害，因此对氨氮的回收是非常有必要的，目前氨氮回收较好的方法为吹脱法，吹脱法便用于处理中高浓度、大流量氨氮废水，具有流程简单、处理效果稳定、基建费和运行费较低等优点，利用吹脱法对氨氮进行处理时，为了提高效率，需要精确调节废水的PH值、温度以及气液比。

实际回收时工艺参数初始设定好后，设备一直运行到吹脱完成，然而在利用吹脱法回收氨氮时，废水的PH值、温度以及废水中氨氮的含量都在不停的变化，导致回收的效率不高。

故，有必要提供一种基于气体分层的氨氮回收设备及其使用方法，可以达到根据废水的实时状态调整氨氮回收的策略的作用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于气体分层的氨氮回收设备及其使用方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种基于气体分层的氨氮回收设备及其使用方法，包含回收装置，所述回收装置包括反应箱，所述反应箱的上端卡合连接有箱盖，所述反应箱的左右两侧分别设置有废液箱和收集箱，所述废液箱的上端设置有料箱，所述反应箱与废液箱、收集箱和料箱分别通过管道连接，所述反应箱与废液箱和料箱的连接管道上分别设置有液泵和料泵，所述反应箱的底端固定连接有底座，所述底座的上端固定连接有气泵，所述气泵与反应箱管道连接，所述反应箱的侧面设置有排水管，所述排水管上设置有排水泵，所述反应箱的外圈设置有多组加热环，所述反应箱的内部设置有温度计、液位仪和氨氮浓度检测仪。

在一个实施例中，所述箱盖的上端固定连接有支架，所述支架的中间固定连接有举升杆，所述举升杆为伸缩结构，所述举升杆的下端固定连接有电机，所述电机的输出端固定连接有搅拌棒，所述搅拌棒的下端设置有多组叶片，多组所述叶片的上端均设置有集水槽，一组所述叶片的侧面设置有凹槽，所述凹槽的内部固定连接有压力感应器，所述箱盖的下端固定连接有多组PH值检测计，所述PH值检测计位于集水槽的正上方。

一种基于气体分层的氨氮回收设备使用方法，包括氨氮回收系统，所述氨氮回收系统包括智能控制模块、智能检测模块和过程控制模块，所述智能控制模块、智能检测模块和过程控制模块分别通过电连接；

所述智能控制模块包括数据记录模块、数据运算模块、逻辑判断模块和时间控制模块，所述智能检测模块包括PH值检测模块、浓度检测模块、液位检测模块、温度检测模块和阻力检测模块，所述温度检测模块包括加温单元，所述过程控制模块包括废液搅拌模块、废液排放模块和氨氮回收模块。所述废液搅拌模块包括旋转单元和举升单元，所述氨氮回收模块包括废液泵入单元、空气泵入单元和PH值调节单元；

所述PH值检测模块与PH值检测计电连接，所述浓度检测模块与氨氮浓度检测仪电连接，所述液位检测模块与液位仪电连接，所述温度检测模块与温度计电连接，所述加温单元与加热环电连接，所述阻力检测模块与压力感应器电连接，所述旋转单元与电机电连接，所述举升单元与举升杆电连接，所述废液排放模块与排水泵电连接，所述废液泵入单元与液泵电连接，所述空气泵入单元与气泵电连接，所述PH值调节单元与料泵电连接。

在一个实施例中，所述氨氮回收系统的使用方法如下：

S1、需要对废液进行氨氮回收时，启动氨氮回收系统，在废液泵入单元的作用下，废液进入到反应箱中，并加入适量的熟石灰，使废液的PH值达到生产的需求，同时利用空气泵入单元持续向反应箱中通入空气，使废液中的铵离子离解，连同空气和水蒸气一起进行收集箱中；

S2、利用液位检测模块实时采集废液的水位信息，利用温度检测模块采集废液的水温信息，利用浓度检测模块实时采集废液中氨氮的浓度信息，连同氨氮回收系统的预设值，一起存储在数据记录模块中；

S3、利用数据运算模块进行计算，确定废液的状态，并根据废液的状态，利用逻辑判断模块确定后续的处理策略，直到废液达到排放标准；

S4、重复S1-S3，完成对所有废液的氨氮回收工作。

与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：本发明通过设置回收装置和氨氮回收系统，可以实现废液的氨氮回收工作，并在废液回收的同时，实时采集废液的液位、PH值、温度、含杂度等数据，根据废液不同的状态参数，采取不同的处理方式，实现智能控制，保证废液回收的效率。

附图说明

下面结合附图，通过对本申请的具体实施方式详细描述，将使本申请的技术方案及其它有益效果显而易见。

在附图中：

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是本发明的A处局部结构示意图；

图3是本发明的B处局部结构示意图；

图4是本发明的各模块相互关系示意图；

图中：1、反应箱；2、箱盖；3、底座；4、废液箱；5、料箱；6、液泵；7、料泵；8、收集箱；9、支架；10、举升杆；11、电机；12、搅拌棒；13、叶片；14、集水槽；15、压力感应器；16、PH值检测计；18、气泵；19、排水管；20、排水泵；21、加热环。

具体实施方式

下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本申请的不同结构。为了简化本申请的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本申请。此外，本申请可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本申请提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。

请参阅图1-4，本发明提供技术方案：一种基于气体分层的氨氮回收设备及其使用方法，包含回收装置，其特征在于：回收装置包括反应箱1，反应箱1的上端卡合连接有箱盖2，反应箱1的左右两侧分别设置有废液箱4和收集箱8，废液箱4的上端设置有料箱5，反应箱1与废液箱4、收集箱8和料箱5分别通过管道连接，反应箱1与废液箱4和料箱5的连接管道上分别设置有液泵6和料泵7，反应箱1的底端固定连接有底座3，底座3的上端固定连接有气泵18，气泵18与反应箱1管道连接，反应箱1的侧面设置有排水管19，排水管19上设置有排水泵20，反应箱1的外圈设置有多组加热环21，反应箱1的内部设置有温度计、液位仪和氨氮浓度检测仪，料箱5中存储有熟石灰，需要对废液进行氨氮回收时，利用液泵6使一定体积的废液进入到反应箱1中，并通过料泵7加入适量的熟石灰，使废液的PH值达到生产的需求，同时利用气泵18持续向反应箱1中通入空气，使废液中的铵离子，连同空气和水蒸气一起进行收集箱8中，在氨氮离解的同时，利用加热环21对反应箱进行加热，从而提高氨氮的离解效率，随着氨氮离解的进行，废液的体积会持续下降，为了保持稳定的气液比，在液位下降到一定程度时，利用液泵6持续往反应箱1中加入废液，使液位维持到初始位置，如此反复，直到废液中的氨氮浓度达到排放标准时，利用排水管19将废液排出；

箱盖2的上端固定连接有支架9，支架9的中间固定连接有举升杆10，举升杆10为伸缩结构，举升杆10的下端固定连接有电机11，电机11的输出端固定连接有搅拌棒12，搅拌棒12的下端设置有多组叶片13，多组叶片13的上端均设置有集水槽14，一组叶片13的侧面设置有凹槽，凹槽的内部固定连接有压力感应器15，箱盖2的下端固定连接有多组PH值检测计16，PH值检测计16位于集水槽14的正上方，在废液处理时，搅拌棒12在电机11的带动下，持续旋转带动叶片13对废液进行搅拌，加快了熟石灰的溶解的同时，加速氨氮的离解，在叶片13搅拌的同时，利用举升杆10的带动叶片13做上下往复运动，并在运动到上端的时候，停止转动，此时利用PH值检测计16对残留在集水槽14中的废液进行PH值的采集，并根据检测的数值添加熟石灰，在叶片13搅拌的同时，利用压力感应器15采集废液对其产生的压力值，随着废液反复的添加，废液中的杂质越来越多，其对压力感应器15产生的压力越来越大，当压力感应器15的数值到达一定程度时，说明此时废液中的杂质量过多，很容易产生水垢堆积，此时不再添加废液，直到此次废液的浓度达到排放标准后排出，从而保证了反应箱1的清洁；

氨氮回收系统包括智能控制模块、智能检测模块和过程控制模块，智能控制模块、智能检测模块和过程控制模块分别通过电连接；

智能控制模块包括数据记录模块、数据运算模块、逻辑判断模块和时间控制模块，智能检测模块包括PH值检测模块、浓度检测模块、液位检测模块、温度检测模块和阻力检测模块，温度检测模块包括加温单元，过程控制模块包括废液搅拌模块、废液排放模块和氨氮回收模块。废液搅拌模块包括旋转单元和举升单元，氨氮回收模块包括废液泵入单元、空气泵入单元和PH值调节单元；

PH值检测模块与PH值检测计16电连接，浓度检测模块与氨氮浓度检测仪电连接，液位检测模块与液位仪电连接，温度检测模块与温度计电连接，加温单元与加热环21电连接，阻力检测模块与压力感应器15电连接，旋转单元与电机11电连接，举升单元与举升杆10电连接，废液排放模块与排水泵20电连接，废液泵入单元与液泵6电连接，空气泵入单元与气泵18电连接，PH值调节单元与料泵7电连接；

数据记录模块用于记录实时采集的各种数据，包括氨氮回收系统的预设值，数据运算模块用于对记录数据进行计算，逻辑判断模块用于对计算结果的分析判断，确定回收的策略，时间控制模块用于回收过程中各种时间控制，PH值检测模块用于实时采集废液的PH值信息，浓度检测模块用于实时采集废液中氨氮的浓度信息，液位检测模块用于实时采集废液的水位信息，温度检测模块用于采集废液的水温信息，加温单元用于对废液进行加温，阻力检测模块用于采集废液对叶片13的阻力信息，旋转单元用于控制搅拌棒12旋转，举升单元用于控制搅拌棒12上下运动，废液排放模块用于控制废液的排放，废液泵入单元用于把废液泵入反应箱1，空气泵入单元用于向反应箱1泵入空气，以实现利用吹脱法分离氨氮并回收，PH值调节单元用于调节废液的PH值；

氨氮回收系统的使用方法如下：

S1、需要对废液进行氨氮回收时，启动氨氮回收系统，在废液泵入单元的作用下，废液进入到反应箱1中，并加入适量的熟石灰，使废液的PH值达到生产的需求，同时利用空气泵入单元持续向反应箱1中通入空气，使废液中的铵离子离解，连同空气和水蒸气一起进行收集箱8中；

S2、利用液位检测模块实时采集废液的水位信息，利用温度检测模块采集废液的水温信息，利用浓度检测模块实时采集废液中氨氮的浓度信息，连同氨氮回收系统的预设值，一起存储在数据记录模块中；

S3、利用数据运算模块进行计算，确定废液的状态，并根据废液的状态，利用逻辑判断模块确定后续的处理策略，直到废液达到排放标准；

S4、重复S1-S3，完成对所有废液的氨氮回收工作；

S1中废液添量的确定方法如下：

设定添加后，废液的液位高度为H₀，其数值由下式确定：

其中Q为通入空气的体积流量，T为氨氮回收系统固定的回收时间，β₀为最佳气液比，即在其他条件最优的情况下，通入空气与废液的体积比为β时，氨氮离解的效率最高，R为反应箱1的内筒半径值，对于同一种废液，各种参数由人为测定并输入系统，所以每次注入的废液体积相同，同时对于同一种废液，相同液位要达到指定PH值，加入的熟石灰的量是一定的；

设定在H₀液位下，当原始的废液加入的熟石灰的质量为m₀，PH＝11；

根据系统给定的参数，确定输入废液的液位和加入熟石灰的量，保证废液回收的效率达到最大；

S3中废液状态参数确定的方法如下：

当实时气液比达到

时，会对氨氮离解的效率产生较大的影响，设定实时采集的液位高度为H_i，实时采集的废液的氨氮浓度为α，同时设定当废液的氨氮浓度达到α₀时达到排放标准，则：

S31、当

时，在持续处理中，需要根据废液的PH值调整温度，设定为状态I；

S32、当

需要添加废液继续处理，设定为状态II；

S33、当α<2α₀时，继续处理直到达到排放标准，设定为状态III；

根据检测的数据确定废水不同的状态，方便后续的处理；

状态I的处理方法如下：

根据废液的PH值，确定处理策略：

设定加热环21温度梯度分为三级，分别为20℃，30℃，40℃；

当PH≥11时，保持废液的温度为20℃；

当10≤PH<11时，保持废液的温度为30℃；

当PH<10时，保持废液的温度为40℃；

根据废液不同的PH值，确定废液的处理温度，保证氨氮回收的效率；

状态II的处理方法如下：

此时根据压力感应器15的受力确定具体处理方法：

设定初始状态下压力感应器15的受力为F₀，在处理过程中实时采集的受力为F_i，则：

当F_i≤2F₀时，说明废液中杂质浓度正常，按照方案A处理；

当F_i>2F₀时，说明废液中杂质浓度超标，按照方案B处理；

根据废液中不同的杂质状况，确定不同的处理方案，保证废液处理顺利完成的同时，保护反应箱1；

方案A的处理方法如下：

根据实时检测的液位确定添加废液的量，并通过添加熟石灰，实时调节废液PH值，设定添加废液的量为

添加熟石灰的量为

则：

其中<PH>_i为混合后实时检测的PH值的数值，其中

为不大于

的最小整数；

在废液杂质不多的情况下，持续的对废液进行添加，保证氨氮回收的连续性和效率；

方案B中，废液中杂质较多，继续处理直到排放标准。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的。

以上对本申请实施例所提供的一种清洗装置进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的技术方案及其核心思想；本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例的技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种基于气体分层的氨氮回收设备，包含回收装置，其特征在于：所述回收装置包括反应箱(1)，所述反应箱(1)的上端卡合连接有箱盖(2)，所述反应箱(1)的左右两侧分别设置有废液箱(4)和收集箱(8)，所述废液箱(4)的上端设置有料箱(5)，所述反应箱(1)与废液箱(4)、收集箱(8)和料箱(5)分别通过管道连接，所述反应箱(1)与废液箱(4)和料箱(5)的连接管道上分别设置有液泵(6)和料泵(7)，所述反应箱(1)的底端固定连接有底座(3)，所述底座(3)的上端固定连接有气泵(18)，所述气泵(18)与反应箱(1)管道连接，所述反应箱(1)的侧面设置有排水管(19)，所述排水管(19)上设置有排水泵(20)，所述反应箱(1)的外圈设置有多组加热环(21)，所述反应箱(1)的内部设置有温度计、液位仪和氨氮浓度检测仪。

2.根据权利要求1所述的一种基于气体分层的氨氮回收设备，其特征在于：所述箱盖(2)的上端固定连接有支架(9)，所述支架(9)的中间固定连接有举升杆(10)，所述举升杆(10)为伸缩结构，所述举升杆(10)的下端固定连接有电机(11)，所述电机(11)的输出端固定连接有搅拌棒(12)，所述搅拌棒(12)的下端设置有多组叶片(13)，多组所述叶片(13)的上端均设置有集水槽(14)，一组所述叶片(13)的侧面设置有凹槽，所述凹槽的内部固定连接有压力感应器(15)，所述箱盖(2)的下端固定连接有多组PH值检测计(16)，所述PH值检测计(16)位于集水槽(14)的正上方。

3.一种基于气体分层的氨氮回收设备使用方法，包括氨氮回收系统，其特征在于：所述氨氮回收系统包括智能控制模块、智能检测模块和过程控制模块，所述智能控制模块、智能检测模块和过程控制模块分别通过电连接；

所述智能控制模块包括数据记录模块、数据运算模块、逻辑判断模块和时间控制模块，所述智能检测模块包括PH值检测模块、浓度检测模块、液位检测模块、温度检测模块和阻力检测模块，所述温度检测模块包括加温单元，所述过程控制模块包括废液搅拌模块、废液排放模块和氨氮回收模块。所述废液搅拌模块包括旋转单元和举升单元，所述氨氮回收模块包括废液泵入单元、空气泵入单元和PH值调节单元；

所述PH值检测模块与PH值检测计(16)电连接，所述浓度检测模块与氨氮浓度检测仪电连接，所述液位检测模块与液位仪电连接，所述温度检测模块与温度计电连接，所述加温单元与加热环(21)电连接，所述阻力检测模块与压力感应器(15)电连接，所述旋转单元与电机(11)电连接，所述举升单元与举升杆(10)电连接，所述废液排放模块与排水泵(20)电连接，所述废液泵入单元与液泵(6)电连接，所述空气泵入单元与气泵(18)电连接，所述PH值调节单元与料泵(7)电连接。

4.根据权利要求3所述的一种基于气体分层的氨氮回收设备使用方法，其特征在于：所述氨氮回收系统的使用方法如下：

S1、需要对废液进行氨氮回收时，启动氨氮回收系统，在废液泵入单元的作用下，废液进入到反应箱(1)中，并加入适量的熟石灰，使废液的PH值达到生产的需求，同时利用空气泵入单元持续向反应箱(1)中通入空气，使废液中的铵离子离解，连同空气和水蒸气一起进行收集箱(8)中；

S2、利用液位检测模块实时采集废液的水位信息，利用温度检测模块采集废液的水温信息，利用浓度检测模块实时采集废液中氨氮的浓度信息，连同氨氮回收系统的预设值，一起存储在数据记录模块中；

S3、利用数据运算模块进行计算，确定废液的状态，并根据废液的状态，利用逻辑判断模块确定后续的处理策略，直到废液达到排放标准；

S4、重复S1-S3，完成对所有废液的氨氮回收工作。

5.根据权利要求4所述的一种基于气体分层的氨氮回收设备使用方法，其特征在于：所述S1中废液添量的确定方法如下：

设定添加后，废液的液位高度为H₀，其数值由下式确定：

其中Q为通入空气的体积流量，T为氨氮回收系统固定的回收时间，β₀为最佳气液比，即在其他条件最优的情况下，通入空气与废液的体积比为β时，氨氮离解的效率最高，R为反应箱(1)的内筒半径值；

设定在H₀液位下，当原始的废液加入的熟石灰的质量为m₀，PH＝11。

6.根据权利要求5所述的一种基于气体分层的氨氮回收设备使用方法，其特征在于：所述S3中废液状态参数确定的方法如下：

当实时气液比达到

时，会对氨氮离解的效率产生较大的影响，设定实时采集的液位高度为H_i，实时采集的废液的氨氮浓度为α，同时设定当废液的氨氮浓度达到α₀时达到排放标准，则：

S31、当

时，在持续处理中，需要根据废液的PH值调整温度，设定为状态I；

S32、当

需要添加废液继续处理，设定为状态II；

S33、当α<2α₀时，继续处理直到达到排放标准，设定为状态III。

7.根据权利要求6所述的一种基于气体分层的氨氮回收设备使用方法，其特征在于：所述状态I的处理方法如下：

根据废液的PH值，确定处理策略：

设定加热环(21)温度梯度分为三级，分别为20℃，30℃，40℃；

当PH≥11时，保持废液的温度为20℃；

当10≤PH<11时，保持废液的温度为30℃；

当PH<10时，保持废液的温度为40℃。

8.根据权利要求6所述的一种基于气体分层的氨氮回收设备使用方法，其特征在于：所述状态II的处理方法如下：

此时根据压力感应器(15)的受力确定具体处理方法：

设定初始状态下压力感应器(15)的受力为F₀，在处理过程中实时采集的受力为F_i，则：

当F_i≤2F₀时，说明废液中杂质浓度正常，按照方案A处理；

当F_i>2F₀时，说明废液中杂质浓度超标，按照方案B处理。

9.根据权利要求8所述的一种基于气体分层的氨氮回收设备使用方法，其特征在于：所述方案A的处理方法如下：

根据实时检测的液位确定添加废液的量，并通过添加熟石灰，实时调节废液PH值，设定添加废液的量为

添加熟石灰的量为

则：

其中<PH>_i为混合后实时检测的PH值的数值，其中

为不大于

的最小整数；

在废液杂质不多的情况下，持续的对废液进行添加，保证氨氮回收的连续性和效率。

10.根据权利要求8所述的一种基于气体分层的氨氮回收设备使用方法，其特征在于：所述方案B中，废液中杂质较多，继续处理直到排放标准。

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