CN207243656U

CN207243656U - 一种高浓度氨氮废水的处理系统

Info

Publication number: CN207243656U
Application number: CN201721122468.3U
Authority: CN
Inventors: 陈琳; 刘畅; 程秀鹏
Original assignee: Hohai University HHU
Current assignee: Hohai University HHU
Priority date: 2017-09-04
Filing date: 2017-09-04
Publication date: 2018-04-17
Anticipated expiration: 2027-09-04

Abstract

本实用新型公开了一种高浓度氨氮废水的处理系统，包括MAP处理池、PH调节池、膜蒸馏反应器以及清水池；膜蒸馏反应器包括膜组件以及分别位于膜组件两侧的热水区和冷水区；热水区与MAP处理池形成热水循环回路，冷水区与清水池形成冷水循环回路；热水区内热水流动方向与冷水区内冷水流动方向呈错流方式在膜组件两侧流动；MAP处理池设有废水进水口、酸碱液进液口、澄清水出水口以及循环热水回水口，酸碱液进液口与PH调节池连通，澄清水出水口与热水区进水口连通，循环热水回水口与热水区出水口连通；还包括用于控制各个阀门和泵启闭的PLC控制箱。本实用新型系统对高浓度氨氮废水中的NH₄ ⁺‑N去除率能达到90％以上。

Description

一种高浓度氨氮废水的处理系统

技术领域

本实用新型涉及一种高浓度氨氮废水的处理系统，属于高浓度氨氮污水处理技术领域。

背景技术

高浓度氨氮废水(高浓度氨氮废水是指NH₄ ⁺-N含量超过500mg/L的废水)来源广泛，一般来源于炼油、化肥、无机化工、铁合金、玻璃制造、肉类加工、饲料生产、畜牧业以及垃圾填埋等多个生产过程。高浓度氨氮废水排放量大，成分复杂，毒性强，过量的氨氮排入水体将导致水体富营养化，并且被氧化生成的硝酸盐和亚硝酸盐还会影响水生生物甚至人类的健康安全；并且废水中氨氮含量过高，还会严重影响污水厂的运行效果，尤其是高浓度氨氮对微生物有毒害作用。该废水直接通过膜分离技术较难达到高效去除的目的。因此，如何经济有效处理高浓度氨氮废水已然成为目前水处理领域亟待解决的问题。

实用新型内容

实用新型目的：本实用新型所要解决的技术问题是提供一种高浓度氨氮废水的处理系统，该系统对高浓度氨氮废水中的NH₄ ⁺-N去除率能达到90％以上，对废水中磷酸盐、蛋白质、多糖和COD的去除率能达到95％以上，实现出水水质的高度纯化。

为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案为：

一种高浓度氨氮废水的处理系统，包括MAP处理池、PH调节池、膜蒸馏反应器以及清水池；其中，所述膜蒸馏反应器包括膜组件以及分别位于膜组件两侧的热水区和冷水区；所述热水区与MAP处理池形成热水循环回路，所述冷水区与清水池形成冷水循环回路；热水区内热水流动方向与冷水区内冷水流动方向呈错流方式在膜组件两侧流动；所述MAP处理池设有废水进水口、酸碱液进液口、澄清水出水口以及循环热水回水口，所述酸碱液进液口与PH调节池连通，所述澄清水出水口与热水区进水口连通，所述循环热水回水口与热水区出水口连通；还包括用于控制各个阀门和泵启闭的PLC控制箱。

其中，所述MAP处理池内设有滗水器以及位于滗水器下方的微孔曝气器；所述MAP处理池底部连通排泥管。

其中，所述MAP处理池内还设有液位控制器、温度传感器、PH值检测器和沉淀剂检测器。

其中，所述膜蒸馏反应器的热水区内设有温度传感器和PH值检测器。

其中，所述PH调节池包括两个独立的腔体，其中一个腔体为碱液池，另一个腔体为酸液池，所述碱液池和酸液池分别通过带有投加泵和阀门的管道连通MAP处理池；所述酸液池同时还通过带有投加泵和阀门的管道连通膜蒸馏反应器的热水区。

其中，连通澄清水出水口和热水区进水口的管道上设有抽吸泵I和集热器，所述集热器与外部的太阳能吸收装置连接，抽吸泵I将澄清水出水口的出水泵入集热器内，在集热器内加热成水蒸汽后进入热水区内；连通热水区出水口和循环热水回水口的管道上设有循环泵I。

其中，连通冷水区出水口和清水池的管道上设有冷凝器，连通清水池和冷水区进水口的管道上设有循环泵II。

其中，所述膜组件为膜孔径0.1～0.4μm的PTFE膜。

与现有技术相比，本实用新型技术方案具有的有益效果是：

本实用新型高浓度氨氮废水的处理系统利用MAP沉淀法预处理高浓度氨氮废水，降低氨氮浓度至一定范围内后，再经过膜蒸馏反应器分离进一步去除废水中氨氮及其他非挥发性污染物，使得出水中的氨氮、COD、磷酸盐、蛋白质以及多糖的去除率均能达到90％以上，从而实现出水水质的高度纯化；另外，本实用新型加热水利用太阳能这一清洁能源，降低了能耗，节约了运行成本；最后反应过程中产生的鸟粪石还可作为复合肥进行回收利用，提高经济效益。

附图说明

图1为本实用新型高浓度氨氮废水的处理系统的结构原理图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的技术方案做进一步说明，但是本实用新型要求保护的范围并不局限于此。

如图1所示，本实用新型高浓度氨氮废水的处理系统，包括MAP处理池3、PH调节池18、膜蒸馏反应器10以及清水池15；其中，膜蒸馏反应器10包括膜组件11以及分别位于膜组件11两侧的热水区29和冷水区30；热水区29与MAP处理池3形成热水循环回路，冷水区30与清水池15形成冷水循环回路；热水区29内热水流动方向与冷水区30内冷水流动方向呈错流方式在膜组件11两侧流动；MAP处理池3设有废水进水口、酸碱液进液口、澄清水出水口以及循环热水回水口，废水进水口与进水池1连通，酸碱液进液口与PH调节池18连通，澄清水出水口与热水区29进水口连通，循环热水回水口与热水区29出水口连通；MAP处理池3内设有滗水器4以及位于滗水器4下方的微孔曝气器5；MAP处理池3底部连通排泥管7；连通澄清水出水口和热水区29进水口的管道上设有抽吸泵I8和集热器9，集热器9与外部的太阳能吸收装置25连接，抽吸泵I8将澄清水出水口的出水泵入集热器9内，在集热器9内加热成水蒸汽后进入热水区29(水蒸汽进入热水区29的管道上设有阀门26)内；连通热水区29出水口和循环热水回水口的管道上设有流量计I12和循环泵I13；连通冷水区30出水口和清水池15的管道上设有冷凝器14，连通清水池15和冷水区30进水口的管道上设有流量计II16和循环泵II17；本实用新型高浓度氨氮废水的处理系统还包括用于控制各个阀门和泵启闭的PLC控制箱。

首先，通过抽吸泵II2将进水池1内的高浓度氨氮废水抽入MAP处理池3中，打开安装在MAP处理池3底部的微孔曝气器5进行预曝气，从而增加MAP处理池3内的溶解氧；预曝气一段时间(40～90min)后，往MAP处理池3内投加沉淀剂(镁盐和磷盐)，为节约运行成本，可选用海水和废磷酸作为Mg²⁺和PO₄ ^3-的来源，沉淀剂投加量根据高浓度氨氮废水的具体浓度按一定比例计算所得；MAP处理池3内设置有沉淀剂(Mg²⁺和PO₄ ^3-)含量在线检测器，在运行过程中，沉淀剂检测器能够实时监测显示出MAP处理池3内Mg²⁺和PO₄ ^3-的浓度，从而实现MAP处理池3内磷源和镁源的及时补给。本实用新型系统运行前先配置好足够量的液碱(30％氢氧化钠)和盐酸，分别储存于pH调节池18的碱液池20和酸液池19内，MAP处理池3内设置有PH值检测器，在运行过程中，PH值检测器能够实时监测MAP处理池3内的PH值，并将监测到的MAP处理池3内的PH值发送给PLC控制箱，PLC控制箱选择控制闸阀I22和投加泵I21或闸阀II28和投加泵II27的启闭；MAP处理池3内氨氮废水的pH值需维持在9～11范围内，当PH值检测器显示MAP处理池3内氨氮废水的pH值低于9时，PLC控制箱控制闸阀I22以及投加泵I21开启，直至MAP处理池3内氨氮废水的pH值调节至9～11后，PLC控制箱控制闸阀I22以及投加泵I21关闭；当PH值检测器显示MAP处理池3内氨氮废水的pH值高于11时，PLC控制箱控制闸阀II28以及投加泵II27打开，直至MAP处理池3内氨氮废水的pH值调节至9～11后，PLC控制箱控制闸阀II28以及投加泵II27关闭。MAP处理池3内设有温度传感器，MAP处理池3内温度需维持在20～25℃(常温)范围内。

在MAP处理池3内氨氮废水的pH值和温度调整完毕后，开始进行MAP沉淀处理。曝气反应一段时间后，静置沉淀。将MAP处理池3处理后的废水清液通过抽吸泵I8泵入集热器9中，经过加热形成水蒸汽后进入膜蒸馏反应器10的热水区29中，MAP处理池3内的沉淀物(鸟粪石)则从下部通过排泥泵6经排泥管7排出至磷酸铵镁浆液池。

膜蒸馏反应器10内还设有PH值检测器，通过PLC控制箱控制闸阀III24以及投加泵III23的启闭，调节膜蒸馏反应器10热水区29的pH值小于7。膜蒸馏反应器10热水区29加热的能量由太阳能提供，集热器9与外部的太阳能吸收装置25连接，太阳能吸收装置25(将太阳能转化成电能)给集热器9提供电能，集热器9对其中集热管中的废水进行加热。当太阳能吸收装置25吸收太阳能辐射后，给集热器9提供加热所需的电能，集热器9内的集热管温度上升，将集热管中的废水加热成水蒸汽，水蒸汽被加热后进入膜蒸馏反应器10热水区29中进行蒸馏分离，膜蒸馏反应器10热水区29内的温度为50～60℃；透过膜孔的水蒸汽到达膜蒸馏反应器10冷水区30，冷水区30气体液化由冷凝器14实现，冷水区30温度为5～10℃。本实用新型选用孔径在0.1～0.4μm范围内的疏水PTFE膜11，在循环泵I13和循环泵II17的驱动下，膜11两侧的料液以错流方式流动，从而使得水蒸汽透过膜孔到达清水池15，非挥发性污染物则被截留在膜11的另一侧。

采用高浓度氨氮废水的处理系统处理江苏某肉类加工厂产生的高浓度氨氮废水，肉类加工厂产生的高浓度氨氮废水COD浓度为300～800mg/L，氨氮浓度800～1200mg/L。

将肉类加工厂产生的高浓度氨氮废水放入MAP处理池3内，进行预曝气60min，MAP处理池3内水温为25℃左右；选用浓度为26g/L的废磷酸和浓度为32g/L的盐卤水作为沉淀剂，按n(Mg²⁺)：n(NH₄ ⁺)：n(PO₄ ^3-)＝1.25:1:1的比例投加沉淀剂，通过pH调节池18调节MAP处理池3内氨氮废水的pH为9.4左右，然后MAP处理池3曝气反应10min，反应后静置沉淀90min后，上清液通过滗水器4及抽吸泵I8抽入集热器9中，经加热成水蒸汽后进入膜蒸馏反应器10热水区9内，沉淀物则通过排泥泵6泵入排泥管7中排入磷酸铵镁浆液池；膜蒸馏反应器10的热水区29和冷水区30分别通过循环泵I13和循环泵II17构成两个循环系统，热水区29的温度为55℃左右，冷水区30的温度为10℃左右，膜蒸馏反应器10内的膜组件11采用孔径为0.22μm的疏水PTFE膜。

肉类加工厂产生的高浓度氨氮废水经本实用新型处理系统处理后，氨氮去除率可达93％以上，COD、蛋白质、多糖、磷酸盐的去除率可达到98％以上，实现出水水质的高度纯化。

Claims

1.一种高浓度氨氮废水的处理系统，其特征在于：包括MAP处理池、PH调节池、膜蒸馏反应器以及清水池；其中，所述膜蒸馏反应器包括膜组件以及分别位于膜组件两侧的热水区和冷水区；所述热水区与MAP处理池形成热水循环回路，所述冷水区与清水池形成冷水循环回路；热水区内热水流动方向与冷水区内冷水流动方向呈错流方式在膜组件两侧流动；所述MAP处理池设有废水进水口、酸碱液进液口、澄清水出水口以及循环热水回水口，所述酸碱液进液口与PH调节池连通，所述澄清水出水口与热水区进水口连通，所述循环热水回水口与热水区出水口连通；还包括用于控制各个阀门和泵启闭的PLC控制箱。

2.根据权利要求1所述的高浓度氨氮废水的处理系统，其特征在于：所述MAP处理池内设有滗水器以及位于滗水器下方的微孔曝气器；所述MAP处理池底部连通排泥管。

3.根据权利要求2所述的高浓度氨氮废水的处理系统，其特征在于：所述MAP处理池内还设有液位控制器、温度传感器、PH值检测器和沉淀剂检测器。

4.根据权利要求1所述的高浓度氨氮废水的处理系统，其特征在于：所述膜蒸馏反应器的热水区内设有温度传感器和PH值检测器。

5.根据权利要求1所述的高浓度氨氮废水的处理系统，其特征在于：所述PH调节池包括两个独立的腔体，其中一个腔体为碱液池，另一个腔体为酸液池，所述碱液池和酸液池分别通过带有投加泵和阀门的管道连通MAP处理池；所述酸液池同时还通过带有投加泵和阀门的管道连通膜蒸馏反应器的热水区。

6.根据权利要求1所述的高浓度氨氮废水的处理系统，其特征在于：连通澄清水出水口和热水区进水口的管道上设有抽吸泵I和集热器，所述集热器与外部的太阳能吸收装置连接，抽吸泵I将澄清水出水口的出水泵入集热器内，在集热器内加热成水蒸汽后进入热水区内；连通热水区出水口和循环热水回水口的管道上设有循环泵I。

7.根据权利要求1所述的高浓度氨氮废水的处理系统，其特征在于：连通冷水区出水口和清水池的管道上设有冷凝器，连通清水池和冷水区进水口的管道上设有循环泵II。

8.根据权利要求1所述的高浓度氨氮废水的处理系统，其特征在于：所述膜组件为膜孔径0.1～0.4μm的PTFE膜。