CN217868418U - 一种氨氮废水处理系统 - Google Patents

Abstract

一种氨氮废水处理系统，原水箱连接有氨氮废水引入管路，原水箱用于缓存氨氮废水引入管路引入的氨氮废水；原水箱经第一输送管路连接预处理釜，预处理釜对原水箱输送的氨氮废水进行预处理；预处理釜经第二输送管路连接密闭反应池，密闭反应池用于投加的氢氧化钙和预处理釜输送的氨氮废水发生化学反应；密闭反应池的氨气溢出口经第三输送管路连接氨气吸收塔，密闭反应池的上清液出口经第四输送管路连接脱气单元；脱气单元用于对密闭反应池输送的上清液进行脱氨气处理；脱气单元通过第五输送管路和第三输送管路汇集后连接氨气吸收塔；氨气吸收塔对脱气单元及密闭反应池输送的氨气进行吸收。本实用新型极大的降低投资运行成本，易操作，无二次污染。

Description

一种氨氮废水处理系统

技术领域

本实用新型涉及一种氨氮废水处理系统，属于氨氮废水处理技术领域。

背景技术

氨氮废水是工业生产中常见的废水类型，氨氮型废水中的氨氮主要以氨气和铵根离子的形式存在，氨氮排入水体中会引起水体环境的富营养化，使水质条件急剧恶化，因此氨氮废水必须经严格的预处理之后外排。目前，关于硫酸铵废水的处理技术很多，主要可划分为两大类：

一是侧重于氨氮的去除，如吹脱法、化学沉淀法和折点加氯法等。

吹脱法是使硫酸铵废水在碱性条件下与空气充分接触，将液相中的游离氮转移至气相，从而实现废水的脱氮。吹脱法流程简单且处理效果稳定，但存在易结垢，容易造成二次污染的问题。

化学沉淀法是指MAP沉淀法，通过往氨氮废水中加入镁离子和磷酸根离子，即可在一定条件下生成MAP沉淀，实现脱氮目的。此法受外界条件影响小且易达到较好的处理效果，可回收铵镁作为肥料外售，但一般用于处理氨氮含量在0.1~1%之间的废水，且磷元素也易引起水体污染。

折点加氯法是利用氯气或次氯酸钠将废水中的氨氧化成氮气的化学脱氮技术，主要产物是氮气，但出水前需采用活性炭吸附脱氯或投加二氧化硫脱氯。

二是实现资源的回收利用及废水的零排放目的，如采用多效蒸发或机械蒸汽再压缩蒸发（MVR）的方式回收废水中的硫酸铵，双极膜法将硫酸铵转化为硫酸和氨水进行回用或外售。

多效蒸发是利用外部蒸汽加热废水，废水浓缩获得硫酸铵晶体，但存在系统庞大、设备多、能耗高等问题。

MVR同样是利用蒸汽加热使得废水沸腾浓缩获得硫酸铵晶体，与蒸发法相比，无需额外的加热源及冷凝系统，但同样存在易结垢、易受有机物影响的问题。同时，MVR对设备材料、压缩机性能的要求较高、投资成本大。

双极膜法是将进水中的硫酸铵利用双极膜的电解作用转化为硫酸和氨水的一种处理方案，此法虽在无相变的条件下实现了盐到酸碱的转化，但对进水水质中的硬度及氧化剂的含量要求较高，此外，该法的能耗也相对较高。

氨氮废水的处理，既要实现高效的环境治理目的，又要防止再次污染，并对氨资源进行回收处理。如何实现低成本、低能耗和无污染的氨氮废水处理具有现实意义。

实用新型内容

本实用新型针对现有技术存在的不足，提供一种氨氮废水处理系统，解决现有氨氮废水处理成本及能耗高，容易产生二次污染的问题。

本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：一种氨氮废水处理系统，包括原水箱、预处理釜、密闭反应池、脱气单元、氨气吸收塔和氨水储罐；

所述原水箱连接有氨氮废水引入管路，所述原水箱用于缓冲所述氨氮废水引入管路引入的氨氮废水；

所述原水箱经第一输送管路连接所述预处理釜，所述预处理釜用于对所述原水箱输送的氨氮废水进行预处理；

所述预处理釜经第二输送管路连接所述密闭反应池，所述密闭反应池用于投加的氢氧化钙和所述预处理釜输送的氨氮废水发生化学反应；

所述密闭反应池的氨气溢出口经第三输送管路连接所述氨气吸收塔，所述密闭反应池的上清液出口经第四输送管路连接所述脱气单元；

所述脱气单元用于对所述密闭反应池输送的上清液进行脱氨气处理；所述脱气单元通过第五输送管路和所述第三输送管路汇集后连接所述氨气吸收塔；所述氨气吸收塔用于对所述脱气单元及所述密闭反应池输送的氨气进行吸收；

所述氨气吸收塔经第六输送管路连接所述氨水储罐，所述氨水储罐用于对所述氨气吸收塔输送的浓氨水进行存储。

作为氨氮废水处理系统优选方案，所述密闭反应池底部硫酸钙沉淀通过沉淀输出管路连接有压滤机，所述压滤机用于对接收的硫酸钙沉淀进行压滤得到石膏产品。

作为氨氮废水处理系统优选方案，所述脱气单元包括真空脱气装置，所述真空脱气装置连接有真空泵，所述真空脱气装置用于对所述密闭反应池输送的上清液进行真空脱氨气。

作为氨氮废水处理系统优选方案，所述脱气单元还包括脱气膜装置，所述脱气膜装置和所述真空脱气装置并联；所述脱气膜装置用于对所述密闭反应池输送的上清液进行脱气膜脱氨气。

作为氨氮废水处理系统优选方案，所述脱气单元通过第七输送管路连接有RO膜组件，所述RO膜组件用于对所述脱气单元的产水进行浓缩。

作为氨氮废水处理系统优选方案，所述RO膜组件的产水口经第八输送管路连接有离子交换器，所述离子交换器用于通过脱氨氮树脂吸附降低氨氮含量。

作为氨氮废水处理系统优选方案，所述RO膜组件的浓水口经过回流管路将浓水回流至所述原水箱。

作为氨氮废水处理系统优选方案，所述脱气单元通过第九输送管路连接有产水池，所述离子交换器的产水口经第十输送管路连接至所述产水池，所述产水池用于接收所述脱气单元和所述离子交换器的产水。

本实用新型设有原水箱、预处理釜、密闭反应池、脱气单元、氨气吸收塔和氨水储罐；原水箱连接有氨氮废水引入管路，原水箱用于缓存氨氮废水引入管路引入的氨氮废水；原水箱经第一输送管路连接预处理釜，预处理釜用于对原水箱输送的氨氮废水进行预处理；预处理釜经第二输送管路连接密闭反应池，密闭反应池用于投加的氢氧化钙和预处理釜输送的氨氮废水发生化学反应；密闭反应池的氨气溢出口经第三输送管路连接氨气吸收塔，密闭反应池的上清液出口经第四输送管路连接脱气单元；脱气单元用于对密闭反应池输送的上清液进行脱氨气处理；脱气单元通过第五输送管路和第三输送管路汇集后连接氨气吸收塔；氨气吸收塔用于对脱气单元及密闭反应池输送的氨气进行吸收；氨气吸收塔经第六输送管路连接氨水储罐，氨水储罐用于对氨气吸收塔输送的浓氨水进行存储。本实用新型在密闭反应池使氨氮废水中投加石灰，不仅调节了废水的pH，为后续脱氨氮创造条件，而且还可获得有经济效益的石膏产品；脱气单元利用脱气膜或真空脱气装置脱氨处理，能将出水氨氮浓度控制在200ppm以下，适用于高浓度的氨氮废水；整体简单，极大的降低了投资成本、运行成本，且易操作，操作过程无二次污染。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。

本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。

图1为本实用新型实施例中提供的氨氮废水处理系统示意图。

图中，1、原水箱；2、预处理釜；3、密闭反应池；4、脱气单元；5、氨气吸收塔；6、氨水储罐；7、氨氮废水引入管路；8、沉淀输出管路；9、压滤机；10、真空脱气装置；11、真空泵；12、脱气膜装置；13、RO膜组件；14、离子交换器；15、回流管路；16、产水池。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型。但是本实用新型能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似改进，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

参见图1，本实用新型实施例提供一种氨氮废水处理系统，包括原水箱1、预处理釜2、密闭反应池3、脱气单元4、氨气吸收塔5和氨水储罐6；原水箱1连接有氨氮废水引入管路7，原水箱1用于缓存氨氮废水引入管路7引入的氨氮废水；原水箱1经第一输送管路连接预处理釜2，预处理釜2用于对原水箱1输送的氨氮废水进行预处理；预处理釜2经第二输送管路连接密闭反应池3，密闭反应池3用于投加的氢氧化钙和预处理釜2输送的氨氮废水发生化学反应；密闭反应池3的氨气溢出口经第三输送管路连接氨气吸收塔5，密闭反应池3的上清液出口经第四输送管路连接脱气单元4；脱气单元4用于对密闭反应池3输送的上清液进行脱氨气处理；脱气单元4通过第五输送管路和第三输送管路汇集后连接氨气吸收塔5；氨气吸收塔5用于对脱气单元4及密闭反应池3输送的氨气进行吸收；氨气吸收塔5经第六输送管路连接氨水储罐6，氨水储罐6用于对氨气吸收塔5输送的浓氨水进行存储。

本实施例中，密闭反应池3底部硫酸钙沉淀通过沉淀输出管路8连接有压滤机9，压滤机9用于对接收的硫酸钙沉淀进行压滤得到石膏产品。脱气单元4包括真空脱气装置10，真空脱气装置10连接有真空泵11，真空脱气装置10用于对密闭反应池3输送的上清液进行真空脱氨气。脱气单元4还包括脱气膜装置12，脱气膜装置12和真空脱气装置10并联；脱气膜装置12用于对密闭反应池3输送的上清液进行脱气膜脱氨气。脱气单元4通过第七输送管路连接有RO膜组件13，RO膜组件13用于对脱气单元4的产水进行浓缩。RO膜组件13的产水口经第八输送管路连接有离子交换器14，离子交换器14用于通过脱氨氮树脂吸附降低氨氮含量。RO膜组件13的浓水口经过回流管路15将浓水回流至原水箱1。脱气单元4通过第九输送管路连接有产水池16，离子交换器14的产水口经第十输送管路连接至产水池16，产水池16用于接收脱气单元4和离子交换器14的产水。

本实用新型的工作原理如下：

硫酸铵废水经原水箱1和预处理釜2过滤除去悬浮物和胶体物质后，将硫酸铵废水引入密闭反应池3，在密闭反应池3中投加石灰，通过控制石灰的投加量将密闭反应池3中水的pH控制在10.5～12之间。因为水中游离氨的量受pH影响较大，pH越大，氨氮越容易逸出，pH从10升至11，脱氨效率猛增，之后增长缓慢，当pH＞12，脱氨效率几乎不变。

在预处理釜2的搅拌机缓慢持续的搅拌作用下，硫酸铵和氢氧化钙发生化学反应：(NH₄)₂SO₄ + Ca(OH)₂ → CaSO₄ + NH₃•H₂O，反应过程中，在密闭反应池3中投加晶种，诱导水中的硫酸钙以晶体的形式大量析出。在密闭反应池3底部的硫酸钙沉淀由压滤机9压滤后得到石膏产品。

由于，硫酸铵和氢氧化钙的反应过程中，不可避免的发生氨气溢出现象，因此在密闭反应池3中的氨气溢出口设有排气管，通过第三输送管路既能收集氨气，又可解决密闭反应池3因氨气溢出导致的反应池压力过大现象。

通过将液相中的NH₄ ⁺转移至气相生成NH₃脱除，从而实现硫酸铵废水脱氮的目的。通过合理控制操作参数，氨氮的去除率可达90%以上。影响脱氨效果的因素有pH、温度、真空度等。

由于影响脱氨效果的因素中，pH是主要影响因子，氢氧化钙和硫酸铵反应生成的氨气溶于水生成一水合氨。密闭反应池3的上清液主要成分为氨水，NH₃•H₂O → NH₄ ⁺ + OH^-，此反应为可逆反应，部分一水合氨又电离成为NH₄ ⁺，降低一水合氨的浓度，可以促进氨气继续溶解。如果pH值过高会使一水合氨无法电离，从而升高一水合氨的浓度，导致氨气饱和挥发。因此，可以通过石灰的投加量控制pH进而控制氨气的脱除，其中，将pH控制在12较为适宜。当温度一定时，气体的溶解度随着气体的压强的增大而增大。这是因为当压强增大时，液面上的气体的浓度增大，因此，进入液面的气体分子比从液面逸出的分子多，从而使气体的溶解度变大。故可以通过升高真空度改变气相中NH₃的平衡分压，进而降低NH₃在水中的溶解度。在其他条件不变的情况下，升高温度也可以降低水中NH₃的溶解度，且脱氨效果最为显著，但升高待处理硫酸铵废水的温度在实际运行过程中的成本较高，因此不予以考虑。

结合影响脱氨效果的因素，本实施例选用控制真空度来控制氨气的脱除效果。真空条件可通过脱气单元4的真空脱气装置10或脱气膜装置12实现，两者均可获得氨气。对于真空脱气装置10，将密闭反应池3上清液（pH在12左右）引入真空脱气装置10，通过真空泵11持续抽真空，制造负压状态，液体中的游离态气体及溶解态气体就会释出，并通过顶部的自动排气阀与系统分离。

脱气膜装置12内装有大量的中空纤维，纤维的壁上有微小的孔，水分子不能通过这种小孔，而氨气分子却能够穿过。工作时，氨水在一定的压力下从中空纤维的里面通过，而中空纤维的外面在真空泵11的作用下将气体不断的抽走，抽真空降低了壳程内的气体分压，使溶解性气体向气相移动，这样氨水中溶解的氨气就不断从水中经中空纤维向外溢出，从而达到脱氨氮的目。脱除效率受真空度的影响，真空度越高，液相中的溶解气体浓度越低。中空纤维还可以扩大气液界面的面积，从而使氨气脱除速度加快。

真空脱气装置或脱气膜装置12获得的氨气通过管道排入氨气吸收塔5中，气体跟吸收液在管道内混合，当吸收液跟气体混合后通过管道，这时气液两相跟管壁接触，接触表面液体不断被冷却，气液激烈碰撞以使气液充分混合后，随着液体的重力作用落入氨水储罐6中，反复吸收后氨水的浓度不断升高，经多次吸收最终获得浓氨水。

真空脱气装置10或脱气膜装置12对氨气脱除效果良好，经过真空脱氨气处理后的产水氨氮含量可降低至200ppm，可达到处理标准。如若原水硫酸钠浓度太高或对产水中的氨氮含量有严格的要求，经过真空脱氨气处理后的产水氨氮含量达不到要求，可先对产水进行RO浓缩处理，RO膜组件13的出水可选用脱氨氮的树脂进行氨氮的吸附以达到所要求的产水处理标准，浓水再返回至系统最前端进行循环处理，可保证出水氨氮的含量可小于5ppm。

综上所述，本实用新型设有原水箱1、预处理釜2、密闭反应池3、脱气单元4、氨气吸收塔5和氨水储罐6；原水箱1连接有氨氮废水引入管路7，原水箱1用于缓存氨氮废水引入管路7引入的氨氮废水；原水箱1经第一输送管路连接预处理釜2，预处理釜2用于对原水箱1输送的氨氮废水进行预处理；预处理釜2经第二输送管路连接密闭反应池3，密闭反应池3用于投加的氢氧化钙和预处理釜2输送的氨氮废水发生化学反应；密闭反应池3的氨气溢出口经第三输送管路连接氨气吸收塔5，密闭反应池3的上清液出口经第四输送管路连接脱气单元4；脱气单元4用于对密闭反应池3输送的上清液进行脱氨气处理；脱气单元4通过第五输送管路和第三输送管路汇集后连接氨气吸收塔5；氨气吸收塔5用于对脱气单元4及密闭反应池3输送的氨气进行吸收；氨气吸收塔5经第六输送管路连接氨水储罐6，氨水储罐6用于对氨气吸收塔5输送的浓氨水进行存储。脱气单元4若选用真空脱气装置10，将上清液（pH在12左右）引入真空脱气装置10，通过真空泵11持续抽真空，制造负压状态，液体中的游离态气体及溶解态气体就会释出，并通过顶部的自动排气阀与系统分离。脱气单元4若选用脱气膜装置12，将上清液（pH在12左右）引入脱气膜，水分子不能通过这种小孔，而氨气分子却能够穿过。工作时，氨水在一定的压力下从中空纤维内部通过，而中空纤维外面在真空泵11的作用下将气体不断的抽走，氨水中溶解的氨气就不断从水中经中空纤维向外溢出。真空脱气装置10或脱气膜装置12获得的氨气通过管道排入氨气吸收塔5中，气体跟吸收液在管道内混合，氨气多次吸收最终获得浓氨水。若因原水硫酸铵含量过高或对产水氨氮含量具有更严格的要求，产水水质不达标，此时将真空脱气的产水引入RO膜组件13进行浓缩，产水再使用离子交换器14通过脱氨氮树脂吸附进一步降低氨氮的含量，RO膜组件13的浓水回到系统最前端。本实用新型在密闭反应池3使氨氮废水中投加石灰，不仅调节了废水的pH，为后续脱氨氮创造条件，而且还可获得有经济效益的石膏产品；脱气单元4利用脱气膜或真空脱气装置10脱氨处理，能将出水氨氮浓度控制在200ppm以下，适用于高浓度的氨氮废水；整体简单，极大的降低了投资成本、运行成本，且易操作，操作过程无二次污染。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种氨氮废水处理系统，其特征在于，包括原水箱（1）、预处理釜（2）、密闭反应池（3）、脱气单元（4）、氨气吸收塔（5）和氨水储罐（6）；

所述原水箱（1）连接有氨氮废水引入管路（7），所述原水箱（1）用于缓冲所述氨氮废水引入管路（7）引入的氨氮废水；

所述原水箱（1）经第一输送管路连接所述预处理釜（2），所述预处理釜（2）用于对所述原水箱（1）输送的氨氮废水进行预处理；

所述预处理釜（2）经第二输送管路连接所述密闭反应池（3），所述密闭反应池（3）用于投加的氢氧化钙和所述预处理釜（2）输送的氨氮废水发生化学反应；

所述密闭反应池（3）的氨气溢出口经第三输送管路连接所述氨气吸收塔（5），所述密闭反应池（3）的上清液出口经第四输送管路连接所述脱气单元（4）；

所述脱气单元（4）用于对所述密闭反应池（3）输送的上清液进行脱氨气处理；所述脱气单元（4）通过第五输送管路和所述第三输送管路汇集后连接所述氨气吸收塔（5）；所述氨气吸收塔（5）用于对所述脱气单元（4）及所述密闭反应池（3）输送的氨气进行吸收；

所述氨气吸收塔（5）经第六输送管路连接所述氨水储罐（6），所述氨水储罐（6）用于对所述氨气吸收塔（5）输送的浓氨水进行存储。

2.根据权利要求1所述的一种氨氮废水处理系统，其特征在于，所述密闭反应池（3）底部硫酸钙沉淀通过沉淀输出管路（8）连接有压滤机（9），所述压滤机（9）用于对接收的硫酸钙沉淀进行压滤得到石膏产品。

3.根据权利要求1所述的一种氨氮废水处理系统，其特征在于，所述脱气单元（4）包括真空脱气装置（10），所述真空脱气装置（10）连接有真空泵（11），所述真空脱气装置（10）用于对所述密闭反应池（3）输送的上清液进行真空脱氨气。

4.根据权利要求3所述的一种氨氮废水处理系统，其特征在于，所述脱气单元（4）还包括脱气膜装置（12），所述脱气膜装置（12）和所述真空脱气装置（10）并联；所述脱气膜装置（12）用于对所述密闭反应池（3）输送的上清液进行脱气膜脱氨气。

5.根据权利要求4所述的一种氨氮废水处理系统，其特征在于，所述脱气单元（4）通过第七输送管路连接有RO膜组件（13），所述RO膜组件（13）用于对所述脱气单元（4）的产水进行浓缩。

6.根据权利要求5所述的一种氨氮废水处理系统，其特征在于，所述RO膜组件（13）的产水口经第八输送管路连接有离子交换器（14），所述离子交换器（14）用于通过脱氨氮树脂吸附降低氨氮含量。

7.根据权利要求6所述的一种氨氮废水处理系统，其特征在于，所述RO膜组件（13）的浓水口经过回流管路（15）将浓水回流至所述原水箱（1）。

8.根据权利要求7所述的一种氨氮废水处理系统，其特征在于，所述脱气单元（4）通过第九输送管路连接有产水池（16），所述离子交换器（14）的产水口经第十输送管路连接至所述产水池（16），所述产水池（16）用于接收所述脱气单元（4）和所述离子交换器（14）的产水。

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