CN218841884U - 一种序批式处理微污染水中氨氮的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种序批式处理微污染水中氨氮的装置，包括依次连接设置的进水箱、过滤器、序批式反应组件及出水箱，还包括用于检测水质的检测机构。序批式反应组件包括序批式反应机构，序批式反应机构上方设有进料口，进料口处连接有加药机构，加药机构内设有吸附剂，吸附剂包括天然沸石，序批式反应机构包括依次连接的第一反应机构和第二反应机构，第一反应机构与过滤器连接，第二反应机构与出水箱连接。还包括分别与序批式反应组件、检测机构和加药机构连接的控制系统。本实用新型的一种序批式处理微污染水中氨氮的装置，经过两级反应处理，能高效去除微污染水中的氨氮并进行出水检测，且通过控制系统监控，减少人力投入，提高污水处理效率。

Description

一种序批式处理微污染水中氨氮的装置

技术领域

本实用新型涉及污水处理设备技术领域，特别是涉及一种序批式处理微污染水中氨氮的装置。

背景技术

受有机物污染且部分水体的水质超过《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)Ⅲ类水质标准的水体称为微污染水。水资源中的有机污染物含量不断增加，对水环境造成巨大危害，微污染水体的问题已经引起了人们的关注。常规的水处理的工艺不再适用于微污染水处理。氨氮是微污染水处理中的主要去除对象，目前，国内外处理微污染中有机物和氨氮的方法主要分为生物法、吸附法、膜法。

在目前的处理方法中，化学沉淀法因投加药剂，产生大量难处理污泥，造成二次污染，运行成本高；膜法则存在着管理复杂、运行成本较高等一系列问题；相比之下，吸附法操作简单、无二次污染。然而，传统的吸附法通常会存在吸附效率低，或者对于吸附剂的吸附饱和程度检测不到位而造成最终的出水质量达不到要求的情况。而且，各个工序之间联系不够紧密，通常需要投入大量的人力去监控，污水处理效率低。

实用新型内容

基于此，有必要针对上述问题，提供一种序批式处理微污染水中氨氮的装置，能够实现微污染水的一体化处理，经过两级反应处理，能高效去除微污染水中的氨氮并进行出水检测，保证出水质量，而且通过控制系统统一监控，减少人力投入，提高污水处理效率。

其技术方案如下：

一方面，提供了一种序批式处理微污染水中氨氮的装置，包括依次连接设置的进水箱、过滤器、序批式反应组件及出水箱，还包括用于检测水质的检测机构；

所述序批式反应组件包括序批式反应机构，所述序批式反应机构上方设有进料口，所述进料口处连接有加药机构，所述加药机构内设有吸附剂，所述吸附剂包括天然沸石，所述序批式反应机构包括依次连接的第一反应机构和第二反应机构，所述第一反应机构与所述过滤器连接，所述第二反应机构与所述出水箱连接；

还包括控制系统，所述控制系统分别与所述序批式反应组件、所述检测机构和所述加药机构连接。

下面进一步对技术方案进行说明：

在其中一个实施例中，所述过滤器为格栅。

在其中一个实施例中，所述检测机构包括设置在过滤器与所述第一反应机构之间的第一检测仪、设置在第一反应机构与所述第二反应机构之间的第二检测仪、设置在第二反应机构与所述出水箱之间的第三检测仪。

在其中一个实施例中，所述检测机构为氨氮在线检测仪。

在其中一个实施例中，所述序批式反应机构内还设有搅拌机构和曝气机构。

在其中一个实施例中，还包括温度/pH检测仪，所述温度/pH检测仪设置在所述序批式反应机构内，所述温度/pH检测仪与控制系统连接。

在其中一个实施例中，还包括用于测量所述序批式反应机构内液位高度的液位计，所述液位计与所述控制系统连接。

在其中一个实施例中，还包括用于提供所述进水箱、所述过滤器、所述序批式反应组件、所述检测机构及所述出水箱之间水流动力的动力系统。

在其中一个实施例中，所述动力系统包括设置在所述加药机构与所述序批式反应机构之间的加药泵、设置在所述过滤器与所述第一反应机构之间的输水泵、设置在所述第一反应机构与所述第二反应机构之间的一级出水泵、设置在所述第二反应机构与所述检测机构之间的二级出水泵。

在其中一个实施例中，所述动力系统还包括循环泵，所述循环泵的一端与所述第二反应机构连接，所述循环泵的另一端上连接有循环水管，所述循环水管包括第一循环管和第二循环管，所述第一循环管的出水端连接在进格栅与所述第一反应机构之间，所述第二循环管的出水端连接在第一反应机构与所述第二反应机构之间。

本实用新型的有益效果：

与现有技术相比，本实用新型的一种序批式处理微污染水中氨氮的装置，通过将进水箱、过滤器、序批式反应组件及出水箱依次连接，以实现微污染水的一体化处理操作，操作简单方便。而且利用序批式反应装置，吸附剂中包含天然沸石，当然，在实际操作中，可以直接采用天然沸石作为吸附剂，通过天然沸石对的离子交换特性，吸附微污染水中的氨氮。天然沸石吸附的原理：天然沸石吸附氨氮是通过物理吸附和化学吸附共同作用的。天然沸石的物理吸附作用主要依靠的是本身晶体结构的电负性与阳离子产生的静电吸附，化学吸附作用则是指发生的离子交换作用。物理吸附是一种可逆过程，而化学吸附则是不可逆的。由于化学吸附具有选择性强、不可等特点，因此在吸附过程中往往占据主导地位。天然沸石的化学吸附过程，主要是依靠配位碱金属与NH⁺的离子交换作用完成，离子态的氨氮利用通道向表面转移，它和晶格里阳离子完成交换，例如钠离子等，这样能够有效降低其中的氨氮。

进一步地，经过第一反应机构与第二反应机构的两级处理后，能够能高效去除微污染水中的氨氮，使得出水时氨氮的含量符合GB 5749-2006《生活饮用水卫生标准》中氨氮小于0.5mg/L的要求。并且，通过检测机构实时检测，当检测到出水时氨氮含量合格时，可进行出水操作。若出水时氨氮含量仍未合格，则对第一反应机构与第二反应机构内的天然沸石进行更换，并将第一反应机构和第二反应机构内的水再重新进行处理操作，保证出水质量。

在本实用新型中，还设置有控制系统，通过控制系统分别与序批式反应组件、检测机构和加药机构连接，有利于实现一体化自动控制操作，减少人力投入，提高处理效率。具体地，控制序批式反应组件进行微污染水的处理、吸附剂的加入以及水质检测等操作，并且根据检测机构的对出水水质的检测结果，水质合格则出水至出水箱，不合格则控制序批式反应组件停止处理，排出水和吸附剂，将水重新放入序批式反应组件内，再控制加药机构加入新的吸附剂重新进行处理，直至出水时检测机构检测合格，并将合格的水排出至出水箱内。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例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本实用新型的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为一个实施例中一种序批式处理微污染水中氨氮的装置的结构示意图。

附图标记说明：

100、进水箱；200、格栅；300、序批式反应组件；310、第一反应机构；320、第二反应机构；330、搅拌机构；340、曝气机构；350、温度/pH检测仪；360、液位计；400、加药机构；410、天然沸石；500、检测机构；600、出水箱；710、加药泵；720、输水泵；730、一级出水泵；740、二级出水泵；750、循环泵；751、第一循环管；752、第二循环管；753、三通阀；800、控制系统。

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。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”、“上”、“下”、“水平”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”、“固定”、“紧贴”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。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实用新型中的具体含义。

如图1所示，在一个实施例中，提供了一种序批式处理微污染水中氨氮的装置，包括依次连接设置的进水箱100、过滤器、序批式反应组件300及出水箱600，还包括用于检测水质的检测机构500。序批式反应组件300包括序批式反应机构，序批式反应机构上方设有进料口，进料口处连接有加药机构400，加药机构400内设有吸附剂，吸附剂包括天然沸石410，序批式反应机构包括依次连接的第一反应机构310和第二反应机构320，第一反应机构310与过滤器连接，第二反应机构320与出水箱600连接。还包括控制系统800，控制系统800分别与序批式反应组件300、检测机构500和加药机构400连接。

在本实施例中，通过将进水箱100、过滤器、序批式反应组件300及出水箱600依次连接，以实现微污染水的一体化处理操作，操作简单方便。而且利用序批式反应装置，吸附剂中包含天然沸石410，当然，在实际操作中，可以直接采用天然沸石410作为吸附剂，通过天然沸石410对的离子交换特性，吸附微污染水中的氨氮。天然沸石410吸附的原理：天然沸石410吸附氨氮是通过物理吸附和化学吸附共同作用的。天然沸石410的物理吸附作用主要依靠的是本身晶体结构的电负性与阳离子产生的静电吸附，化学吸附作用则是指发生的离子交换作用。物理吸附是一种可逆过程，而化学吸附则是不可逆的。由于化学吸附具有选择性强、不可等特点，因此在吸附过程中往往占据主导地位。天然沸石410的化学吸附过程，主要是依靠配位碱金属与NH⁺的离子交换作用完成，离子态的氨氮利用通道向表面转移，它和晶格里阳离子完成交换，例如钠离子等，这样能够有效降低其中的氨氮。在实际操作中，为了增加天然沸石410与微污染水的接触，提高天然沸石410的吸附处理效率，采用天然沸石410粉末作为主要吸附剂。

进一步地，经过第一反应机构310与第二反应机构320的两级处理后，能够能高效去除微污染水中的氨氮，使得出水时氨氮的含量符合GB 5749-2006《生活饮用水卫生标准》中氨氮小于0.5mg/L的要求。并且，通过检测机构500实时检测，当检测到出水时氨氮含量合格时，可进行出水操作。若出水时氨氮含量仍未合格，则对第一反应机构310与第二反应机构320内的天然沸石410进行更换，并将第一反应机构310和第二反应机构320内的水再重新进行处理操作，保证出水质量。

在本实施例中，还设置有控制系统800，通过控制系统800分别与序批式反应组件300、检测机构500和加药机构400连接，有利于实现一体化自动控制操作，减少人力投入，提高处理效率。具体地，控制序批式反应组件300进行微污染水的处理、吸附剂的加入以及水质检测等操作，并且根据检测机构500的对出水水质的检测结果，水质合格则出水至出水箱600，不合格则控制序批式反应组件300停止处理，排出水和吸附剂，将水重新放入序批式反应组件300内，再控制加药机构400加入新的吸附剂重新进行处理，直至出水时检测机构500检测合格，并将合格的水排出至出水箱600内。

在其中一个实施例中，过滤器为格栅200，通过格栅200进行微污染水的预处理，过滤大颗粒污染物，有利于进行后续的吸附反应作业，而且能够有效避免大颗粒污染物对于序批式反应机构的冲击，提高序批式反应机构的使用寿命。

在其中一个实施例中，检测机构500包括设置在过滤器与第一反应机构310之间的第一检测仪、设置在第一反应机构310与第二反应机构320之间的第二检测仪、设置在第二反应机构320与出水箱600之间的第三检测仪。

在其中一个实施例中，检测机构500为氨氮在线检测仪，能够有效直接地测量得到水中氨氮的浓度，测量精度准确，保证出水质量。

在其中一个实施例中，序批式反应机构内还设有搅拌机构330和曝气机构340，通过搅拌机构330和曝气机构340，使得天然沸石410与微污染水充分混合，提高天然沸石410的吸附性能和吸附效率。

在其中一个实施例中，还包括温度/pH检测仪350，温度/pH检测仪350设置在序批式反应机构内，用于检测序批式反应机构内的废水温度及pH值。在实际应用中，在序批式反应机构温度范围设置为20-40℃，pH范围设置为6-8，以保证天然沸石410的吸附效果达到最佳。进一步地，温度/pH检测仪350与控制系统800连接，通过控制系统800实时监控序批式反应机构内的温度和pH值，若超过范围值时，及时报警和停止作业，保证作业安全和出水质量。

在其中一个实施例中，还包括用于测量序批式反应机构内液位高度的液位计360，具体地，所采用的液位计360为超声波液位计360，有利于精确探测序批式反应机构内的液位高度，进行进出水水量的控制，避免液位过高导致在搅拌和曝气操作过程中污水飞溅。进一步地，液位计360与控制系统800连接，以实时测量序批式反应机构内液位情况，保证作业安全。

在其中一个实施例中，还包括用于提供进水箱100、过滤器、序批式反应组件300、检测机构500及出水箱600之间水流动力的动力系统，保障水流顺畅。

在其中一个实施例中，动力系统包括设置在加药机构400与序批式反应机构之间的加药泵710、设置在过滤器与第一反应机构310之间的输水泵720、设置在第一反应机构310与第二反应机构320之间的一级出水泵730、设置在第二反应机构320与检测机构500之间的二级出水泵740。从而实现各个工序机构之间的单独控制，并且通过控制系统800控制，达到精细化控制，有利于保障整体作业的顺畅。

在其中一个实施例中，动力系统还包括循环泵750，循环泵750的一端与第二反应机构320连接，循环泵750的另一端上连接有循环水管，循环水管包括第一循环管751和第二循环管752，第一循环管751的出水端连接在进格栅200与第一反应机构310之间，第二循环管752的出水端连接在第一反应机构310与第二反应机构320之间。具体地，第一循环管751、第二循环管752与循环泵750之间通过三通阀753连接。通过循环泵750，实现微污染水的循环处理操作，以便在第一反应机构310和/或第二反应机构320出现问题造成出水质量不达标的情况时，通过循环泵750将不合格的水循环至第一反应机构310或第二反应机构320内再次处理，以保证出水质量合格。

基于上述的一种序批式处理微污染水中氨氮的装置，其处理过程包括以下步骤：

(1)将进水箱100中储存的微污染水通过格栅200，进行预处理，过滤大颗粒污染物；

(2)开启输水泵720，将微污染水从格栅200中抽入到第一反应机构310内，期间，通过第一检测仪在线检测进水氨氮浓度；

(3)开启加药泵710，将加药机构400内的天然沸石410投入第一反应机构310；

(4)开启搅拌机构330和曝气机构340，进行天然沸石410搅拌吸附处理，其中，搅拌和曝气时间在20-40min之间，以使得天然沸石410与微污染水充分混合；

(5)关闭搅拌机构330和曝气机构340，静置沉淀，沉淀时间为20min；

(6)开启第一反应机构310的排水口阀门排除上清液；

(7)上清液出水经过第二检测仪进行在线检测出水氨氮浓度，若出水氨氮低于0.5mg/L，则直接出水，若大于0.5mg/L，则进入第二反应机构320，并开启加药泵710，将加药机构400内的天然沸石410投入第二反应机构320；

(8)第二反应机构320出水经过第三检测仪进行在线检测出水氨氮浓度，若出水氨氮低于0.5mg/L，则直接出水，若大于0.5mg/L，则通过循环泵750将水经第一循环管751导入第一反应机构310内，重复步骤(4)～

(8)；

进一步地，在上述步骤(7)中，若第二检测仪测量得到的氨氮浓度与第一检测仪测量得到的氨氮浓度一致，或相差在一定范围值内时，开启第一反应机构310的排渣口排出天然沸石410，然后重复步骤(3)。

更进一步地，在上述步骤(8)中，若第三检测仪测量得到的氨氮浓度与第二检测仪测量得到的氨氮浓度一致，或相差在一定范围值内时，开启第二反应机构320的排渣口排出天然沸石410，然后重复步骤(7)中的往第二反应机构320内加入天然沸石410的操作。

再进一步地，当污水处理进程临近完成时，若第一反应机构310内的天然沸石410刚好达到饱和，而第二反应机构320内的天然沸石410仍具有吸附效果，可以不再更换第一反应机构310内的沸石，第二反应机构320出水时氨氮浓度仍大于0.5mg/L，则通过循环泵750将水经第二循环管752导入第二反应机构320内再次吸附处理，以避免天然沸石410的浪费，提高天然沸石410的利用率。

具体地，一种序批式处理氨氮装置在一些实际的应用中处理微污染水处理结果如下表1、表2所示：

表1进水氨氮较高(大于5mg/L)情况：

表2进水氨氮较低(小于5mg/L)情况：

由表1、2可知，采用本实用新型的一种序批式处理氨氮的装置对实际一处地点的微污染水进行处理，在较高的进水氨氮浓度下，氨氮和总氮的去除率均可大于50％，而在较低的进水氨氮浓度下，一级出水氨氮浓度已可满足GB5749-2006《生活饮用水卫生标准》中氨氮小于0.5mg/L的要求，在较高的进水氨氮浓度下，两级吸附后的出水出水氨氮浓度已可满足GB 5749-2006《生活饮用水卫生标准》中氨氮小于0.5mg/L的要求。

以上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 (10)

1.一种序批式处理微污染水中氨氮的装置，其特征在于，包括依次连接设置的进水箱(100)、过滤器、序批式反应组件(300)及出水箱(600)，还包括用于检测水质的检测机构(500)；所述序批式反应组件(300)包括序批式反应机构，所述序批式反应机构上方设有进料口，所述进料口处连接有加药机构(400)，所述加药机构(400)内设有吸附剂，所述吸附剂包括天然沸石(410)，所述序批式反应机构包括依次连接的第一反应机构(310)和第二反应机构(320)，所述第一反应机构(310)与所述过滤器连接，所述第二反应机构(320)与所述出水箱(600)连接；

还包括控制系统(800)，所述控制系统(800)分别与所述序批式反应组件(300)、所述检测机构(500)和所述加药机构(400)连接。

2.根据权利要求1所述的一种序批式处理微污染水中氨氮的装置，其特征在于，所述过滤器为格栅(200)。

3.根据权利要求1所述的一种序批式处理微污染水中氨氮的装置，其特征在于，所述检测机构(500)包括设置在过滤器与所述第一反应机构(310)之间的第一检测仪、设置在第一反应机构(310)与所述第二反应机构(320)之间的第二检测仪、设置在第二反应机构(320)与所述出水箱(600)之间的第三检测仪。

4.根据权利要求1所述的一种序批式处理微污染水中氨氮的装置，其特征在于，所述检测机构(500)为氨氮在线检测仪。

5.根据权利要求1所述的一种序批式处理微污染水中氨氮的装置，其特征在于，所述序批式反应机构内还设有搅拌机构(330)和曝气机构(340)。

6.根据权利要求1所述的一种序批式处理微污染水中氨氮的装置，其特征在于，还包括温度/pH检测仪(350)，所述温度/pH检测仪(350)设置在所述序批式反应机构内，所述温度/pH检测仪(350)与控制系统(800)连接。

7.根据权利要求1所述的一种序批式处理微污染水中氨氮的装置，其特征在于，还包括用于测量所述序批式反应机构内液位高度的液位计(360)，所述液位计(360)与所述控制系统(800)连接。

8.根据权利要求1所述的一种序批式处理微污染水中氨氮的装置，其特征在于，还包括用于提供所述进水箱(100)、所述过滤器、所述序批式反应组件(300)、所述检测机构(500)及所述出水箱(600)之间水流动力的动力系统。

9.根据权利要求8所述的一种序批式处理微污染水中氨氮的装置，其特征在于，所述动力系统包括设置在所述加药机构(400)与所述序批式反应机构之间的加药泵(710)、设置在所述过滤器与所述第一反应机构(310)之间的输水泵(720)、设置在所述第一反应机构(310)与所述第二反应机构(320)之间的一级出水泵(730)、设置在所述第二反应机构(320)与所述检测机构(500)之间的二级出水泵(740)。

10.根据权利要求8所述的一种序批式处理微污染水中氨氮的装置，其特征在于，所述动力系统还包括循环泵(750)，所述循环泵(750)的一端与所述第二反应机构(320)连接，所述循环泵(750)的另一端上连接有循环水管，所述循环水管包括第一循环管(751)和第二循环管(752)，所述第一循环管(751)的出水端连接在进格栅(200)与所述第一反应机构(310)之间，所述第二循环管(752)的出水端连接在第一反应机构(310)与所述第二反应机构(320)之间。

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