CN218931772U - 一种真空过滤氨氮处理装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及环保相关的污水处理技术领域，具体涉及一种真空过滤氨氮处理装置，包括真空泵、氨氮处理塔和氨氮收集罐，氨氮处理塔上设有废水进水管、氨氮排气管和真空抽吸管，废水进水管连通于废水过滤池、氨氮排气管连通于氨氮收集罐，真空抽吸管连通于真空泵，在氨氮处理塔内设有分流板，分流板以氨氮处理塔的塔中心为圆心，以层层包围的状态等间距分布在氨氮处理塔内，且相邻两个分流板之间设有高度差，从废水进水管进入的水先排进最高层分流板形成的储水间隙内。利用真空对废水中的氨氮进行处理，设备简单，氨氮抽离的效率高，投入成本小，对于环保工程具有很大的助益。

Description

一种真空过滤氨氮处理装置

技术领域

本实用新型涉及环保相关的污水处理技术领域，具体涉及一种真空过滤氨氮处理装置。

背景技术

废水中的氮常以合氮有机物、氨、硝酸盐及亚硝酸盐等形式存在。生物处理把大多数有机氮转化为氨，然后可进一步转化为硝酸盐。

水中氨氮的去除方法有多种，但目前常见的除氮工艺有生物硝化与反硝化、沸石选择性交换吸附、空气吹脱及折点氯化等。下面我们详细介绍一下这几种水中氨氮的去除方法：

(一)、生物硝化与反硝化(生物陈氮法)

1、生物硝化

在好氧条件下，通过亚硝酸盐菌和硝酸盐菌的作用，将氨氮氧化成亚硝酸盐氮和硝酸盐氮的过程，称为生物硝化作用。生物硝化的反应过程为：

由上式可知：(1)在硝化过程中，1g氨氮转化为硝酸盐氮时需氧4.57g；(2)硝化过程中释放出H+，将消耗废水中的碱度，每氧化lg氨氮，将消耗碱度(以CaCO3计)7.lg。

影响硝化过程的主要因素有：(1)pH值，当pH值为8.0～8.4时(20℃)，硝化作用速度快。由于硝化过程中pH将下降，当废水碱度不足时，即需投加石灰，维持pH值在7.5以上；(2)温度，温度高时，硝化速度快。亚硝酸盐菌的适宜水温为35℃，在15℃以下其活性急剧降低，故水温以不低于15℃为宜；(3)污泥停留时间，硝化菌的增殖速度很小，其大比生长速率为＝0.3～0.5d-1(温度20℃，pH8.0～8.4)。为了维持池内一定量的硝化菌群，污泥停留时间需要大于硝化菌的小世代时间，在实际运行中，一般应取＞2,或＞2；(4)溶解氧，氧是生物硝化作用中的电子受体，其浓度太低将不利于硝化反应的进行。一般，在活性污泥法曝气池中进行硝化，溶解氧应保持在2～3mg/L以上；(5)BOD负荷，硝化菌是一类自养型菌，而BOD氧化菌是异养型菌。若BOD5负荷过高，会使生长速率较高的异养型菌迅速繁殖，从而佼白养型的硝化菌得不到优势，结果降低了硝化速率。所以为要充分进行硝化，BOD5负荷应维持在0.3kg(BOD5)/kg(SS).d以下。

2、生物反硝化

在缺氧条件下，由于兼性脱氮菌(反硝化菌)的作用，将NO2--N和NO3--N还原成N2的过程，称为反硝化。反硝化过程中的电子供体(氢供体)是各种各样的有机底物(碳源)。以甲醇作碳源为例，其反应式为：

6NO3-十2CH3OH→6NO2-十2CO2十4H2O

6NO2-十3CH3OH→3N2十3CO2十3H2O十60H-

由上可见，在生物反硝化过程中，不仅可使NO3--N、NO2--N被还原，而且还可位有机物氧化分解。

影响反硝化的主要因素：(1)温度，温度对反硝化的影响比对其它废水生物处理过程要大些。一般，以维持20～40℃为宜。苦在气温过低的冬季，可采取增加污泥停留时间、降低负荷等措施，以保持良好的反硝化效果；(2)pH值，反硝化过程的pH值控制在7.0～8.0；(3)溶解氧，氧对反硝化脱氮有抑制作用。一般在反硝化反应器内溶解氧应控制在0.5mg/L以下(活性污泥法)或1mg/L以下(生物膜法)；(4)有机碳源，当废水中含足够的有机碳源，BOD5/TN＞(3～5)时，可无需外加碳源。当废水所含的碳、氮比低于这个比值时，就需另外投加有机碳。外加有机碳多采用甲醇。考虑到甲醇对溶解氧的额外消耗，甲醇投量一般为NO3--N的3倍。此外，还可利用微生物死亡；自溶后释放出来的那部分有机碳，即"内碳源"，但这要求污泥停留时间长或负荷率低，使微生物处于生长曲线的静止期或衰亡期，因此池容相应增大。

(二)沸石选择性交换吸附

沸石是一种硅铝酸盐，其化学组成可表示为(M2+2M+)O.Al2O3.mSiO2·nH2O(m＝2～10，n＝0～9)，式中M2+代表Ca2+、Sr2+等二价阳离子，M+代表Na+、K+等一价阳离子，为一种弱酸型阳离子交换剂。在沸石的三维空间结构中，具有规则的孔道结构和空穴，使其具有筛分效应，交换吸附选择性、热稳定性及形稳定性等优良性能。天然沸石的种类很多，用于去除氨氮的主要为斜发沸石。

斜发沸石对某些阳离子的交换选择性次序为：K+，NH4+＞Na+＞Ba2+＞Ca2+＞Mg2+。利用斜发沸石对NH4+的强选择性，可采用交换吸附工艺去除水中氨氮。交换吸附饱和的拂石经再生可重复利用。

溶液pH值对沸石除氨影响很大。当pH过高，NH4+向NH3转化，交换吸附作用减弱；当pH过低，H+的竞争吸附作用增强，不利于NH4+的去除。通常，进水pH值以6～8为宜。当处理合氨氮10～20mg/L的城市进水时，出水浓度可达lmg/L以下。穿透时通水容积约100～150床容。沸石的工作交换容量约0.4×10-3n-1mol/g左右。

吸附铵达到饱和的沸石可用5g/L的石灰乳或饱和石灰水再生。再生液用量约为处理水量的3～5％。研究表明，石灰再生液中加入0.1mol的NaCl，可提高再生效率。针对石灰再生的结垢问题，亦有采用2％的氯化钠溶液作再生液的，此时再生液用量较大。再生时排出的高浓度合氨废液需要进行处理，其处理方法有：(1)空气吹脱的NH3或者排空，或者由量H2S04吸收作肥料；(2)蒸气吹脱冷凝液为1％的氨溶液，可用作肥料；(3)电解氧化(电氯化)将氨氧化分解为N2。

(三)空气吹脱

在碱性条件下(pH＞10.5)，废水中的氨氮主要以NH3的形式存在。让废水与空气充分接触，则水中挥发性的NH3将由液相向气相转移，从而脱除水中的氨氮。吹脱塔内装填木质或塑料板条填料，空气流由塔的下部进入，而废水则由塔顶落到塔底集水池。

影响氨吹脱效果的主要因素有：

(1)pH值，一般将pH值提高到10.8～11.5；

(2)温度，水温降低时氨的溶解度增加，吹脱效率降低。例如，20℃时氨去除率为90～95％，而10℃时降到约75％，这为吹脱塔在冬季运行带来困难；

(3)水力负荷，水力负荷(m3/m2.h)过大，将破坏高效吹脱所需的水流状态，而形成水幕；水力负荷过小，填料可能没有适当湿润，致使运行不良，形成干塔。一般水力负荷为2.5～5m3/m2·h；

(4)气水比，对于一定塔高，增加空气流量，可提高氨去除率；但随着空气流量增加，压降也增加，所以空气流量有一限值。一般，气/水比可取2500～5000(m3/m2)；

(5)填料构型与高度，由于反复溅水和形成水滴是氨吹脱的关键，因此填料的形状、尺寸、间距、排列方式够都对吹脱效果有影响。一般，填料间距40～50mm，填料高度为6～7.5m。若增加填料间距，则需更大的填料高度；

(6)结垢控制，填料结垢(CaCO3)特降低吹脱塔的处理效率。控制结垢的措施有：用高压水冲洗垢层；在进水中投加阻垢剂：采用不合或少含CO2的空气吹脱(如尾气吸收除氨循环使用)；采用不易结垢的塑料填料代替木材等。

空气吹脱法除氨，去除率可达60～95％，流程简单，处理效果稳定，基建费和运行费较低，可处理高浓度合氨废水。但气温低时吹脱效率低，填科结垢往往严重干扰运行，且吹脱出的氨对环境产生二次污染。

(四)折点氯化

投加过量氯或次氯酸钠，使废水中氨完全氧化为N2的方法，称为折点氯化法，其反应可表示为：

NH4+十1.5HOCl→0.5N2十1.5H2O十2.5H+十1.5Cl-

由反应式可知，到达折点的理论需氯(C12)量为7.6kg/kg(NH3-N)，而实际需氯量在8～10kg/kg(NH3-N)。在pH＝6～7进行反应，则投药量可少。接触时间一般为0.5～2h。严格控制pH值和投氯量，可减少反应中生成有害的氯胺(如NCl3)和氯代有机物。

折点氯化法对氨氮的去除率达90～100％，处理效果稳定，不受水温影响，基建费用也不高。但其运行费用高；残余氯及氯代有机物须进行后处理。

在目前采用的四种脱氮工艺中，物理化学法由于存在运行成本高、对环境造成二次污染等问题，实际应用受到-定限制。而生物脱氮法能饺为有效和彻底地除氮，且比较经济，因而得到较多应用。

现在养殖废水、城市废水中，采用以上所述的氨氮处理技术，都会使用要药剂，成本较高，而且需要多个处理工序才能提取出氨氮，设备复杂，体积大，造价成本高。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型的目的在于提供一种真空过滤氨氮处理装置，通过层层分流形成动态水，消除水的张力，在真空负压作用下，让废水中的氨氮游离出来，达到分离氨氮的目的。

为了实现上述目的，本实用新型的技术方案如下：

一种真空过滤氨氮处理装置，包括真空泵、氨氮处理塔和氨氮收集罐，氨氮处理塔上设有废水进水管、氨氮排气管和真空抽吸管，废水进水管连通于废水过滤池、氨氮排气管连通于氨氮收集罐，真空抽吸管连通于真空泵，在氨氮处理塔内设有分流板，分流板以氨氮处理塔的塔中心为圆心，以层层包围的状态等间距分布在氨氮处理塔内，且相邻两个分流板之间设有高度差，从废水进水管进入的水先排进最高层分流板形成的储水间隙内。

进一步限定，所述分流板以氨氮处理塔的塔中心为圆心，越接近氨氮处理塔内壁的分流板，其高度逐渐增高。

进一步限定，所述分流板以氨氮处理塔的塔中心为圆心，越接近氨氮处理塔内壁的分流板，其高度逐渐降低。分流板的设计，让氨氮处理塔内的水层层分流，形成动态水，消除水的张力，让水尽可能的扩大与真空负压环境的接触面积，最大效率的消除废水中的氨氮。

进一步限定，氨氮处理塔设有一座及一座以上，重叠放置在塔架上，废水进水管连通于最上一层的氨氮处理塔内，在上一层氨氮处理塔的中心位置处设有一级排水孔，一级排水孔处设有连通于下一层氨氮处理塔顶部的一级排水管。

进一步限定，所述氨氮处理塔设有两座，上一层氨氮处理塔内的分流板以氨氮处理塔的塔中心为圆心，越接近氨氮处理塔内壁的分流板，其高度逐渐增高。

进一步限定，所述氨氮处理塔设有两座，下一层氨氮处理塔内的分流板以氨氮处理塔的塔中心为圆心，越接近氨氮处理塔内壁的分流板，其高度逐渐降低。

进一步限定，在下一级氨氮处理塔内的侧壁底部设有二级排水管，二级排水管外连通着真空过滤罐。

进一步限定，氨氮处理塔内的真空负压为25000Pa～27000Pa。在此真空负压情况下，液体中氨氮的释放度最好，氨氮的分离效果最好，能最大程度的排除废水中的氨、氮成分。

当真空负压的环境消失后，废水才能从废水排水管往下排，所以在两座氨氮处理塔上还设有排压口，在排压口处设有电磁阀，能随时控制氨氮处理塔内的废水储存量。

本实用新型与现有技术相比的有益效果是：利用真空对废水中的氨氮进行处理，设备简单，氨氮抽离的效率高，投入成本小，对于环保工程具有很大的助益。

附图说明

图1为本实用新型的主视结构示意图；

图2为喷水管排列的俯视结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例进一步阐述本实用新型。

如图1、图2示的一种真空过滤氨氮处理装置，包括真空泵1、氨氮处理塔2和氨氮收集罐3，氨氮处理塔2上设有废水进水管4、氨氮排气管5和真空抽吸管，废水进水管4连通于废水过滤池，氨氮排气管5连通于氨氮收集罐3，真空抽吸管连通于真空泵1。在氨氮处理塔2内设有分流板20，分流板20以氨氮处理塔2的塔中心为圆心，以层层包围的状态等间距分布在氨氮处理塔2内，且相邻两个分流板20之间设有高度差，从废水进水管4进入的水先排进最高层分流板20形成的储水间隙内。氨氮处理塔2为圆柱形，分流板20也是在塔内部以一层一层的圆形分布(如图2所示的分流板俯视图)，并且相邻层形成高度差，这样废水进入时，若废水进入的分流板20是最高层，那么废水就能先溢满后从最高层的分流板20往相对低一层的分流板空隙内流动，层层递减。这样在氨氮处理塔2内形成动态水，让水面最大面积的接触真空负压环境，从而在真空负压的环境下，分理处废水中的氨、氮成分。

所述分流板20以氨氮处理塔2的塔中心为圆心，越接近氨氮处理塔2内壁的分流板20，其高度逐渐增高。或者是，所述分流板20以氨氮处理塔2的塔中心为圆心，越接近氨氮处理塔2内壁的分流板20，其高度逐渐降低。

在本实施例中，氨氮处理塔2为圆柱形，氨氮处理塔2设有两座，两座重叠起放置在塔架上，废水进水管4连通于最上一层的氨氮处理塔20内，在上一层氨氮处理塔20的中心位置处设有一级排水孔21，一级排水孔21处设有连通于下一层氨氮处理塔2顶部的一级排水管22。上一层氨氮处理塔2内的分流板20以氨氮处理塔2的塔中心为圆心，越接近氨氮处理塔2内壁的分流板20，其高度逐渐增高。下一层氨氮处理塔2内的分流板20以氨氮处理塔2的塔中心为圆心，越接近氨氮处理塔2内壁的分流板20，其高度逐渐降低。这样重叠的两座氨氮处理塔2，废水从上一级氨氮处理塔2进入，通过高度层层递减的分流板20，形成高处往低处流动的动态水，直至溢满高度最低的两个分流板20之间的储水间隙，从一级排水孔21将水排至下一层的氨氮处理塔2，下一层的氨氮处理塔2从正中间接收排下来的废水，正中间位置处的分流板20是高度最高的，这样最中间的储水间隙溢满后，又往低处的分流板20之间流动，又形成动态水。水一直循环，还能抑制真空环境下水温度的上升，防止真空环境下废水过度的汽化。经过两次处理，基本能将废水中百分之九十九以上的氨氮分离出来。

并且，在下一级氨氮处理塔2内的侧壁底部设有二级排水管23，二级排水管23外连通着真空过滤罐6，目的是分理处氨氮的废水，可以进入真空过滤罐6继续废水处理，直至达到排放、灌溉标准。

本实施例利用真空原理，使得氨氮处理塔2在真空负压为25000Pa～27000Pa的环境下，废水中的氨氮就会就分理出来，通过氨氮排气管5排至氨氮收集罐3内，氨氮收集罐3内是处于常压下，蓄有水，氨氮提取出来后溶于水，就提取出废水中的氨氮了。

废水要经过两次过滤沉淀，将杂质过滤掉，在排入氨氮处理塔2中处理废水中的氨氮，废水为养殖废水或者是生活污水，或者是城市污水。关闭出口，真空泵让氨氮处理塔2内形成真空环境，从水进入到出去，真空负压环境在45分钟左右，就可以关闭真空，释放分离出来的氨氮，在氨氮处理塔2上还设有排压口7，在排压口7处设有电磁阀，打开电磁阀让氨氮处理塔2内恢复常压环境，释放过后打开二级排水管23，让废水排出或者是排至下一级氨氮处理塔2，当真空负压的环境消失后，废水才能从排水管往下排。

以上对本实用新型提供的一种真空过滤氨氮处理装置进行了详细介绍。具体实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。

Claims (9)

1.一种真空过滤氨氮处理装置，其特征在于：包括真空泵、氨氮处理塔和氨氮收集罐，氨氮处理塔上设有废水进水管、氨氮排气管和真空抽吸管，废水进水管连通于废水过滤池、氨氮排气管连通于氨氮收集罐，真空抽吸管连通于真空泵，

在氨氮处理塔内设有分流板，分流板以氨氮处理塔的塔中心为圆心，以层层包围的状态等间距分布在氨氮处理塔内，且相邻两个分流板之间设有高度差，从废水进水管进入的水先排进最高层分流板形成的储水间隙内。

2.根据权利要求1所述的一种真空过滤氨氮处理装置，其特征在于：所述分流板以氨氮处理塔的塔中心为圆心，越接近氨氮处理塔内壁的分流板，其高度逐渐增高。

3.根据权利要求1所述的一种真空过滤氨氮处理装置，其特征在于：所述分流板以氨氮处理塔的塔中心为圆心，越接近氨氮处理塔内壁的分流板，其高度逐渐降低。

4.根据权利要求2或3所述的一种真空过滤氨氮处理装置，其特征在于：氨氮处理塔设有一座及一座以上，重叠放置在塔架上，废水进水管连通于最上一层的氨氮处理塔内，在上一层氨氮处理塔的中心位置处设有一级排水孔，一级排水孔处设有连通于下一层氨氮处理塔顶部的一级排水管。

5.根据权利要求4所述的一种真空过滤氨氮处理装置，其特征在于：所述氨氮处理塔设有两座，上一层氨氮处理塔内的分流板以氨氮处理塔的塔中心为圆心，越接近氨氮处理塔内壁的分流板，其高度逐渐增高。

6.根据权利要求4所述的一种真空过滤氨氮处理装置，其特征在于：所述氨氮处理塔设有两座，下一层氨氮处理塔内的分流板以氨氮处理塔的塔中心为圆心，越接近氨氮处理塔内壁的分流板，其高度逐渐降低。

7.根据权利要求6所述的一种真空过滤氨氮处理装置，其特征在于：在下一级氨氮处理塔内的侧壁底部设有二级排水管，二级排水管外连通着真空过滤罐。

8.根据权利要求1所述的一种真空过滤氨氮处理装置，其特征在于：氨氮处理塔内的真空负压为25000Pa～27000Pa。

9.根据权利要求5或6所述的一种真空过滤氨氮处理装置，其特征在于：在两座氨氮处理塔上还设有排压口，在排压口处设有电磁阀。

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