CN219871208U - 一种适用于废水脱氮工程中氧化二氮释放总量的评估装置 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种适用于废水脱氮工程中氧化二氮释放总量的评估装置，该装置包括由气体收集单元、预处理单元和氧化二氮浓度在线监测单元组成，其中，气体处理单元中的设置的集气管连接至预处理单元，预处理单元的出气管连接至氧化二氮浓度在线监测单元。通过集气罩实现对含氮废水在厌氧氨氧化反应器中产生气体进行收集后，进入到冷凝管中冷凝，去除被测气体的水分，冷凝后的气体进入预处理主机，进行彻底的干燥处理，干燥后气体进入到氧化二氮测试仪进行测试，监测的数据形成相应的图表，利用origin积分算出氧化二氮总量。本申请具有安全可靠，监测数据准确，自动化程度高等特点。
Description
技术领域
本实用新型属于水处理及气体检测技术领域，具体涉及一种针对废水脱氮过程中氧化二氮释放总量的评估装置。
背景技术
在污水的处理中，N2O的产生途径有：氨氧化过程、硝化过程和反硝化过程。在氨氧化过程中，N2O通常会做作为NH2OH氧化的副产物被释放出来。有研究发现，NH2OH首先被氧化为亚硝酰基团(NOH)，随后NOH通过双分子结合形式生成N2O2H2后分解为N2O；或者NOH被生物转化为NO，随后被进一步还原为N2O。因此，NH2OH氧化中的不稳定中间产物NH2OH是亚硝化过程中N2O产生的根源。在硝化阶段过程中，N2O在主要产生途径有4种：(1)AOB的反硝化作用。硝化过N2O释放主要是由AOB的反硝化作用引起；(2)氨氧化中间产物NH2OH的氧化作用。在高NH4 +-N和低NO2 -浓度的条件下，N2O可通过NH2OH氧化生成；(3)硝酰基(NOH)的化学分解作用，NH2OH氧化为NO2 -过程的NOH的化学分解是氨氧化阶段N2O的另一个产生源；(4)硝化细菌的反硝化作用也是引起N2O产生的一个重要来源。反硝化过程即在缺氧条件下，异养型兼性厌氧微生物利用有机碳源为电子供体，将NO3 --N或NO2 --N还原为NOx或N2的过程，在不完全反硝化的情况下，N2O会产生。
厌氧氨氧化工艺是近年来兴起的一种新型的生物脱氮工艺，与传统的生物脱氮技术相比，具有如能耗低、无需外加有机碳源、污泥产量低等优点，由于在经济方面的独特优势，成为近年来国内外研究的热点，是未来污水生物脱氮技术发展的主流。厌氧氨氧化目前已经应用于低C/N比的废水(如厌氧消化液、猪粪废液、垃圾渗滤液等)，但是在实际沼液运行过程中，厌氧氨氧化反应器种不仅会有厌氧氨氧化菌，同时会有一些异养菌存在，因此，在整个工艺中不仅氨氧化反应会产生N2O，同时异养反硝化也会导致N2O的产生。为了能够了解清楚氧化二氮在厌氧氨氧化过程中的变化规律，对厌氧氨氧化过程中排放的气体的进行检测是必不可少的过程。
目前，对于应用于实际工程中的氧化二氮释放量的在线监测装置较少。
实用新型内容
为克服现有技术上的不足，为此，本申请的目的在于提供一种在脱氮过程氧化二氮产生量的评估装置，以解决实际工程中的在线氧化二氮监测问题。包括但不限于可应用在一段式/两段式厌氧氨氧化工艺，其他产生氧化二氮的工艺均可测量，例如短程硝化反硝化工艺、传统硝化反硝化工艺、同步硝化反硝化工艺等。
为实现上述目的，本实用新型采用一种适用于废水脱氮工程中氧化二氮释放总量的评估装置，该装置由气体收集单元、预处理单元和氧化二氮浓度在线监测单元组成，其中，所述的气体处理单元中的设置的集气管连接至预处理单元，所述的预处理单元的出气管连接至氧化二氮浓度在线监测单元。
进一步地，所述的气体收集单元包括浮力环、集气罩和集气管，其中所述的浮力环为中空圆环形状，所述的集气罩为半圆形，开口端可与浮力环形成密封空间，集气罩的顶端设置一开孔并设置集气管。
进一步地，所述的预处理单元包括冷凝管和预处理主机，所述的冷凝管进口端与集气管连接，所述的冷凝管出口端连接至预处理主机。
进一步地，所述的氧化二氮浓度监测单元包括氧化二氮测试仪和在线数据收集装置；其中，所述的氧化二氮测试仪的进气口与预处理主机出气端连接，所述的在线数据收集装置与氧化二氮测试仪连接，实现数据记录，每隔5秒记录一次。
进一步地，所述的氧化二氮测试仪量程分为2个范围，分别为1～100ppm和1～1000ppm。
进一步地，气体集气罩气密性良好，集气罩高度不低于30cm。
进一步地，所述的冷凝管长度不少于1m。
进一步地，所述的预处理主机温度控制在3～4℃，进气量最低为20L/h～90L/h。
进一步地，所述的浮力环的内径大于30cm，外径小于80cm，内径与外径之间在10cm～30cm，浮力环内径与所述的集气罩一致，浮力环的浮力大于集气罩重量，收集过程中气体自下向上流动。
进一步地，所述处理单元运行之前进行进气流量核算，保证进气流量在设备运行量程之内。
进一步地，所述预处理单元中冷凝管和预处理主机均具有干燥功能，能够有效去除被检测气体中的水分。
进一步地，所述在线数据收集系统可连续监测记录数据，并自动生成数据图表。
进一步地，基于本实用新型装置创新技术方案，以及结合领域内已有技术，给出应用例：应用步骤如下：
步骤S1：在气体收集单元中分为两部份：集气罩与浮力环。浮力环为集气罩提供浮力，浮力环内径与集气罩相一致，氨氮与亚硝态氮比为1：1.32的含氮废水在厌氧氨氧化反应器中反应产生气体后，气体自下而上进入集气罩内。
步骤S2：在预处理单元中，先对预处理主机进行预热，使温度达到3℃，进气流量控制在20～90L/h，接着集气罩中的气体经由集气管进入到冷凝管中冷凝，去除部分被测气体的水分，冷凝过后的气体进入预处理主机，进行彻底的干燥处理。
步骤S3：在二氮浓度在线检测单元中，先对氧化二氮测试仪进行预热30min，经预处理主机后的气体通过出气管后进入到氧化二氮测进行试仪中开始测试，在线数据收集系统每隔5s记录一个数据，形成相应的图表记录。
步骤S4：根据在线数据收集系统形成的数据图(这部分为现有技术)，利用origin积分∫总算出氧化二氮总量，再除以时间得到单位时间内氧化二氮排放的浓度。
算出氧化二氮产生的平均浓度，最后带入氧化二氮浓度计算公式：
式中：X表示气体排放浓度，mg/L；
X排表示平均排放浓度，ppm；
Q表示进气流量，L/h；
t表示运行时间，L/h；
M表示气体摩尔质量，mol。
综上得到一定时间，氧化二氮在厌氧氨氧化过程中的排放总量。
附图说明
图1为氧化二氮测试设备整体结构流程图
图2为集气罩结构三视图，从左往右依次为俯视图、主视图和左视图；
图3为氧化二氮测试设备运行过程图。
图中：
I.气体收集单元、II.预处理单元、III.氧化二氮浓度在线检测单元；
1.集气装置；1.1.集气罩；1.2.浮力环；1.3.集气管；1.4.出气管；
2.冷凝管；3.预处理主机；4.氧化二氮测试仪；5.在线数据收集系统。
具体实施方式
下面对具体实施方式进行进一步详细说明。
实施例1
某800m3污泥处理厂采用亚硝化-厌氧氨氧化高效脱氮工艺处理热水解厌氧硝化沼液，厌氧氨氧化过程池内浓度氨氮为71.01mg/L；亚硝态氮为92.31mg/L；COD为1050mg/L；pH为78；温度为34.2℃，厌氧氨氧化过程采用SBR运行模式，HRT为60h。集气罩内径为30cm，浮力环内径30cm，外径100cm，冷凝管长1.5m，预处理主机进气流量设置为40L/h。
整个检测过程持续1h，首先集气罩在浮力环的作用下悬浮在池面上，集气罩完全与水面接触(完全水封)，反应进行1h后，池内各物质浓度为61.4mg/L；亚硝态氮为79.98mg/L，硝酸态氮2.87mg/L，氧化二氮产生总量为4.54mg/L，由此可知，每消耗1kg N，产生0.21kgN2O
实施例2
某1000m3污泥处理厂采用硝化-反硝化高效脱氮工艺处理含氮沼液，浮力环内径30cm，外径100cm，冷凝管长1.5m，预处理主机进气流量设置为40L/h。每消耗1kg N，产生5.3kg N2O。
本具体实施方式的实施例均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故凡依据本申请的结构、形状以及原理等所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种适用于废水脱氮工程中氧化二氮释放总量的评估装置，其特征在于：该装置包括气体收集单元(I)、预处理单元(II)和氧化二氮浓度在线监测单元(III)；其中，所述的气体收集单元(I)中的设置的集气管连接至预处理单元(II)，所述的预处理单元(II)的出气管(1.4)连接至氧化二氮浓度在线监测单元(III)。
2.如权利要求1所述的一种适用于废水脱氮工程中氧化二氮释放总量的评估装置，其特征在于：所述的气体收集单元(I)包括浮力环(1.2)、集气罩(1.1)和集气管(1.3)；其中，所述的浮力环(1.2)为中空圆环形状，所述的集气罩为半圆形，开口端可与浮力环形成密封空间，所述的集气罩的顶端设置一开孔，开孔连接集气管(1.3)。
3.如权利要求1或2所述的一种适用于废水脱氮工程中氧化二氮释放总量的评估装置，其特征在于：所述的预处理单元(II)包括冷凝管(2)和预处理主机(3)，所述的冷凝管(2)进口端与集气管(1.3)连接，所述的冷凝管(2)出口端连接至预处理主机(3)。
4.如权利要求1所述的一种适用于废水脱氮工程中氧化二氮释放总量的评估装置，其特征在于：所述的氧化二氮浓度监测单元包括氧化二氮测试仪(4)和在线数据收集装置(5)，其中，所述的氧化二氮测试仪(4)的进气口与预处理主机(3)出气端连接，所述的在线数据收集装置(5)与氧化二氮测试仪(4)连接，以实现数据的记录。
5.如权利要求3所述的一种适用于废水脱氮工程中氧化二氮释放总量的评估装置，其特征在于：所述的氧化二氮浓度监测单元包括氧化二氮测试仪(4)和在线数据收集装置(5)，其中，所述的氧化二氮测试仪(4)的进气口与预处理主机(3)出气端连接，所述的在线数据收集装置(5)与氧化二氮测试仪(4)连接，以实现数据的记录。
6.如权利要求1或2所述的一种适用于废水脱氮工程中氧化二氮释放总量的评估装置，其特征在于：所述的气体集气罩(1.1)的高度不低于30cm。
7.如权利要求3所述的一种适用于废水脱氮工程中氧化二氮释放总量的评估装置，其特征在于：所述的冷凝管(2)长度不少于1m。
8.如权利要求3所述的一种适用于废水脱氮工程中氧化二氮释放总量的评估装置，其特征在于：所述的预处理主机(3)设置的温度控制在3～4℃，进气量最低为20L/h～90L/h。
9.如权利要求2所述的一种适用于废水脱氮工程中氧化二氮释放总量的评估装置，其特征在于：所述的浮力环(1.2)的内径大于30cm，外径小于80cm，内径与外径之间的距离在10cm～30cm，浮力环内径与所述的集气罩一致，浮力环的浮力大于集气罩重量。
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