TWM559749U - 氨氮電解設備 - Google Patents

Abstract

本新型提供一種氨氮電解設備，其包括一電化學反應槽及一PH值控制裝置， 電化學反應槽內具有電解液，而PH值控制裝置供以控制電解液之PH值，其中本新型主要是藉由利用PH值控制裝置將電解液之PH值維持在大於8的情況下，以大幅的減少電化學反應槽內產生的刺激異味。

Description

氨氮電解設備

本新型係關於一種廢水處理設備，特別係關於一種含氨氮廢水的處理設備。

氨氮廢水為現今工業社會普遍的一種工業廢水，以高科技廠為例，若其所產生的氨氮廢水直接導入河川湖泊，則將引起水中藻類及微生物大量繁殖等環境問題、亦可能有相當程度之異味，因此各國政府對於氨氮廢水都訂有相當嚴格的排放標準，一般習知的氨氮廢水係採用光化學設備來降解，以達到排放標準，然而前述之降解方法成本較高；

另外，亦有利用薄膜技術分離出游離氨製成硫酸銨溶液或利用吹氨塔將氨氣吹出，並引導氨氣到洗滌塔做成硫酸銨溶液，最後再引入電解槽進行電解作業，然而習知電解的過程中電解槽內的PH值皆被控制在4~7之間，如此一來將產生較大量的刺激性異味，造成從業人員作業上之不便，且電解槽內的PH值被控制在4~7之間時，酸性之氣體亦將大量的被生成，於後續處理該些氣體時將消耗大量的還原劑；

再者，由於習知電解槽於電解的過程中係加入氯化鈉(NaCl)及氫氧化鈉(NaOH)於電解槽內，進而降解NH ₄ ⁺，並產生氮氣N ₂與H ⁺，又生成之H ⁺將造成電解槽內之PH值下降，於PH值下降後再加入藥劑以提高PH值，前述之流程將不斷的重複，使待排出之水溶液的PH值曲線隨時間軸呈現上下起伏，為了避免排出之水溶液的PH過低，因此業者於作業的過程中，必須確保排出之水溶液已經電解完畢，使PH值不會再次下降，然而現今業界並未有相關之判斷機制。

本新型提供一種氨氮電解設備，其主要目的在於減少電解槽產生刺激異味；

本新型之另一目的在於判斷氨氮電解之反應是否完成；

為達前述目的，本新型氨氮電解設備，包括：

一電化學反應槽、一熱交換器及一PH值控制裝置，該電化學反應槽供以接收吸收有氨氣之該洗滌液，該電化學反應槽具有一電解液；

該PH值控制裝置裝設於該電化學反應槽，該PH值控制裝置保持該電解液之PH值大於8；以及

該熱交換器與該電化學反應槽連接，該熱交換器供以調控該電化學反應槽內之溫度，該熱交換器將電化學反應槽內之溫度控制在35~45ﾟC。

較佳的，定義該電解液自該電化學反應槽排出前之PH值為一終結值，該PH值控制裝置將保持該終結值大於11。

由前述可知，本新型主要係藉由利用該PH值控制裝置令該電解液之PH值大於8，以有效的減少電化學反應槽內產生的刺激異味。

另外，本新型係藉由該PH值控制裝置將該終結值維持在大於11的情況下，以確保氨氮電解確實完成。

本新型提供一種氨氮電解設備，如圖1至圖5所示，包括：

一電化學反應槽10、一PH值控制裝置20及一熱交換器30， 該電化學反應槽10供以接收吸收有氨氣之洗滌液，該PH值控制裝置20與該電化學反應槽10控制連接，該電化學反應槽10具有一電解液，該化學反應槽10供以添加氯化鈉(NaCl)及氫氧化鈉(NaOH)，該化學反應槽10內主要透過降解NH ₄ ⁺並產生氮氣(N ₂)及氫離子(H ⁺)，其主要的化學反應如下所示： 6H ₂O+6e ^-→3H _{2( g)}+6OH ^-………….(1) 6Cl ^-→3Cl ₂+6 e ^-………….(2) 3Cl ₂+3H ₂O↔3HOCl+3 H ⁺+3Cl ^-………….(3) HOCl↔ H ⁺+OCl ^-………….(4) NH ₄ ⁺+ OH ^-↔NH ₃+H ₂O………….(5) 2NH ₄ ⁺+3HOCl→N ₂+3 H ₂O+5 H ⁺+3Cl ^-………….(6)

其中，反應式(6)包含了以下的反應及中間產物： NH ₄ ⁺+ HOCl→NH ₂Cl+ H ₂O+ H ⁺(一氯胺) NH ₂Cl+ HOCl→NHCl ₂+ H ₂O(二氯胺) NHCl ₂+ HOCl↔NCl ₃+ H ₂O(三氯胺) NHCl ₂+ H ₂O→NOH+2 H ⁺+2 Cl ^-NHCl ₂+ NOH→N ₂+HOCl+ H ⁺+ Cl ^-

上述產生之氫離子(H ⁺)會使電解液之酸性增加，而電解液的酸性過酸時(一般為PH值小於4時)，三氯胺(NCl ₃)的濃度將大幅增加，而PH值大於4時將大幅產生二氯胺(NCl ₂)，如圖2所示，故該PH值控制裝置20將該電解液之PH值維持在8以上，如此一來將具有二大優點，分別闡述如下：

其一，一般三氯胺(NCl ₃)及二氯胺(NCl ₂)皆具有刺激性臭味，因此藉由該PH值控制裝置20將電化學反應槽10之該電解液之PH值維持在8以上，便能夠有效的防止三氯胺(NCl ₃)及二氯胺(NCl ₂)生成，進而有效的減少電化學反應槽10內產生的異味；

其二，一般電化學反應槽10反應後所產生的氣體往往需要再經由洗滌塔配合還原劑進行後續的處理，若藉由該PH值控制裝置20將該電解液之PH值維持在8以上，反應後所排放出之氣體的H ⁺將確實的下降，於進行後續還原的處理時，將能夠大幅的減少還原劑的用量，於本實施例中，添加的還原劑為亞硫酸鈉，如圖3及圖4所示，圖3為習知將電化學反應槽10內的PH值控制在趨近於7的情況，而圖4為將電化學反應槽10內的PH值控制在大於8的情況，座標之橫軸為時間並以小時為單位，而座標之縱軸為PH值，每次添加的亞硫酸鈉為定量，例如1公斤，由圖3、4比較可知，PH值控制在大於8的情況下，添加亞硫酸鈉的頻率與次數皆為大幅下降。

另外，該PH值控制裝置20另外將電解液之終結值維持在11以上，定義該終結值為電解液自該電化學反應槽10排出前之PH值，當終結值維持在11以上時，電解液中的NH ₄離子將大幅降低，參照反應式(6)可知，當NH ₄離子消失後H ⁺便不易再生成，使電化學反應槽10內之PH值不再下降，進而能夠確保待排放之水溶液已確實電解完畢，如圖5所示，為電化學反應槽10內的PH值隨時間變化之實驗數據圖，其中座標之橫軸為時間軸以小時為單位，而座標之縱軸為PH值，圖中清楚地揭露當電解液之終結值維持在11後便不會再往下降，即代表到達可放流之標準，進而達成建立判斷排出之水溶液是否已經電解完畢之機制。

該熱交換器30係與該電化學反應槽10連接，該熱交換器30供以調控該電化學反應槽10內之溫度，於本實施例中，該熱交換器30將電化學反應槽10內之溫度控制在35~45ﾟC；

於較佳實施例中，電化學反應槽10內氯化鈉(NaCl)溶液佔電解液總量的1%~2%。

10‧‧‧電化學反應槽
20‧‧‧PH值控制裝置
30‧‧‧熱交換器

圖1 為本新型氨氮電解設備之電化學反應槽與熱交換器連接之示意圖。 圖2 為一氯胺、二氯胺及三氯胺隨著PH值不同的總量曲線圖。 圖3 為利用習知氨氮電解設備處理後排出之尾氣進入後續洗滌塔之加藥情況。 圖4 為利用本新型氨氮電解設備處理後排出之尾氣進入後續洗滌塔之加藥情 況。 圖5 為本新型氨氮電解設備之電槽內的電解液之PH值隨時間變化圖。

Claims (3)

1. 一種氨氮電解設備，包括： 一電化學反應槽、一熱交換器及一PH值控制裝置，該電化學反應槽供以接收 吸收有氨氣之洗滌液，該電化學反應槽具有一電解液； 該PH值控制裝置裝設於該電化學反應槽，該PH值控制裝置保持該電解液之PH值大於8；以及 該熱交換器與該電化學反應槽連接，該熱交換器供以調控該電化學反應槽內之溫度，該熱交換器將電化學反應槽內之溫度控制在35~45ﾟC。
2. 如申請專利範圍第1項所述之氨氮電解設備，其中，定義該電解液自該電化學反應槽排出前之PH值為一終結值，該PH值控制裝置將保持該終結值大於11。
3. 如申請專利範圍第1項所述之氨氮電解設備，其中，該電化學反應槽內之該電解液包含有氯化鈉溶液，該氯化鈉容液佔該電解液總量的1%~2%。