一種廢水和污染水體中氨氮的去除裝置及去除方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種廢水和污染水體中氨氮的去除裝置及去除方法，所述的去除裝置包括氨氮吸附單元和再生單元，所述的氨氮吸附單元包括依次連接的進(jìn)水泵、進(jìn)水閥、裝填有吸附材料的濾床和放空閥門組，所述的再生單元包括依次連接的再生液儲備箱和再生液泵，所述的再生液儲備箱內(nèi)裝有再生液，所述的再生液泵還連接進(jìn)水泵與進(jìn)水閥之間管路，所述的再生液儲備箱還連接濾床，并回收從濾床流出的再生處理吸附材料后的再生液，在再生液儲備箱與濾床之間還設(shè)有再生液回流閥。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有污水處理效率高，運行成本低，再生簡單等優(yōu)點。
【專利說明】
一種廢水和污染水體中氨氮的去除裝置及去除方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種廢水處理或污染水體修復(fù)方法，尤其是涉及一種廢水和污染水體中氨氮的去除裝置及去除方法。
【背景技術(shù)】
[0002]氨氮是一種營養(yǎng)物質(zhì)，如果水體中氨氮的濃度過高時，就會導(dǎo)致水體富營養(yǎng)化，使得水體中的微生物和植物尤其是藻類大量繁殖，大大增加水體中溶解氧的消耗，從而導(dǎo)致魚類死亡，水質(zhì)變黑變臭。氨氮污染嚴(yán)重時會導(dǎo)致水域環(huán)境惡化，形成水華，對生態(tài)平衡和生物多樣性產(chǎn)生不良影響。同時，氨氮也增加了水處理的成本和難度。水體中的氨氮能夠和氯反應(yīng)生成氯胺，因此，在對水體進(jìn)行消毒處理時，水體中的氨氮會大量的消耗氯，增加消毒劑的用量。在水體中存在有機物的條件下，還可能產(chǎn)生消毒副產(chǎn)物氯化氰以及劇毒的氰化物，嚴(yán)重威脅人類的身體健康。
[0003]近10年來，國內(nèi)外許多專家學(xué)者對含氨氮廢水的處理方法進(jìn)行了大量研究。主要方法包括生物法(硝化)、吹脫法、化學(xué)沉淀法、膜處理、折點氯化法和吸附法等。生物法通過亞硝化菌和硝化菌將氨氮轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽和硝酸鹽，是目前應(yīng)用最為廣泛的處理方法。但生物法較適合于中濃度氨氮(10-100mg/L)氨氮廢水的處理，且對反應(yīng)條件要求較高，需要較長的反應(yīng)時間。吹脫法較適用于高氨氮廢水，需要較高的PH和溫度，運行成本高，且存在二次污染問題;化學(xué)沉淀法同樣適用于高氨氮廢水，是將氨氮轉(zhuǎn)化為磷酸銨鎂沉淀去除。該方法同樣需要較高的PH值，且需要污水中氮磷共存，對中低濃度氨氮去除效果并不明顯;膜處理法比較適合處理含鹽量較高、油性污染物含量較低的高濃度氨氮廢水，但由于電耗及膜污染的問題，運行和維護(hù)成本較高，因此在一定程度上限制了其應(yīng)用范圍；折點氯化法是將氯氣或次氯酸鹽通入廢水中使水中的氨氮被氧化為氮氣，從而達(dá)到去除氨氮的目的。但廢水和污染水體中含有的有機物通常會消耗氯氣或次氯酸鹽，產(chǎn)生有毒副產(chǎn)物氯胺和氯代有機物，造成原料的浪費和二次污染。與傳統(tǒng)方法相比，吸附法具有工藝簡單、處理效果好、電耗低，運行維護(hù)成本低的優(yōu)勢，對不同濃度的氨氮均具有很好的去除效果。
[0004]吸附法是利用多孔性固體吸附劑，通過物理吸附或化學(xué)吸附，將水體中的氨氮從水體中吸附到固體吸附劑表面，從而使氨氮與水體分離達(dá)到凈化水體的作用。相較于其它氨氮去除技術(shù)，吸附法是最適用于低濃度氨氮廢水處理的技術(shù)，但吸附法應(yīng)用的關(guān)鍵是解決吸附劑的再生問題。固體吸附劑達(dá)到吸附飽和后，可通過再生使其恢復(fù)吸附容量，再循環(huán)使用。因此，吸附劑的再生是影響吸附法綜合處理效果的關(guān)鍵因素。目前常用的再生方法有生物法、升溫再生、濕法等。生物法再生主要是利用亞硝化菌和硝化菌將氨氮氧化而實現(xiàn)吸附劑再生，但該方法既需要解決氨氮由吸附劑擴散至微生物表面的傳質(zhì)問題，又需要足夠的反應(yīng)時間實現(xiàn)硝化，其再生效率往往偏低。升溫再生的原理是基于吸附反應(yīng)為放熱反應(yīng)，因此升高溫度可以使吸附平衡向逆反應(yīng)方向移動，促進(jìn)解吸，從而使吸附劑的吸附能力得到恢復(fù)。濕法是目前應(yīng)用最為廣泛的再生方法，較常用的再生液為氫氧化鈉和氯化鈉的混合溶液。但該法涉及到再生液的處理問題，一般還需要更換再生液或者額外添加設(shè)備去除再生液中的氨氮，大大增加了工藝復(fù)雜程度和成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種廢水和污染水體中氨氮的去除裝置及去除方法。
[0006]本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn):
[0007]—種廢水和污染水體中氨氮的去除裝置，包括氨氮吸附單元和再生單元，所述的氨氮吸附單元包括依次連接的進(jìn)水栗、進(jìn)水閥、裝填有吸附材料的濾床和放空閥門組，所述的再生單元包括依次連接的再生液儲備箱和再生液栗，所述的再生液儲備箱內(nèi)裝有再生液，所述的再生液栗還連接進(jìn)水栗與進(jìn)水閥之間管路，所述的再生液儲備箱還連接濾床，并回收從濾床流出的再生處理吸附材料后的再生液，在再生液儲備箱與濾床之間還設(shè)有再生液回流閥。
[0008]所述的吸附材料選自分子篩、離子交換樹脂、改性沸石、天然沸石、碳化稻殼、木炭、潮土、火山巖或陶粒中的至少一種。
[0009]所述的再生液為NaCl與次氯酸鹽的混合溶液，其中，NaCl的濃度為l_20g/L，。
[0010]所述的放空閥門組包括依次連接濾床的放空閥門A和放空閥門B，所述的再生液儲備箱連接放空閥門A與放空閥門B之間管路。
[0011]采用上述廢水和污染水體中氨氮的去除裝置的去除方法，包括以下步驟:
[0012](a)待處理污水由進(jìn)水栗打入濾床，在濾床內(nèi)吸附除去氨氮，然后再打開放空閥門組，污水排出至外部；
[0013](b)重復(fù)步驟(a)所述過程，直至濾床內(nèi)吸附材料的吸附容量飽和，關(guān)閉放空閥門組，再生液經(jīng)再生液栗送入濾床中，使濾床中的吸附材料充分浸泡在再生液中，再生處理，再回流至再生液儲備箱中，即完成一個吸附再生的過程。
[0014]步驟(a)中，待處理污水在濾床中的水力停留時間為5_40min。
[0015]再生液送入濾床中的量滿足:再生液中的次氯酸鹽與吸附材料吸附的氨氮的摩爾比為1-5:1。
[0016]再生處理的時間為5_60min。
[0017]本發(fā)明在進(jìn)行吸附材料的再生時，再生液中的Na+與沸石吸附的氨氮發(fā)生置換，使得被吸附的氨氮從吸附材料中釋放到水體之中，然后再由次氯酸鹽將其氧化成氮氣，釋放到空氣之中，無二次污染。
[0018]Adsorbent-NH4++Na+^Adsorbent-Na++NH4+
[0019]2NH4++3NaC10—N2T+3H20+3NaCl+2H+。
[0020]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點:
[0021](I)本發(fā)明通過氨氮吸附材料的吸附-再生單元交替，無需更換吸附材料與再生液，節(jié)省了相應(yīng)工序，實現(xiàn)了廢水或污染水體中氨氮的高效去除。
[0022](2)由氯化鈉和次氯酸鹽構(gòu)成的再生液安全無污染，次氯酸鹽與氨氮反應(yīng)后轉(zhuǎn)化為氯化物(如氯化鈉或氯化鈣)，再生液可以循環(huán)利用，因此沒有沖洗水和再生液的處理問題，大大降低了運行成本和二次污染。
[0023](3)設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，運行維護(hù)方便。
[0024](4)再生液在對吸附材料進(jìn)行再生時，還能同時對其進(jìn)行一定的改性作用，從而增加吸附材料的吸附容量和速率，提高再生后的吸附材料對出水氨氮的去除率。
【附圖說明】
[0025]圖1為本發(fā)明的去除方法的流程圖；
[0026]圖中，1-濾床，2-進(jìn)水栗，3-進(jìn)水閥，4-放空閥門A，5-放空閥門B，6_再生液儲備箱，7-再生液栗，8-再生液回流閥。
【具體實施方式】
[0027]下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0028]實施例1
[0029]含氨氮廢水或污染水體的具體處理工藝
[0030]如圖1所示，待處理水由進(jìn)水栗2經(jīng)由進(jìn)水閥3打入濾床I，濾床I的水力停留時間為5-40min，濾床I中的吸附材料(分子篩)充分吸附水體中的氨氮。達(dá)到預(yù)設(shè)運行時間后，關(guān)閉進(jìn)水栗2，打開放空閥門A4和放空閥門B5，排出所有已處理水后進(jìn)行再生。再生時，關(guān)閉放空閥門A4和放空閥門B5，由再生液栗7將再生液從再生液儲備箱6中打入濾床I，當(dāng)濾床I充滿再生液后，關(guān)閉再生液栗7，使吸附材料充分浸泡在再生液中。5-60min后，打開放空閥門A4、再生液回流閥8，讓再生液回流至再生液儲備箱6中，完成再生。再生完畢后，循環(huán)進(jìn)入待處理水的氨氮吸附階段。
[0031]實施例2
[0032]—種污染廢水和污染水體中氨氮的去除裝置，包括氨氮吸附單元和再生單元，氨氮吸附單元包括依次連接的進(jìn)水栗2、進(jìn)水閥、裝填有吸附材料的濾床1、放空閥門A4和放空閥門B5，再生單元包括依次連接的再生液回流閥8、再生液儲備箱6和再生液栗7，再生液儲備箱6內(nèi)裝有再生液，再生液栗7還連接進(jìn)水栗2與進(jìn)水閥3之間管路，再生液回流閥8還連接放空閥門A4與放空閥門B5之間管路。吸附材料為離子交換樹脂，再生液為NaCl與次氯酸鹽的混合溶液，其中，NaCl的濃度為10g/L，再生時，再生液中的次氯酸鹽與吸附材料吸附的氨氮的摩爾比為3:1。
[0033]實施例3
[0034]與實施例2相比，除了吸附材料為改性沸石與天然沸石按質(zhì)量比1:1混合外，其余都一樣。
[0035]實施例4
[0036]與實施例2相比，除了吸附材料為碳化稻殼和木炭按1:1混合外，其余都一樣。
[0037]實施例5
[0038]與實施例2相比，除了吸附材料為潮土外，其余都一樣。
[0039]實施例6
[0040]與實施例2相比，除了吸附材料為火山巖和陶粒按質(zhì)量比1:3混合外，其余都一樣。[0041 ] 實施例7
[0042]與實施例2相比，除了NaCl的濃度為lg/L，再生時，再生液中的次氯酸鹽與吸附材料吸附的氨氮的摩爾比為4:1，其余都一樣。
[0043]實施例8
[0044]與實施例2相比，除了NaCl的濃度為20g/L，再生時，再生液中的次氯酸鹽與吸附材料吸附的氨氮的摩爾比為5:1，其余都一樣。
[0045]實施例9
[0046]與實施例2相比，除了NaCl的濃度為5g/L，再生時，再生液中的次氯酸鹽與吸附材料吸附的氨氮的摩爾比為1:1，其余都一樣。
[0047]實施例10
[0048]與實施例2相比，除了NaCl的濃度為12g/L，再生時，再生液中的次氯酸鹽與吸附材料吸附的氨氮的摩爾比為2:1，其余都一樣。
[0049]實施例11
[OOM]利用實施例2的去除裝置處理含氨氮和水，含氨氮河水的氨氮濃度為2.65mg/L。河水經(jīng)過進(jìn)水閥3進(jìn)入濾床I，濾床I體積為2m3內(nèi)部填滿了 3.2t天然沸石。水力停留時間為2min，吸附運行時間為7h，一次運行可處理水量為160m3，每小時可處理水量為23m3/h，每天可處理水量為506m3/d(按22h計算)，達(dá)到預(yù)設(shè)運行時間后，關(guān)閉進(jìn)水栗2，打開放空閥門A4、放空閥門B5，排出所有已處理水后進(jìn)行再生。再生時，關(guān)閉放空閥門A4、放空閥門B5，由再生液栗7將再生液從再生液儲備箱6中打入濾床I，當(dāng)濾床I充滿再生液后關(guān)閉再生液進(jìn)水栗7，使吸附材料充分浸泡在再生液中。20min后，打開放空閥門4、再生液回流閥8，讓再生液回流至再生液儲備箱6中，完成再生。再生完畢后再進(jìn)入氨氮吸附階段。
[0051 ] 濃度為2.65mg/L的含氨氮河水經(jīng)過濾床I的處理后，出水氨氮濃度為1.52mg/L，去除率為42.7%； 一次再生后，出水氨氮濃度為0.44mg/L，去除率為83.3%； 二次再生后，出水氨氮濃度為0.05mg/L，去除率為98.0 %。這是由于再生時，再生液中的氯化鈉和次氯酸鹽會對天然沸石產(chǎn)生一定的改性作用，增加天然沸石的吸附容量和速率，提高了出水氨氮的去除率。
[0052]上述的對實施例的描述是為便于該技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能理解和使用發(fā)明。熟悉本領(lǐng)域技術(shù)的人員顯然可以容易地對這些實施例做出各種修改，并把在此說明的一般原理應(yīng)用到其他實施例中而不必經(jīng)過創(chuàng)造性的勞動。因此，本發(fā)明不限于上述實施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的揭示，不脫離本發(fā)明范疇所做出的改進(jìn)和修改都應(yīng)該在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種廢水和污染水體中氨氮的去除裝置，其特征在于，包括氨氮吸附單元和再生單元，所述的氨氮吸附單元包括依次連接的進(jìn)水栗(2)、進(jìn)水閥(3)、裝填有吸附材料的濾床(I)和放空閥門組，所述的再生單元包括依次連接的再生液儲備箱(6)和再生液栗(7)，所述的再生液儲備箱(6)內(nèi)裝有再生液，所述的再生液栗(7)還連接進(jìn)水栗(2)與進(jìn)水閥(3)之間管路，所述的再生液儲備箱(6)還連接濾床(I)，并回收從濾床(I)流出的再生處理吸附材料后的再生液，在再生液儲備箱(6)與濾床(I)之間還設(shè)有再生液回流閥(8)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種廢水和污染水體中氨氮的去除裝置，其特征在于，所述的吸附材料選自分子篩、離子交換樹脂、改性沸石、天然沸石、碳化稻殼、木炭、潮土、火山巖或陶粒中的至少一種。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種廢水和污染水體中氨氮的去除裝置，其特征在于，所述的再生液為NaCl與次氯酸鹽的混合溶液，其中，NaCl的濃度為1-20g/L。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種廢水和污染水體中氨氮的去除裝置，其特征在于，所述的放空閥門組包括依次連接濾床(I)的放空閥門A(4)和放空閥門B(5)，所述的再生液儲備箱(6)連接放空閥門A(4)與放空閥門B(5)之間管路。5.采用如權(quán)利要求1-4任一所述的廢水和污染水體中氨氮的去除裝置的去除方法，其特征在于，包括以下步驟: (a)待處理污水由進(jìn)水栗(2)打入濾床(I)，在濾床(I)內(nèi)吸附除去氨氮，然后再打開放空閥門組，污水排出至外部； (b)重復(fù)步驟(a)所述過程，直至濾床(I)內(nèi)吸附材料的吸附容量飽和，關(guān)閉放空閥門組，再生液經(jīng)再生液栗(7)送入濾床(I)中，使濾床(I)中的吸附材料充分浸泡在再生液中，再生處理，再回流至再生液儲備箱(6)中，即完成一個吸附再生的過程。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的去除方法，其特征在于，步驟(a)中，待處理污水在濾床(I)中的水力停留時間為5_40min。7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的去除方法，其特征在于，再生液送入濾床(I)中的量滿足:再生液中的次氯酸鹽與吸附材料吸附的氨氮的摩爾比為1-5:1。8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的去除方法，其特征在于，再生處理的時間為5-60min。
【文檔編號】C02F1/42GK105836837SQ201610304219
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年5月10日
【發(fā)明人】周振, 張偉, 楊陽, 程成, 魏川淇
【申請人】上海電力學(xué)院