申請(qǐng)日2017.09.28
公開(公告)日2018.01.16
IPC分類號(hào)C02F9/14; C02F101/16
摘要
本發(fā)明公開了一種基于催化氧化和生物技術(shù)聯(lián)合處理高氨氮廢水的方法與裝置，包括集水池內(nèi)進(jìn)行水質(zhì)調(diào)勻、pH調(diào)節(jié)槽內(nèi)控制廢水pH值、熱交換器加熱、噴淋塔填料處理、反應(yīng)產(chǎn)生的氨氣在預(yù)熱器內(nèi)預(yù)先加熱、催化氧化反應(yīng)、利用經(jīng)過脫氨的廢水在吸收塔內(nèi)進(jìn)行降溫與還原處理、pH回調(diào)、缺氧池處理、MBR池內(nèi)進(jìn)行好氧生化反應(yīng)，由供氣系統(tǒng)進(jìn)行供氧，由膜過濾系統(tǒng)進(jìn)行過濾，處理后水達(dá)標(biāo)排放;設(shè)置的污泥回流泵從MBR池池底吸取污泥回流至缺氧池等步驟和部件;本發(fā)明具有低投資、低運(yùn)行成本的情況下，使廢水達(dá)標(biāo)排放，且不會(huì)對(duì)空氣造成二次污染，可用于處理各種高氨氮廢水的場(chǎng)合。
權(quán)利要求書
1.基于催化氧化和生物技術(shù)聯(lián)合處理高氨氮廢水的方法，其特征在于：包括以下步驟：
A、高氨氮廢水自流入集水池，在集水池內(nèi)進(jìn)行水質(zhì)調(diào)勻;
B、通過輸送泵將經(jīng)過步驟A處理的廢水送至pH調(diào)節(jié)槽，攪拌均勻，控制廢水pH大于等于12;
C、通過輸送泵將經(jīng)過步驟B處理的廢水從pH調(diào)節(jié)槽輸送至熱交換器;
D、經(jīng)過步驟C處理的廢水進(jìn)入噴淋塔，噴淋塔內(nèi)裝有填料，廢水在填料表面流動(dòng)，最終聚集在噴淋塔塔體下方;
E、噴淋塔上方的排氣口與抽風(fēng)機(jī)相連，步驟D中反應(yīng)產(chǎn)生的氨氣經(jīng)過濾器兩級(jí)過濾后，送入預(yù)熱器內(nèi)預(yù)先加熱，使氨氣達(dá)到所需反應(yīng)溫度;
F、經(jīng)過步驟E處理的氨氣通入催化氧化器的混合室與空氣混合均勻，然后進(jìn)入催化室內(nèi)進(jìn)行催化氧化反應(yīng)，催化氧化產(chǎn)生的熱量送至熱交換器;
主反應(yīng)：4NH3+3O2=2N2+6H2O
副反應(yīng)：4NH3+5O2=4NO+6H2O
4NH3+4O2=2N2O+6H2O
2NO+O2=2NO2
G、經(jīng)過步驟F處理的氣體送入吸收塔，利用經(jīng)過脫氨的廢水在塔內(nèi)進(jìn)行降溫與還原處理，處理機(jī)理如下：
4NH3+6NO=5N2+6H2O
2NaOH+2NO2=NaNO3+NaNO2+H2O
(NH4)2SO4+2NaNO2=2N2+Na2SO4+4H2O
H、經(jīng)過步驟G處理的廢水自流入pH回調(diào)池，pH控制6～8之間;
I、經(jīng)過步驟H處理的廢水自流入缺氧池，當(dāng)水體中碳源不足時(shí)由碳源補(bǔ)充裝置供給，并攪拌;
J、經(jīng)過步驟I處理的廢水自流入MBR池，MBR池內(nèi)進(jìn)行好氧生化反應(yīng)，由供氣系統(tǒng)進(jìn)行供氧，由膜過濾系統(tǒng)進(jìn)行過濾，處理后水達(dá)標(biāo)排放;
K、設(shè)置的污泥回流泵從MBR池池底吸取污泥回流至缺氧池。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于催化氧化和生物技術(shù)聯(lián)合處理高氨氮廢水的裝置，其特征在于：所述的基于催化氧化和生物技術(shù)聯(lián)合處理高氨氮廢水的裝置包括集水池、輸送泵、pH調(diào)節(jié)槽、熱交換器、噴淋塔、風(fēng)機(jī)、過濾器、預(yù)熱器、催化氧化反應(yīng)器、吸收塔、pH回調(diào)池、缺氧池、MBR池、供氣系統(tǒng)、膜過濾系統(tǒng)、污泥回流泵;廢水直接流入集水池中，集水池、pH調(diào)節(jié)槽、熱交換器通過輸送泵依次相連;熱交換器、噴淋塔由管道相連;噴淋塔與催化氧化反應(yīng)器由輸送泵相連;催化氧化反應(yīng)器、吸收塔、pH回調(diào)池、缺氧池和MBR池由管道依次相連;噴淋塔、風(fēng)機(jī)、過濾器、預(yù)熱器、催化氧化反應(yīng)器由管道依次相連;缺氧池和MBR池由污泥回流泵連接;MBR池處理后的水由膜過濾系統(tǒng)合格排放。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于催化氧化和生物技術(shù)聯(lián)合處理高氨氮廢水的裝置，其特征在于：集水池內(nèi)設(shè)置有液位計(jì);pH調(diào)節(jié)槽設(shè)置有pH計(jì);噴淋塔內(nèi)部設(shè)有多孔支承板，多孔支承板上方堆積填料;預(yù)熱器與催化氧化反應(yīng)器內(nèi)的溫度控制器聯(lián)動(dòng);催化氧化反應(yīng)器內(nèi)設(shè)置催化金屬絲網(wǎng);吸收塔內(nèi)設(shè)置多孔支承板和填料;pH回調(diào)池內(nèi)設(shè)pH計(jì)和攪拌機(jī);缺氧池內(nèi)設(shè)有攪拌機(jī)，并有碳源補(bǔ)充裝置;MBR池內(nèi)設(shè)有供氣系統(tǒng)與膜過濾系統(tǒng)，由供氣系統(tǒng)提供氣源進(jìn)行曝氣。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于催化氧化和生物技術(shù)聯(lián)合處理高氨氮廢水的裝置，其特征在于：所述的噴淋塔內(nèi)部的多孔支承板上方堆積填料為拉西爾環(huán)填料。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于催化氧化和生物技術(shù)聯(lián)合處理高氨氮廢水的裝置，其特征在于：所述的pH調(diào)節(jié)槽內(nèi)的pH控制器控制加藥泵，使廢水pH值大于等于12。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于催化氧化和生物技術(shù)聯(lián)合處理高氨氮廢水的裝置，其特征在于：所述的催化氧化反應(yīng)器內(nèi)設(shè)置催化金屬絲網(wǎng)，催化金屬絲網(wǎng)材質(zhì)為鉑絲、鉑銠合金絲、鎳絲、鋁絲、鐵絲、銅絲、不銹鋼絲中的一種或多種組合。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于催化氧化和生物技術(shù)聯(lián)合處理高氨氮廢水的裝置，其特征在于：所述的pH回調(diào)池內(nèi)設(shè)有pH控制器，與外部加藥泵相連，調(diào)節(jié)廢水pH使維持在6～7之間。
說明書
基于催化氧化和生物技術(shù)聯(lián)合處理高氨氮廢水的方法與裝置
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種廢水處理的方法和設(shè)備，特別是涉及一種基于催化氧化和生物技術(shù)聯(lián)合處理高氨氮廢水的方法與裝置。
背景技術(shù)
目前隨著整個(gè)世界的能源消耗越來越大，全球環(huán)境變的趨向惡劣，低碳環(huán)保是我們?nèi)祟惼炔患按鉀Q的事情。氨在電子、電鍍、制藥、光伏、稀土冶煉等眾多行業(yè)都有廣泛應(yīng)用，是一種重要的化工原料。但是，隨著氨的大量使用，氨污染問題也隨之而來，解決不徹底，非常容易引起水體的富營(yíng)養(yǎng)化，造成局部或大面積的生態(tài)環(huán)境惡化。常見的廢水中例如垃圾滲透液、銅氨蝕刻液、養(yǎng)豬廢水、水合肼生產(chǎn)廢水、氧化鋯生產(chǎn)廢水、化肥生產(chǎn)廢水等，其氨氮濃度可達(dá)數(shù)千甚至數(shù)萬毫克升。在嚴(yán)峻的生態(tài)環(huán)境保護(hù)背景下，高氨氮廢水的處理成為亟待解決的問題。
目前對(duì)高氨氮廢水的處理技術(shù)主要有三大類：一是物理法，二是化學(xué)法，三是生物法。
物理法主要以吹脫和汽提為主要代表。吹脫和汽提，是利用擴(kuò)散轉(zhuǎn)移原理，將氨氮從水體中吹脫至大氣中。因該技術(shù)簡(jiǎn)單，處理成本低，在早期的高氨氮廢水處理中，物理法以吹脫為典型代表，后期技術(shù)以汽提為代表。但是吹脫法和汽提法會(huì)帶來空氣污染，并未真正解決污染的問題。
化學(xué)法主要是以次氯酸鈉氧化法、折點(diǎn)加氯法、鳥糞石法等為主要代表。其反應(yīng)機(jī)理分別為：
2NH3+3NaClO→N2↑+3H2O+3NaCl
Mg2++NH4++PO43-+6H2O=MgNH4PO4·6H2O
化學(xué)法常用于處理低濃度的氨氮廢水，處理高濃度氨氮廢水則費(fèi)用高昂，因此并不常用。
生物法主要是通過培養(yǎng)好氧硝化菌對(duì)氨氮進(jìn)行硝化，使氨氮氧化為硝酸根，但是廢水中總氮并未降低，在一定條件下，有可能重新轉(zhuǎn)化為氨氮。要徹底解決則應(yīng)采用硝化反硝化生物技術(shù)，將氨氮轉(zhuǎn)化為氮?dú)�。但該方法僅適宜較低濃度氨氮廢水的處理。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種低投資、低運(yùn)行成本的情況下，使廢水達(dá)標(biāo)排放，且不會(huì)對(duì)空氣造成二次污染的基于催化氧化和生物技術(shù)聯(lián)合處理高氨氮廢水的方法與裝置。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
基于催化氧化和生物技術(shù)聯(lián)合處理高氨氮廢水的方法，包括以下步驟：
A、高氨氮廢水自流入集水池，在集水池內(nèi)進(jìn)行水質(zhì)調(diào)勻;
B、通過輸送泵將經(jīng)過步驟A處理的廢水送至pH調(diào)節(jié)槽，攪拌均勻，控制廢水pH大于等于12;
C、通過輸送泵將經(jīng)過步驟B處理的廢水從pH調(diào)節(jié)槽輸送至熱交換器;
D、經(jīng)過步驟C處理的廢水進(jìn)入噴淋塔，噴淋塔內(nèi)裝有填料，廢水在填料表面流動(dòng)，最終聚集在噴淋塔塔體下方;
E、噴淋塔上方的排氣口與抽風(fēng)機(jī)相連，步驟D中反應(yīng)產(chǎn)生的氨氣經(jīng)過濾器兩級(jí)過濾后，送入預(yù)熱器內(nèi)預(yù)先加熱，使氨氣達(dá)到所需反應(yīng)溫度;
F、經(jīng)過步驟E處理的氨氣通入催化氧化器的混合室與空氣混合均勻，然后進(jìn)入催化室內(nèi)進(jìn)行催化氧化反應(yīng)，催化氧化產(chǎn)生的熱量送至熱交換器;
主反應(yīng)：4NH3+3O2=2N2+6H2O
副反應(yīng)：4NH3+5O2=4NO+6H2O
4NH3+4O2=2N2O+6H2O
2NO+O2=2NO2
G、經(jīng)過步驟F處理的氣體送入吸收塔，利用經(jīng)過脫氨的廢水在吸收塔內(nèi)進(jìn)行降溫與還原處理，處理機(jī)理如下：
4NH3+6NO=5N2+6H2O
2NaOH+2NO2=NaNO3+NaNO2+H2O
(NH4)2SO4+2NaNO2=2N2+Na2SO4+4H2O
H、經(jīng)過步驟G處理的廢水自流入pH回調(diào)池，pH控制6～8之間;
I、經(jīng)過步驟H處理的廢水自流入缺氧池，當(dāng)水體中碳源不足時(shí)由碳源補(bǔ)充裝置供給，并攪拌;
J、經(jīng)過步驟I處理的廢水自流入MBR池，MBR池內(nèi)進(jìn)行好氧生化反應(yīng)，由供氣系統(tǒng)進(jìn)行供氧，由膜過濾系統(tǒng)進(jìn)行過濾，處理后水達(dá)標(biāo)排放;
K、設(shè)置的污泥回流泵從MBR池池底吸取污泥回流至缺氧池。
所述的基于催化氧化和生物技術(shù)聯(lián)合處理高氨氮廢水的裝置包括集水池、輸送泵、pH調(diào)節(jié)槽、熱交換器、噴淋塔、風(fēng)機(jī)、過濾器、預(yù)熱器、催化氧化反應(yīng)器、吸收塔、pH回調(diào)池、缺氧池、MBR池、供氣系統(tǒng)、膜過濾系統(tǒng)、污泥回流泵;廢水直接流入集水池中，集水池、pH調(diào)節(jié)槽、熱交換器通過輸送泵依次相連;熱交換器、噴淋塔由管道相連;噴淋塔與催化氧化反應(yīng)器由輸送泵相連;催化氧化反應(yīng)器、吸收塔、pH回調(diào)池、缺氧池和MBR池由管道依次相連;噴淋塔、風(fēng)機(jī)、過濾器、預(yù)熱器、催化氧化反應(yīng)器由管道依次相連;缺氧池和MBR池由污泥回流泵連接;MBR池處理后的水由膜過濾系統(tǒng)合格排放。
集水池內(nèi)設(shè)置有液位計(jì);pH調(diào)節(jié)槽設(shè)置有pH計(jì);噴淋塔內(nèi)部設(shè)有多孔支承板，多孔支承板上方堆積填料;預(yù)熱器與催化氧化反應(yīng)器內(nèi)的溫度控制器聯(lián)動(dòng);催化氧化反應(yīng)器內(nèi)設(shè)置催化金屬絲網(wǎng);吸收塔內(nèi)設(shè)置多孔支承板和填料;pH回調(diào)池內(nèi)設(shè)pH計(jì)和攪拌機(jī);缺氧池內(nèi)設(shè)有攪拌機(jī)，并有碳源補(bǔ)充裝置;MBR池內(nèi)設(shè)有供氣系統(tǒng)與膜過濾系統(tǒng)，由供氣系統(tǒng)提供氣源進(jìn)行曝氣。
所述的噴淋塔內(nèi)部的多孔支承板上方堆積填料為拉西爾環(huán)填料;
所述的pH調(diào)節(jié)槽內(nèi)的pH控制器控制加藥泵，使廢水pH值大于等于12。
所述的催化氧化反應(yīng)器內(nèi)設(shè)置催化金屬絲網(wǎng)，催化金屬絲網(wǎng)材質(zhì)為鉑絲、鉑銠合金絲、鎳絲、鋁絲、鐵絲、銅絲、不銹鋼絲中的一種或多種組合。
所述的pH回調(diào)池內(nèi)設(shè)有pH控制器，與外部加藥泵相連，調(diào)節(jié)廢水pH使維持在6～7之間。
本發(fā)明的技術(shù)原理如下：
高氨氮廢水經(jīng)升高pH，使水體中的氨氣在噴淋塔釋放出來，之后經(jīng)過風(fēng)機(jī)將氨氣送至預(yù)熱器加熱，使其達(dá)到反應(yīng)溫度，然后在催化氧化反應(yīng)器內(nèi)，被空氣氧化生成氮?dú)�、二氧化氮等，氣體中的氮氧化物被噴淋塔中的低濃度氨氮廢水吸收并反應(yīng)，最終生成氮?dú)�、硝酸鹽、亞硝酸鹽和銨鹽等，廢水再經(jīng)pH回調(diào)，進(jìn)入生化的缺氧化反硝化反應(yīng)及MBR好氧池處理后達(dá)標(biāo)排放。
本發(fā)明與其他產(chǎn)品相比具有下述優(yōu)點(diǎn)：
1、可將高氨氮廢水處理至達(dá)標(biāo);
2、可適應(yīng)不同氨氮濃度范圍的廢水，水質(zhì)波動(dòng)對(duì)系統(tǒng)影響小;
3、利用催化氧化反應(yīng)過程產(chǎn)生的熱量對(duì)氨氣進(jìn)行預(yù)熱，能耗低;
4、利用催化氧化產(chǎn)生的一氧化氮、二氧化氮、亞硝酸鹽與廢水中殘存的氨氮反應(yīng)，達(dá)到以廢治廢的目的，節(jié)約處理成本;
5、利用催化氧化產(chǎn)生的多余熱量，促進(jìn)廢水中氨的釋放;
6、利用催化氧化反應(yīng)快速的特點(diǎn)，使氨氮快速硝化，節(jié)省生物硝化法所需要的大量基建投資。
