公布日：2022.07.29
申請(qǐng)日：2022.06.01
分類號(hào)：C02F9/10(2006.01)I;C02F9/14(2006.01)I;B01D53/86(2006.01)I;B01D53/58(2006.01)I;B01D53/02(2006.01)I;C02F101/16(2006.01)N
摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種高氨氮廢水處理系統(tǒng)及工藝，該系統(tǒng)包括：pH調(diào)節(jié)槽；換熱器，其與pH調(diào)節(jié)槽連接；汽提塔，其通過(guò)換熱器與pH調(diào)節(jié)槽連接；吸附氧化塔，其與汽提塔連接且內(nèi)部填充有吸附氧化劑；冷卻器，其通過(guò)換熱器與汽提塔連接；調(diào)節(jié)池，其與冷卻器連接；以及A/O生化系統(tǒng)，其與調(diào)節(jié)池連接。本發(fā)明可通過(guò)吸附氧化塔內(nèi)的吸附氧化材料將汽提塔分離出來(lái)的氨氣直接吸附氧化為氮?dú)�，吸附氧化效率可達(dá)95％以上，經(jīng)吸附氧化塔處理后排出的氣體再進(jìn)入汽提塔再利用，整個(gè)過(guò)程無(wú)廢氣排放；排放水中的氨含量能降至15mg/L以下，且無(wú)二次污染，本發(fā)明在高氨氮廢水處理方面具有廣闊的應(yīng)用前景。
權(quán)利要求書
1.一種高氨氮廢水處理系統(tǒng)，其特征在于，包括：pH調(diào)節(jié)槽，其用于將進(jìn)入的氨氮濃度為1000～5000mg/L的廢水的pH值調(diào)節(jié)至10～11；換熱器，其與所述pH調(diào)節(jié)槽的出水端連接；汽提塔，其通過(guò)所述換熱器與所述pH調(diào)節(jié)槽連接，所述pH調(diào)節(jié)槽的出水經(jīng)過(guò)所述換熱器后進(jìn)入所述汽提塔，使得出水中的氨由液相轉(zhuǎn)為氣相；吸附氧化塔，其內(nèi)部填充有吸附氧化劑，所述吸附氧化塔與所述汽提塔連接，所述汽提塔排出的氨氣被所述吸附氧化塔內(nèi)的吸附氧化劑氧化為氮?dú)�，然后再�(gòu)牡撞炕亓鬟M(jìn)入所述汽提塔；冷卻器，其通過(guò)所述換熱器與所述汽提塔連接，所述汽提塔排出的出水經(jīng)過(guò)所述換熱器與所述pH調(diào)節(jié)槽的出水換熱后進(jìn)入所述冷卻器進(jìn)行冷卻；所述汽提塔排出的出水中的氨氮濃度低于200mg/L；調(diào)節(jié)池，其與所述冷卻器連接，所述冷卻器的出水進(jìn)入所述調(diào)節(jié)池調(diào)節(jié)水質(zhì)；以及A/O生化系統(tǒng)，其與所述調(diào)節(jié)池連接，所述調(diào)節(jié)池的出水經(jīng)所述A/O生化系統(tǒng)進(jìn)行生化處理使水中的氨含量低于15mg/L后達(dá)標(biāo)排放。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高氨氮廢水處理系統(tǒng)，其特征在于，所述汽提塔的塔板上設(shè)置有聚丙烯鮑爾環(huán)填料。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高氨氮廢水處理系統(tǒng)，其特征在于，所述汽提塔的內(nèi)壁上設(shè)置有加熱保溫裝置，以使所述汽提塔內(nèi)的溫度維持在80-90℃。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高氨氮廢水處理系統(tǒng)，其特征在于，所述pH調(diào)節(jié)槽的出水經(jīng)過(guò)所述換熱器后由頂部噴淋進(jìn)入所述汽提塔，與從底部進(jìn)入的由吸附氧化塔排出的回流氣體逆流接觸，塔內(nèi)的氣體從所述汽提塔的頂部排出并進(jìn)入所述吸附氧化塔，所述汽提塔內(nèi)的液體從所述汽提塔的底部排出。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的高氨氮廢水處理系統(tǒng)，其特征在于，所述汽提塔排出的氣體從底部進(jìn)入所述吸附氧化塔，與填充在所述吸附氧化塔的塔板上的吸附氧化劑接觸，使得氣體中的氨氣被氧化為氮?dú)�，塔�?nèi)的氣體再?gòu)乃鑫窖趸捻敳颗懦霾⒒亓鬟M(jìn)入所述汽提塔。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高氨氮廢水處理系統(tǒng)，其特征在于，所述吸附氧化劑具有如下式Ⅴ所示的化學(xué)結(jié)構(gòu)式：
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的高氨氮廢水處理系統(tǒng)，其特征在于，所述吸附氧化劑的合成方法為：1)中間體Ⅰ的合成：將5-氮雜吲哚和二水合氟化鉀溶于無(wú)水乙醇中，完全溶解后加入3-氯丙基三乙氧基硅烷，N2保護(hù)，加熱條件下攪拌回流，反應(yīng)結(jié)束后抽濾，濾液旋蒸，產(chǎn)物真空干燥，得到中間體Ⅰ；2)中間體Ⅱ的合成：將中間體Ⅰ和3-溴丙酸溶于無(wú)水乙醇中，完全溶解后，N2保護(hù)，加熱條件下攪拌回流，反應(yīng)結(jié)束后抽濾，濾液旋蒸，產(chǎn)物真空干燥，得到中間體Ⅱ；3)中間體Ⅲ的合成：將中間體Ⅱ和NaBF4加入到乙腈中，加熱條件下反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后，采用甲醇萃取，旋蒸，產(chǎn)物真空干燥，得到中間體Ⅲ；4)中間體Ⅳ的合成：將中間體Ⅲ加入到無(wú)水甲苯中，混合均勻，再加入活性硅膠，加熱條件下攪拌回流，反應(yīng)結(jié)束后，以丙酮為溶劑采用索氏提取法除去未反應(yīng)的原料，索氏提取剩余的固體真空干燥，得到中間體Ⅳ；5)最終產(chǎn)物Ⅴ的合成：在真空條件下將中間體Ⅳ和十二羰基三釕加入到無(wú)水四氫呋喃中，加熱條件下攪拌反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后冷卻，過(guò)濾，棄濾液，濾渣用無(wú)水四氫呋喃和無(wú)水甲醇依次洗滌，真空干燥，得到最終產(chǎn)物Ⅴ，即所述吸附氧化劑；其中，中間體Ⅳ的合成路線如下：
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的高氨氮廢水處理系統(tǒng)，其特征在于，所述吸附氧化劑的合成方法為：1)中間體Ⅰ的合成：將5-氮雜吲哚和二水合氟化鉀溶于無(wú)水乙醇中，完全溶解后加入3-氯丙基三乙氧基硅烷，N2保護(hù)，333K溫度下攪拌回流8h，反應(yīng)結(jié)束后抽濾，濾液旋蒸，產(chǎn)物于353K溫度下真空干燥4h，得到中間體Ⅰ；2)中間體Ⅱ的合成：將中間體Ⅰ和3-溴丙酸溶于無(wú)水乙醇中，完全溶解后，N2保護(hù)，333K溫度下攪拌回流24h，反應(yīng)結(jié)束后抽濾，濾液旋蒸，產(chǎn)物于353K溫度下真空干燥4h，得到中間體Ⅱ；3)中間體Ⅲ的合成：將中間體Ⅱ和NaBF4加入到乙腈中，353K溫度下加熱反應(yīng)12h，反應(yīng)結(jié)束后，采用甲醇萃取，旋蒸，產(chǎn)物于353K溫度下真空干燥4h，得到中間體Ⅲ；4)中間體Ⅳ的合成：將中間體Ⅲ加入到無(wú)水甲苯中，混合均勻，再加入活性硅膠，363K溫度下攪拌回流12h，反應(yīng)結(jié)束后，以丙酮為溶劑采用索氏提取法提取6h除去未反應(yīng)的原料，索氏提取剩余的固體于353K溫度下真空干燥4h，得到中間體Ⅳ；5)最終產(chǎn)物Ⅴ的合成：在真空條件下將中間體Ⅳ和十二羰基三釕加入到無(wú)水四氫呋喃中，油浴加熱，于388K溫度下攪拌反應(yīng)18h，反應(yīng)結(jié)束后冷卻，過(guò)濾，棄濾液，濾渣用無(wú)水四氫呋喃和無(wú)水甲醇依次洗滌，353K溫度下真空干燥4h，得到最終產(chǎn)物Ⅴ，即所述吸附氧化劑。
9.一種基于權(quán)利要求1-8中任意一項(xiàng)所述的高氨氮廢水處理系統(tǒng)的高氨氮廢水處理工藝，其特征在于，包括以下步驟：S1、將氨氮濃度為1000～5000mg/L的高氨氮廢水輸送至所述pH調(diào)節(jié)槽，向所述pH調(diào)節(jié)槽中添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30％的NaOH溶液將廢水的pH值調(diào)節(jié)至10～11；S2、將所述pH調(diào)節(jié)槽的出水輸送至所述換熱器進(jìn)行換熱后從頂部噴淋進(jìn)入所述汽提塔，與由底部向上進(jìn)入所述汽提塔的氣體逆流接觸，使廢水中的氨由液相轉(zhuǎn)為氣相后從所述汽提塔的頂部排出；其中，所述汽提塔排出的氣體的溫度為75～85℃；S3、使所述汽提塔的頂部排出的氣體由底部進(jìn)入所述吸附氧化塔，與填充在所述吸附氧化塔的塔板上的吸附氧化劑接觸，使得氣體中的氨氣被氧化為氮?dú)�，所述吸附氧化塔中的氣體從頂部排出，然后由底部回流進(jìn)入所述汽提塔；S4、將所述汽提塔的底部排出的出水輸送至所述換熱器，與所述pH調(diào)節(jié)槽的出水進(jìn)行換熱后再進(jìn)入所述冷卻器冷卻至30～35℃；其中，所述汽提塔的底部排出的出水中的氨氮濃度低于200mg/L；S5、將所述冷卻器的出水輸送至所述調(diào)節(jié)池，調(diào)節(jié)水質(zhì)；S6、將所述調(diào)節(jié)池的出水輸送至所述A/O生化系統(tǒng)進(jìn)行生化處理，使水中的氨含量降至15mg/L以下后作為達(dá)標(biāo)水排放。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的高氨氮廢水處理工藝，其特征在于，包括以下步驟：S1、將流量為0.2m3/h、氨氮濃度為1000mg/L、pH為9.7的氨氮廢水輸送至所述pH調(diào)節(jié)槽，通過(guò)流量泵向所述pH調(diào)節(jié)槽中添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30％的NaOH溶液將廢水的pH值調(diào)節(jié)至10～11；S2、將所述pH調(diào)節(jié)槽的出水輸送至所述換熱器進(jìn)行換熱后從頂部進(jìn)入所述汽提塔，與由底部向上進(jìn)入所述汽提塔的氣體逆流接觸，使廢水中的氨由液相轉(zhuǎn)為氣相后從所述汽提塔的頂部排出；其中，所述汽提塔排出的氣體溫度為75～85℃，NH3濃度5194mg/m3，NH4+去除率為82.5％；S3、使所述汽提塔的頂部排出的氣體由底部進(jìn)入所述吸附氧化塔，與填充在所述吸附氧化塔的塔板上的吸附氧化劑接觸，使得氣體中的氨氣被氧化為氮?dú)猓鑫窖趸械臍怏w從頂部排出，然后由底部回流進(jìn)入所述汽提塔；其中，所述吸附氧化塔的頂部排出的氣體溫度為50～60℃，NH3濃度124mg/m3，NH3吸附氧化效率97.61％；S4、將所述汽提塔的底部排出的出水輸送至所述換熱器，與所述pH調(diào)節(jié)槽的出水進(jìn)行換熱后再進(jìn)入所述冷卻器冷卻至30～35℃；其中，所述汽提塔的底部排出的出水中的氨氮濃度為175mg/L；S5、將所述冷卻器的出水輸送至所述調(diào)節(jié)池，調(diào)節(jié)水質(zhì)，所述調(diào)節(jié)池的出水的pH值為7.5；S6、將所述調(diào)節(jié)池的出水輸送至所述A/O生化系統(tǒng)進(jìn)行生化處理后作為達(dá)標(biāo)水排放，所述A/O生化系統(tǒng)的出水中的氨含量為8.3mg/L。
（發(fā)明人：董仕宏;吳倩;辛豐;何文）
