公布日：2023.05.02
申請日：2023.01.09
分類號：C02F9/00(2023.01)I;C02F101/16(2006.01)N;C02F1/66(2023.01)N;C02F1/469(2023.01)N;C02F1/467(2023.01)N;C02F101/30(2006.01)N;C02F7/00(2006.01)N
摘要
本發(fā)明公開了一種高效脫除低鹽廢水中氨氮的處理系統(tǒng)及工藝，屬于環(huán)境保護的廢水處理技術(shù)領(lǐng)域，處理系統(tǒng)包括電催化氧化池、進水配水池、電滲析裝置、濃水中間池和淡水中間池；其中電催化氧化池提供氨氮脫除反應(yīng)場所，包括濃室、淡室第一格和淡室第二格。工藝步驟為：待處理低鹽廢水在進水配水池中調(diào)pH后，進入電滲析裝置；電滲析所產(chǎn)濃水和極水混合并調(diào)節(jié)水質(zhì)，隨后進入電催化氧化池的濃室進行電催化氧化反應(yīng)以脫除氨氮；脫氮濃水再與電滲析所產(chǎn)淡水混合反應(yīng)，最終一并排出。該處理系統(tǒng)及工藝可低耗、高選擇性脫除低鹽廢水中氨氮，單位質(zhì)量氨氮脫除所需能耗較常規(guī)電催化氧化工藝節(jié)省30％以上，且處理出水對后續(xù)生化系統(tǒng)的負面影響更小。
權(quán)利要求書
1.一種高效脫除低鹽廢水中氨氮的處理系統(tǒng)，其特征在于，包括：電催化氧化池(1)、進水配水池(2)、電滲析裝置(3)、濃水中間池(4)和淡水中間池(5)；電催化氧化池(1)提供氨氮脫除反應(yīng)場所，電催化氧化池(1)包括濃室(10)、淡室第一格(13)和淡室第二格(29)；進水配水池(2)接納待處理低鹽廢水，并通過泵和管道連接電滲析裝置(3)的進水口；濃水中間池(4)接納電滲析裝置(3)產(chǎn)生的濃水和極水，并通過泵和管道連接電催化氧化池(1)；淡水中間池(5)接納電滲析裝置(3)產(chǎn)生的淡水，并通過泵和管道連接電催化氧化池(1)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高效脫除低鹽廢水中氨氮的處理系統(tǒng)，其特征在于，濃室(10)位于淡室第一格(13)和淡室第二格(29)的中間，濃室(10)內(nèi)設(shè)置有電催化極板組(9)，濃水中間池(4)與濃室(10)的濃室進水口(16)連接，濃室進水口(16)設(shè)置于濃室(10)上部，位置高于電催化極板組(9)頂端；淡水中間池(5)與淡室第一格(13)的第一格進水口(6)連接，第一格進水口(6)設(shè)置于淡室第一格(13)下部。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高效脫除低鹽廢水中氨氮的處理系統(tǒng)，其特征在于，濃室(10)還包括：濃室出水口(8)，濃室出水口(8)設(shè)置于濃室(10)下部，連通濃室(10)和淡室第一格(13)；濃室出氣口一(17)，濃室出氣口一(17)設(shè)置于濃室(10)上部，連接濃室(10)和出氣管道一(14)；濃室出氣口二(25)，濃室出氣口二(25)設(shè)置于濃室(10)上部，連接濃室(10)和出氣管道二(26)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高效脫除低鹽廢水中氨氮的處理系統(tǒng)，其特征在于，濃室(10)還包括：壓力計(20)，壓力計(20)設(shè)置于濃室(10)頂部，用于監(jiān)控濃室(10)內(nèi)氣體壓力；液位計(21)，液位計(21)設(shè)置于濃室(10)內(nèi)，用于監(jiān)控濃室(10)內(nèi)廢水液位；機械攪拌裝置(28)，機械攪拌裝置(28)設(shè)置于濃室(10)內(nèi)，用于攪動并混勻濃室(10)內(nèi)廢水。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種高效脫除低鹽廢水中氨氮的處理系統(tǒng)，其特征在于，淡室第一格(13)還包括：曝氣系統(tǒng)一(7)，曝氣系統(tǒng)一(7)通過出氣管道一(14)連接濃室出氣口一(17)；第一格出水口(15)，第一格出水口(15)設(shè)置于淡室第一格(13)上部，通過管道連接淡室第二格(29)；第一格進氣口(18)，第一格進氣口(18)設(shè)置于淡室第一格(13)頂部，連通淡室第一格(13)和外界大氣；第一格排氣口(19)，第一格排氣口(19)設(shè)置于淡室第一格(13)頂部，通過管道連接淡室第二格(29)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種高效脫除低鹽廢水中氨氮的處理系統(tǒng)，其特征在于，淡室第二格(29)還包括：曝氣系統(tǒng)二(12)，曝氣系統(tǒng)二(12)通過出氣管道二(26)連接濃室出氣口二(25)；第二格進水口(11)，第二格進水口(11)設(shè)置于淡室第二格(29)下部，第二格進水口(11)通過管道連接第一格出水口(15)；第二格出水口(27)，第二格出水口(27)設(shè)置于淡室第二格(29)上部；第二格進氣口(22)，第二格進氣口(22)設(shè)置于淡室第二格(29)頂部，第二格進氣口(22)通過管道連接第一格排氣口(19)；第二格排氣口(24)，第二格排氣口(24)設(shè)置于淡室第二格(29)頂部，通過管道連接引風(fēng)機(23)，引出整個電催化氧化池(1)產(chǎn)生的廢氣至廢氣處理系統(tǒng)。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種高效脫除低鹽廢水中氨氮的處理系統(tǒng)，其特征在于，電催化極板組(9)上陽極板設(shè)置為涂覆釕、銥、鉭、鉑中一種或多種材料的鈦板，陽極板連接直流電源的正極；電催化極板組(9)上陰極板設(shè)置為鈦板、銅板、不銹鋼和石墨中的任意一種，陰極板連接直流電源的負極；極板上電流密度控制為100-800A/m2。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高效脫除低鹽廢水中氨氮的處理系統(tǒng)，其特征在于，待處理低鹽廢水中總含鹽量低于1.5％，氯離子含量低于1.0％，氨氮含量為100-4000mg/L。
9.一種采用如權(quán)利要求1-8中任意一項所述的高效脫除低鹽廢水中氨氮的處理系統(tǒng)的工藝，其步驟為：S1：待處理低鹽廢水進入進水配水池(2)，通過投加鹽酸或液堿調(diào)pH至4-6；S2：進水配水池(2)中已調(diào)pH的低鹽廢水進入電滲析裝置(3)，在電滲析作用下產(chǎn)生淡水、濃水和極水，其中淡水排入淡水中間池(5)，濃水和極水混合排入濃水中間池(4)，并通過投加液堿調(diào)pH至7-10，若濃水中間池(4)中混合濃水的氯離子含量低于1.0％，則向其中補加一定量的氯化鈉；S3：濃水中間池(4)中已調(diào)節(jié)水質(zhì)的混合濃水進入電催化氧化池(1)的濃室(10)中進行電催化氧化反應(yīng)，使氨氮得到有效脫除，再進入淡室第一格(13)，與來自淡水中間池(5)的淡水混勻并進行二級氧化反應(yīng)，淡室第一格(13)中的混合廢水排入淡室第二格(29)，進行三級氧化反應(yīng)，最后經(jīng)第二格出水口(27)排入后續(xù)處理系統(tǒng)。
發(fā)明內(nèi)容
在發(fā)明內(nèi)容部分中引入了一系列簡化形式的概念，這將在具體實施方式部分中進一步詳細說明。本發(fā)明的發(fā)明內(nèi)容部分并不意味著要試圖限定出所要求保護的技術(shù)方案的關(guān)鍵特征和必要技術(shù)特征，更不意味著試圖確定所要求保護的技術(shù)方案的保護范圍。
為至少部分地解決上述問題，本發(fā)明提供了一種高效脫除低鹽廢水中氨氮的處理系統(tǒng)及工藝，包括：
電催化氧化池、進水配水池、電滲析裝置、濃水中間池和淡水中間池；電催化氧化池提供氨氮脫除反應(yīng)場所，包括濃室、淡室第一格和淡室第二格；進水配水池接納待處理低鹽廢水，并通過泵和管道連接電滲析裝置的進水口；濃水中間池接納電滲析裝置產(chǎn)生的濃水和極水，并通過泵和管道連接電催化氧化池；淡水中間池接納電滲析裝置產(chǎn)生的淡水，并通過泵和管道連接電催化氧化池。
優(yōu)選地，濃室位于淡室第一格和淡室第二格的中間，濃室內(nèi)設(shè)置有電催化極板組，濃水中間池與濃室的濃室進水口連接，濃室進水口設(shè)置于濃室上部，位置高于電催化極板組頂端；淡水中間池與淡室第一格的第一格進水口連接，第一格進水口設(shè)置于淡室第一格下部。
優(yōu)選地，濃室還包括：
濃室出水口，濃室出水口設(shè)置于濃室下部，連通濃室和淡室第一格；
濃室出氣口一，濃室出氣口一設(shè)置于濃室上部，連接濃室和出氣管道一；
濃室出氣口二，濃室出氣口二設(shè)置于濃室上部，連接濃室和出氣管道二。
優(yōu)選地，濃室還包括：
壓力計，壓力計設(shè)置于濃室頂部，用于監(jiān)控濃室內(nèi)氣體壓力；
液位計，液位計設(shè)置于濃室內(nèi)，用于監(jiān)控濃室內(nèi)廢水液位；
機械攪拌裝置，機械攪拌裝置設(shè)置于濃室內(nèi)，用于攪動并混勻濃室內(nèi)廢水。
優(yōu)選地，淡室第一格還包括：
曝氣系統(tǒng)一，曝氣系統(tǒng)一通過出氣管道一連接濃室出氣口一；
第一格出水口，第一格出水口設(shè)置于淡室第一格上部，通過管道連接淡室第二格；
第一格進氣口，第一格進氣口設(shè)置于淡室第一格頂部，連通淡室第一格和外界大氣；
第一格排氣口，第一格排氣口設(shè)置于淡室第一格頂部，通過管道連接淡室第二格。
優(yōu)選地，淡室第二格還包括：
曝氣系統(tǒng)二，曝氣系統(tǒng)二通過出氣管道二連接濃室出氣口二；
第二格進水口，第二格進水口設(shè)置于淡室第二格下部，第二格進水口通過管道連接第一格出水口；
第二格出水口，第二格出水口設(shè)置于淡室第二格上部；
第二格進氣口，第二格進氣口設(shè)置于淡室第二格頂部，第二格進氣口通過管道連接第一格排氣口；
第二格排氣口，第二格排氣口設(shè)置于淡室第二格頂部，通過管道連接引風(fēng)機，引出整個電催化氧化池產(chǎn)生的廢氣至廢氣處理系統(tǒng)。
優(yōu)選地，電催化極板組上陽極板設(shè)置為涂覆釕、銥、鉭、鉑中一種或多種材料的鈦板，陽極板連接直流電源的正極；電催化極板組上陰極板設(shè)置為鈦板、銅板、不銹鋼和石墨中的任意一種，陰極板連接直流電源的負極；極板上電流密度控制為100-800A/m2。
優(yōu)選地，待處理低鹽廢水中總含鹽量低于1.5％，氯離子含量低于1.0％，氨氮含量為100-4000mg/L。
優(yōu)選地，一種采用所述高效脫除低鹽廢水中氨氮的處理系統(tǒng)的工藝，其步驟為：
S1：待處理低鹽廢水進入進水配水池，通過投加鹽酸或液堿調(diào)pH至4-6；
S2：進水配水池中已調(diào)pH的低鹽廢水進入電滲析裝置，在電滲析作用下產(chǎn)生淡水、濃水和極水，其中淡水排入淡水中間池，濃水和極水混合排入濃水中間池，并通過投加液堿調(diào)pH至7-10，若濃水中間池中混合濃水的氯離子含量低于1.0％，則向其中補加一定量的氯化鈉；
S3：濃水中間池中已調(diào)節(jié)水質(zhì)的混合濃水進入電催化氧化池的濃室中進行電催化氧化反應(yīng)，使氨氮得到有效脫除，再進入淡室第一格，與來自淡水中間池的淡水混勻并進行二級氧化反應(yīng)，淡室第一格中的混合廢水排入淡室第二格，進行三級氧化反應(yīng)，最后經(jīng)第二格出水口排入后續(xù)處理系統(tǒng)。
相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明至少包括以下有益效果：
本發(fā)明提供的一種高效脫除低鹽廢水中氨氮的處理系統(tǒng)及工藝，
(1)通過電滲析裝置，使低鹽廢水中的無機鹽和氨氮富集到濃水中，變電催化氧化極板組直接處理全部低鹽廢水為處理少部分濃水，處理廢水鹽分較高，所需電壓大幅降低，且避免了廢水過度產(chǎn)熱積熱，安全性更高；即便需要補加鹽分，僅需在濃水中補加，綜合補鹽量更少，對后續(xù)生化工段影響較小。
(2)通過電滲析裝置獲得的濃水相比原低鹽廢水，其氨氮與有機物濃度比更高，有利于提升后續(xù)電催化氧化對氨氮的氧化脫除效率，脫氮選擇性更高，處理時間可更短，整個系統(tǒng)脫除單位質(zhì)量氨氮所需能耗較常規(guī)電催化氧化工藝節(jié)省30％以上。
(3)通過設(shè)置淡室第一格和淡室第二格，使廢水由常規(guī)電催化氧化裝置的完全混合態(tài)變?yōu)橥屏鲬B(tài)，最終出水中余氯更低，可減輕余氯對后續(xù)生化工段造成的負面影響；通過出氣管道將濃室產(chǎn)生的廢氣導(dǎo)入淡室廢水中，使廢氣中殘余的氯氣與淡室廢水中污染物發(fā)生二級和三級氧化反應(yīng)，提升活性氧化物種的利用效率，降低廢氣處理系統(tǒng)的負擔(dān)。
本發(fā)明所述的一種高效脫除低鹽廢水中氨氮的處理系統(tǒng)及工藝，本發(fā)明的其它優(yōu)點、目標和特征將部分通過下面的說明體現(xiàn)，部分還將通過對本發(fā)明的研究和實踐而為本領(lǐng)域的技術(shù)人員所理解。
（發(fā)明人：劉自成;趙選英;楊峰;張洋陽;王文文）
