一种压力可调节的废水除氨氮系统

技术领域

本发明涉及废水处理技术领域，特别涉及一种压力可调节的废水除氨氮系统。

背景技术

氨氮指的是以游离氨(NH

传统的脱氨氮技术主要有气吹脱法、化学沉淀法、离子交换法和膜分离法等。

气吹脱法，顾名思义就是通过在废水池外增设鼓风机装置，向池内通入气体，将易挥发性的物质从水体中吹脱分离出来。基于气液平衡和传质速度理论，氨吹脱法主要包含蒸汽吹脱法和空气吹脱法。吹脱法的基本原理利用氨氮具有挥发性的特点，通过改变条件并维持溶液趋于稳定状态时，氨氮的浓度与实际氨氮浓度存在一定差异的方法，通入空气进行吹脱。由于废水外气相环境的氨浓度总是小于吹脱出水气相中的平衡浓度，离子态铵转化为分子态氨，通入空气后，废水中溶解的气体和挥发性溶质不断地穿过气液界面进入气相，使废水中的氨得以脱除。蒸汽吹脱法和空气吹脱法相比氨氮去除率更高，但是蒸汽的产生能耗过高，而虽然空气吹脱法氨氮去除率相对较低，但是能耗较低，运维难度小，因此根据不同运行场景会选用不同的吹脱方式进行预处理，后搭配其他处理方法使用。但气吹脱法内部填料使用寿命越长氨氮去除率会降低，同时吹脱出来的氨直接进入环境会造成二次污染。

化学沉淀法去除氨氮是始于20世纪60年代，在90年代兴起的一种新的处理方法，是指为了达到去除废水中氨氮，在一定的工艺条件下(温度、pH值、反应时间等)向废水中投加对应的化学物质进行化学反应，使其与废水中的氨氮反应形成沉淀，后与水分离从而实现氨氮的去除。化学沉淀法去除氨氮的原理是NH

膜分离法是指以天然或人工合成的高分子薄膜为介质，以外界能量或化学位差为推动力，对水中某一溶质和溶剂进行分离、提纯和浓缩的方法。基本原理是利用膜的选择透过性从而实现混合液中不同成分的分离。膜分离在高氨氮废水处理领域中的应用较多的如：反渗透膜、超滤纳滤膜和电渗析等，近些年来一种将生物膜法和膜分离法结合的新型生物膜法(MBR)被广泛应用，在膜组件进行固体分离的同时可显著提高活性污泥浓度。膜分离法有着启动快、操作简单、处理效果稳定等优点，但是膜分离法处理高氨氮废水受温度、氨氮浓度、悬浮物浓度、压力和pH等条件等影响，会导致膜寿命缩短且影响氨氮去除效果，同时且不可再生，需要定期更换，增加运行成本。

离子交换是指在固体颗粒和液体的界面上发生的离子交换过程。离子交换法是选用对NH

发明内容

本发明的目的是克服上述现有技术存在的问题，提供一种运行成本低、反应时间短、药剂与废水充分接触且反应彻底以及不产生二次污染的压力可调节的废水除氨氮系统。

本发明的技术方案是：一种压力可调节的废水除氨氮系统，包括：

第一加药管道混合器，进水口通过带第一阀门的输液管、进水泵与进水总管连通，出水口与设置有第一pH在线检测仪的第一输送管连通，用于调节进水总管所输送废水的pH值，并使废水与次氯酸钠、酸或碱混合；

箱体，内部沿纵向设有两个隔板，用于将箱体依次分为正压区、负压区和吹脱区；

正压区，进水口与第一输送管连通，顶部出气口连接带第二阀门的第一排气管；

负压区，顶部进水口通过带第三阀门的第二输送管与正压区连通，顶部与用于抽负压的抽气机构连通；

吹脱区，进水口通过带第四阀门的第三输送管与负压区连通，顶部出气口与第二排气管连通，内部设有与供气机构连通的第一曝气机构，底部与带第五阀门的排水总管连通；

所述正压区与负压区上分别设有第一压力变送器和第二压力变送器，第一压力变送器、第二压力变送器、第一pH在线检测仪均与中控室的控制系统连接。

较佳地，所述第一排气管、抽气机构和第二排气管均与排气总管连通，所述排气总管与第二加药管道混合器的进水口连通，用于将排气总管输送的氯气与第二加药管道混合器中的氢氧化钠反应生成次氯酸钠，所述第二加药管道混合器的出水口通过第四输送管与气体吸收装置连通，所述气体吸收装置包括第二曝气机构和盛有氢氧化钠水溶液的溶液箱，所述第二曝气机构设在溶液箱内，且第二曝气机构与第四输送管连通，溶液箱出口通过次氯酸钠输出管和加药泵与第一加药管道混合器上的次氯酸钠加药口连通。

较佳地，还包括加氯机构，所述加氯机构包括氯气压缩机、溶气罐以及溶气水曝气装置，溶气罐的进液口与带第六阀门的第五输送管连接，第五输送管通过三通管分别与位于进水泵出口处的进水总管以及输液管连通，所述溶气罐的进气口通过氯气输送管和氯气压缩机与氯气输送总管连通，所述溶气罐的出口通过带第七阀门的第六输送管与设在正压区底部的溶气水曝气装置连通，所述正压区还设有第二pH在线检测仪。

较佳地，所述排水总管上设有余氯在线检测仪，余氯在线检测仪与中控室的控制系统电连接。

较佳地，所述正压区内还设有液位计，所述液位计与中控室电连接。

较佳地，所述正压区的底部连通第一排空管，所述负压区的底部连通第二排空管，所述吹脱区的底部连通有第三排空管，所述第一排空管、第二排空管和第三排空管均与排空总管连通。

较佳地，所述第一排空管、第二排空管、第三排空管、排空总管、次氯酸钠输出管、第二排气管上均设有阀门。

较佳地，第一排气管和第二排气管均设有止回阀，所述第四阀门为止回阀，所述第二阀门和第三阀门均为自动阀门，各自动阀门与中控室的控制系统连接。

较佳地，所述抽气机构包括带阀门的抽气管、真空泵和出气管，抽气管与负压区的顶部连通，抽气管通过真空泵与出气管连通，出气管与排气总管连通。

较佳地，所述供气机构包括风机和带阀门的气体输送管，所述风机通过气体输送管与第二曝气机构连通。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明所给出的压力可调节的废水除氨氮系统具有运行成本低、氨氮去除率高且不产生二次污染的优点，这是因为该系统运行中不会使用难以再生的离子交换材料、人工合成的高分子膜，另外次氯酸钠、次氯酸或氯气充分混合的废水送入正压区内，在正压区内，氯酸钠、次氯酸或氯气与废水中的氨氮反应，由于正压区内具有一定的压力，所以分子活动剧烈，接触充分，反应速度快；缩短停留时间，减少设备的占地面积。而在负压区内，反应产生氮气，通过负压控制，使产生的气体迅速从水中分离，缩短停留时间，减少设备的占地面积，因此运行成本低，而且由于正压区分子活动剧烈，接触充分，反应速度快，反应更彻底，氨氮去除率高，去除率达到90％以上。

2、本发明所给出第一排气管、第二排气管以及抽气机构与排气总管连通，而排气总管与第二加药管道混合器连通，使得第二加药管道混合器中的氢氧化钠吸收排气管中的氯气产生次氯酸钠。同时将次氯酸钠和排气总管内气体通入盛有氢氧化钠水溶液的溶液箱内，再次使未完全反应的氯气与氢氧化钠水溶液反应，再经加药泵送入第一加药管道混合器的第二加药管内，避免氯气逸出的同时提高了次氯酸钠的利用率。

附图说明

图1为本发明一种压力可调节的废水除氨氮系统的示意图。

附图标记

1.进水总管，10.进水泵，11.第一加药管道混合器，110.第一加药管，111.第二加药管，12.第一pH在线检测仪，2.加氯机构，20.氯气压缩机，21.溶气罐，22.第五输送管，23.溶气水曝气装置，3.箱体，30.正压区，300.液位计，301.第一压力变送器，302.第一排气管，303.第一排空管，304.第二pH在线检测仪，31.负压区，310.第二输送管，311.第二压力变送器，312.抽气机构，3120.抽气管，3121.真空泵，3122.出气管，313.第二排空管，32.吹脱区，320.第三输送管，321.第二排气管，323.第一曝气机构，324.第三排空管，4.排空总管，5.排水总管，50.余氯在线检测仪，6.排气总管，60.第二加药管道混合器，600.第三加药管，7.气体吸收装置，70.第二曝气机构，8.次氯酸钠输出管，80.加药泵。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的一个具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。

本发明所给出的一种压力可调节的废水除氨氮系统分为两种情况进行废水除氨氮，一种是废水中加次氯酸钠，另一种是废水中加氯气。

实施例1

参见图1，本发明实施例提供了一种压力可调节的废水除氨氮系统，包括：

第一加药管道混合器11和箱体3，第一加药管道混合器11的进水口通过带第一阀门的输液管、进水泵10与进水总管1连通，第一加药管道混合器11的出水口与设置有第一pH在线检测仪12的第一输送管连通，用于调节进水总管1所输送废水的pH值，并使废水与次氯酸钠、酸或碱混合混合；箱体3的内部沿纵向设有两个隔板，用于将箱体3依次分为正压区30、负压区31和吹脱区32；其中正压区30的进水口与第一输送管连通，正压区30的顶部出气口连接带第二阀门的第一排气管302；负压区31的顶部进水口通过带第三阀门的第二输送管310与正压区30连通，负压区31的顶部与用于抽负压的抽气机构312连通；吹脱区32的进水口通过带第四阀门的第三输送管320与负压区31连通，吹脱区32的顶部出气口与第二排气管321连通，吹脱区32的内部设有与供气机构连通的第一曝气机构323，吹脱区32的底部与带第五阀门的排水总管5连通；

所述正压区30与负压区31上分别设有第一压力变送器301和第二压力变送器311，第一压力变送器301、第二压力变送器311、第一pH在线检测仪12均与中控室控制系统连接。

在本实施例1给出的是加次氯酸钠运行的情况，而进氯气系统2不启动。此时进水总管1内的废水经进水泵10和第一输送管送入第一加药管道混合器11内，第一加药管道混合器11包含第一加药管110和第二加药管111，其中次氯酸钠通过第二加药管111加药，调节进水总管1内流动废水pH值的药剂通过第一加药管110加药，经第一pH在线检测仪12在线监测pH值，当废水pH值到达中性时，废水除氨氮效果最佳，控制系统上设定第一pH在线检测仪12的设定值，废水流经第一pH在线检测仪12时，所检测到的pH值高于或低于设定值，需要调节与第一加药管110连接的计量泵的加药量，直至使得流入正压区30内的废水pH值调节至设定值即可。

而次氯酸钠药剂和次氯酸药剂通过第二加药口111投加，调节pH后的废水与次氯酸钠混合后送入箱体3内的正压区30参加反应，正压区30的压强通过第一阀门、第二阀门和第三阀门的开合度进行控制，上述第二阀门和第三阀门是自动阀门(气动阀门/电动阀门)。而第一阀门处于常开状态，可以通过调节第二阀门和第三阀门的开合度调控正压区30的压强，具体操作为：控制系统设定第一压力变送器301的压力值，由于送入正压区30内的废水与次氯酸和次氯酸钠发生化学反应，生成氮气，此时正压区30内还有空气，所以通过控制系统自动微调第二阀门，使得第二阀门关闭，然后微调第三阀门，使得第三阀门开启度缩小，当第一压力变送器301的测定压力值与控制系统的压力设定值相同时；此时正压区30相比于外界大气压有一定的压力差；从而正压区压强越高，单位容积内分子数越多，在温度和容积不变的条件下，反应物压力越高，则反应物浓度越大，分子碰撞更加激烈，因此化学反应速度越快，此时由于正压区30顶部存在压强，所以会一直将正压区30内的废水经第二输送管310送入负压区31内。由进水总管1进入正压区30内的废水始终少于经第二输送管310送入负压区31内的排出量，所以也能在正压区30顶部气体的作用下保持正压区30内液位恒定。

以下给出下列正压区的反应式：

NH

NH

NH

NH

正压区30排出的气体：空气、氯气、氮气，调节好正压区30压力后就不排气了，如果正压区30压强变大，后续只需要微调第二阀门的开度，正压区30内的氯气在正压区30溶于废水中，主要以氯离子形式存在；

负压区31所排出的气体主要是：氮气；

吹脱区32排出的气体主要是：氯气；

正压区反应后的废水经第二输送管310送入负压区31内进行气液分离，此时控制系统设定第二压力变送器311的压力值，当第二压力变送器311的压力高于设定值时，抽气机构312将负压区所产生的氮气外排，其中第四阀门为止回阀，负压区31的废水只能通过第三输送管进入到吹脱区，不可以倒流。

液体再次经第三输送管320送入吹脱区32内再次进行反应，经过供气机构送入第一曝气机构323内的气体，曝气吹脱出水中游离的氯气，氯气经第二排气管321排出，用于控制产水中的余氯量。

当第一压力变送器301的测定压力值高于控制系统的压力设定值时，此时需要通过控制系统将关闭的第二阀门微调开启，然后降低正压区30的顶部压强，从而实现正压区30压力恒定。

实施例2

一种压力可调节的废水除氨氮系统，还包括加氯机构2，加氯机构2包括氯气压缩机20、溶气罐21以及溶气水曝气装置23，溶气罐21的进液口与带第六阀门的第五输送管22连接，第五输送管22通过三通管分别与位于进水泵10出口处的进水总管1以及输液管连通，溶气罐21的进气口通过氯气输送管和氯气压缩机20与氯气输送总管连通，溶气罐21的出口通过带第七阀门的第六输送管与设在正压区30底部的溶气水曝气装置23连通，正压区30还设有第二pH在线检测仪304。

在本实施例2给出的是加氯机构2运行的情况，此时系统不额外的投加次氯酸钠，进氯气系统2开始运行。氯气通过压缩机20压缩之后进入到溶气罐21，此时进水总管1内的废水经进水泵10和第五输送管22进入到溶气罐21内，在溶气罐21内氯气和废水的汽水混合物通过输出管送入溶气水曝气装置23所在的正压区30进行反应，此时氯气与水反应生成次氯酸溶液，由于废水pH值到达中性时，废水除氨氮效果最佳，所以正压区30内的废水的pH值通过第一加药管道混合器11中的第一加药管110投加调节废水pH值的药剂。

控制系统设定第一压力变送器301的压力值，由于送入正压区30内的废水与次氯酸发生化学反应，生成氮气，此时正压区30内还有空气，所以控制系统通过自动微调第二阀门，使得第二阀门关闭，然后微调第三阀门，使得第三阀门开启度缩小，维持正压区30的压力恒定，当第一压力变送器301的测定压力值与控制系统的压力设定值相同时；此时正压区30相比于外界大气压有一定的压力差；从而正压区压强越高，单位容积内分子数越多，在温度和容积不变的条件下，反应物压力越高，则反应物浓度越大，分子碰撞更加激烈，因此化学反应速度越快此时由于正压区30顶部存在压强，所以会一直将正压区30内的废水经第二输送管310送入负压区31内。由进水总管1进入正压区30内的废水始终少于经第二输送管310送入负压区31内的排出量，所以也能在正压区30顶部气体的作用下保持正压区30内液位恒定。

并给出下列正压区的反应式：

Cl

NH

NH

NH

NH

正压区反应后的废水始终经第二输送管310送入负压区31内进行气液分离，此时控制系统设定第二压力变送器311的压力值，当第二压力变送器311的压力高于设定值时，抽气机构312将负压区所产生的氮气外排，其中第四阀门为止回阀，负压区31的废水只能通过第三输送管进入到吹脱区，不可以倒流。

液体再次经第三输送管320送入吹脱区32内再次进行反应，经过供气机构送入第一曝气机构323内的气体，曝气吹脱出水中游离的氯气，氯气经第二排气管321排出，用于控制产水中的余氯量。

当第一压力变送器301的测定压力值高于控制系统的压力设定值时，此时需要通过控制系统将关闭的第二阀门微调开启，然后降低正压区30的顶部压强，从而实现正压区30压力恒定。

正压区30排出的气体：空气、氯气、氮气，调节好正压区30压力后就不排气了，如果正压区30压强变大，后续只需要微调第二阀门的开度，正压区30内的氯气在正压区30溶于废水中，主要以氯离子形式存在；

负压区31所排出的气体主要是：氮气；

吹脱区32排出的气体主要是：氯气。

具体地，第一排气管302、抽气机构312和第二排气管321均与排气总管6连通，排气总管6与第二加药管道混合器60的进水口连通，用于将排气总管6输送的氯气与第二加药管道混合器60中的氢氧化钠反应生成次氯酸钠，第二加药管道混合器60的出水口通过第四输送管与气体吸收装置7连通，气体吸收装置7包括第二曝气机构70和盛有氢氧化钠水溶液的溶液箱，第二曝气机构70设在溶液箱内，且第二曝气机构70与第四输送管连通，溶液箱出口通过次氯酸钠输出管8和加药泵80与第一加药管道混合器11上的次氯酸钠加药口连通。

工作原理：在排气总管6与第一排气管302、抽气机构312和第二排气管321连通，并将收集到的氯气送入第二加药管道混合器60内，该第二加药管道混合器60通过第三加药管600投加氢氧化钠，氢氧化钠吸收氯气，提高次氯酸钠的的利用率。而为了避免排气总管6中未完全经第二加药管道混合器60中投加氢氧化钠吸收的氯气泄露，所以再次将通过第二加药管道混合器60的气体送入气体吸收装置7内，经氢氧化钠再次吸收制成次氯酸钠，并将次氯酸钠通过加药泵80送入第一加药管道混合器11中的第二加药口111，提高氯气或次氯酸钠利用率。

具体地，所述排水总管5上设有余氯在线检测仪50，余氯在线检测仪50与中控室的控制系统电连接。

工作原理：排水总管50管线上设置的余氯在线检测仪50也能控制外排废水中的余氯含量，控制系统设定余氯在线检测仪50的设定值，当检测到排水总管50外排废水的余氯高于设定值时，需要减少次氯酸钠/氯气加入量或者提高第一曝气机构323的曝气量。

具体地，所述正压区30内还设有液位计300，所述液位计300与中控室电连接。

工作原理：设置液位计300用于控制液位不能超过箱体3的高度，不然容易憋坏箱体3。

具体地，正压区30的底部连通第一排空管303，所述负压区31的底部连通第二排空管313，所述吹脱区32的底部连通有第三排空管324，所述第一排空管303、第二排空管313和第三排空管324均与排空总管4连通。

工作原理：第一排空管303、第二排空管313和第三排空管324均与排空总管4连通，有利于系统检修时，方便排空系统内的废水。

具体地，第一排空管303、第二排空管313、第三排空管324、排空总管4、次氯酸钠输出管8、第二排气管321上均设有阀门。

具体地，第一排气管302和第二排气管321均设有止回阀，所述第四阀门为止回阀，所述第二阀门和第三阀门均为自动阀门，各自动阀门与中控室的控制系统连接。

具体地，抽气机构312包括带阀门的抽气管3120、真空泵3121和出气管3122，抽气管3120与负压区31的顶部连通，抽气3120通过真空泵3121与出气管3122连通，出气管3122与排气总管连通。

具体地，供气机构包括风机322和带阀门的气体输送管，所述风机322通过气体输送管与第二曝气机构323连通。

以上公开的仅为本发明的几个具体实施例，但是，本发明实施例并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。