專利名稱：氨氮廢水處理裝置及用其降解處理氨氮廢水的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種污水處理裝置及處理方法，尤其涉及一種氨氮廢水的處理裝置及處理方法。
背景技術(shù)：
隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，其所產(chǎn)生的工業(yè)廢水也越來越成為影響環(huán)境的一個較為嚴(yán)重的因素。尤其是對于化工、冶煉等行業(yè)產(chǎn)生的高濃度氨氮廢水來說，該廢水不僅來源廣泛，而且排放量大，如化肥、冶煉、焦化、石化、制藥、食品、垃圾填埋場等均產(chǎn)生大量高濃度氨氮廢水。大量氨氮廢水排入水體不僅引起水體富營養(yǎng)化、造成水體黑臭，而且將增加給水處理的難度和成本，甚至對人群及生物產(chǎn)生毒素作用。氨氮廢水對環(huán)境的影響已引起環(huán)保領(lǐng)域和全球范圍的重視。近20年來，國內(nèi)外對氨氮廢水處理方面開展了較多的研究，不斷尋找新的方法，其研究范圍涉及生物法、物化法等處理工藝，生物方法有硝化及藻類養(yǎng)殖；物理方法有反滲透、閃蒸、土壤灌溉；化學(xué)法有離子交換法、氨吹脫、化學(xué)沉淀法、折點加氯法、電化學(xué)處理、催化裂解等，但是上述方法一般都存在著建設(shè)投資大、運行成本高、處理量小的缺點。例如閃蒸法處理廢水溫度在95°C以上，且處理時間長，對絡(luò)合氨去除效果低。超聲波法處理廢水是九十年代開始應(yīng)用的技術(shù)，超聲吹脫法去除氨氮是一種新型、高效的高濃度氨氮廢水處理技術(shù)。雖然該技術(shù)利用超聲波提高了吹脫去除率，但仍存在吹脫裝置龐大復(fù)雜、操作不便、耗氣量大、投資和運行成本高等缺點。超聲化學(xué)降解機理為當(dāng)超過一定數(shù)值強度的超聲波作用于某一液體系統(tǒng)時，就會與其傳聲媒質(zhì)發(fā)生相互作用并產(chǎn)生包括機械效應(yīng)、空化效應(yīng)等許多特殊效應(yīng)，并明顯改變液體中溶解態(tài)和顆粒態(tài)物質(zhì)的特性，從而影響媒質(zhì)的狀態(tài)、組分、功能、性質(zhì)及結(jié)構(gòu)等。超聲波處理氨氮廢水，能夠有效地破解絡(luò)合氨，變成游離的NH4+ ；污水中的氨氮是以氨離子(NH4+)和游離氨(NH3)兩種形式保持平衡狀態(tài)而存在，其平衡關(guān)系式如下ΝΗ4++0!Γ =NH3+ H2O0根據(jù)該平衡關(guān)系，NH4+離子增多，平衡向右移動，游離氨(NH3)占的比例較大，氨氮易于逸出；再加上超聲波震蕩，進一步加速NH3逸出，從而提高了氨氣逸出效率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種結(jié)構(gòu)簡單、組裝操作方便、投資和運行成本低、氨氮去除效率高且能回收氨水的氨氮廢水處理裝置，還提供一種節(jié)能化、無害化、穩(wěn)定化的氨氮廢水處理方法。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出的技術(shù)方案為一種氨氮廢水處理裝置，所述裝置包括超聲閃蒸塔(超聲閃蒸塔前可優(yōu)選連通一預(yù)處理裝置)，該超聲閃蒸塔的底部通過液流循環(huán)系統(tǒng)連通至超聲閃蒸塔的頂部，該超聲閃蒸塔的頂部還連接有氣體導(dǎo)出裝置，所述液流循環(huán)系統(tǒng)或超聲閃蒸塔內(nèi)設(shè)有加熱器(甚至可設(shè)置于裝置前端)，所述超聲閃蒸塔內(nèi)安裝有超聲設(shè)備。上述的氨氮廢水處理裝置中，所述液流循環(huán)系統(tǒng)優(yōu)選包括將所述超聲閃蒸塔的底部與頂部連通的液流輸送管道，所述液流輸送管道上設(shè)有循環(huán)泵和儲液槽。上述的氨氮廢水處理裝置中，所述加熱器優(yōu)選裝設(shè)在所述儲液槽中(該加熱器還可以加熱管的形式安裝在液流輸送管道上)。上述的氨氮廢水處理裝置中，所述氣體導(dǎo)出裝置優(yōu)選包括從所述超聲閃蒸塔頂部引出的氣體輸送管道和氣體輸送管道上安裝的真空泵，所述氣體導(dǎo)出裝置外連接有氨水回收裝置。上述的氨氮廢水處理裝置中，所述超聲閃蒸塔的外壁包覆有保溫層。作為一個總的技術(shù)構(gòu)思，本發(fā)明還提供一種用上述的氨氮廢水處理裝置降解處理氨氮廢水的方法，包括以下步驟
(1)在所述預(yù)處理裝置中將待處理的氨氮廢水的PH值調(diào)節(jié)至10以上；(2 )將上述步驟(1)后的氨氮廢水輸送至上述氨氮廢水處理裝置(可以輸送至液流循環(huán)系統(tǒng)中或輸送至超聲閃蒸塔中)中，同時打開所述液流循環(huán)系統(tǒng)或超聲閃蒸塔內(nèi)的加熱器，對其中的氨氮廢水進行加熱至60V 80°C ；
(3)經(jīng)過上述步驟(2)加熱后的氨氮廢水通過液流循環(huán)系統(tǒng)輸送至超聲閃蒸塔的塔頂，并從塔頂開始閃蒸，閃蒸過程中的氨氮廢水自上往下噴淋并落至超聲閃蒸塔塔底；裝設(shè)于超聲閃蒸塔塔底的超聲設(shè)備對塔底的氨氮廢水進行超聲處理；本步驟中不斷產(chǎn)生的氨氣經(jīng)由所述氣體導(dǎo)出裝置導(dǎo)出并收集；
(4)經(jīng)步驟(3)處理后的氨氮廢水繼續(xù)進行加熱處理，并不斷回流至所述液流循環(huán)系統(tǒng)
中；
(5 )重復(fù)上述步驟(3 ) (4 )，根據(jù)氨氮廢水(進水)的濃度經(jīng)過兩級以上的處理使氨氮廢水處理達標(biāo)。上述的降解處理氨氮廢水的方法，所述步驟(2)和步驟(4)中，加熱后氨氮廢水的溫度優(yōu)選控制在60°C 80°C。所述步驟(3)的操作過程中，氨氮廢水的溫度同樣全程控制在 60°C 80°C。上述的降解處理氨氮廢水的方法，所述步驟(3)的操作過程中，優(yōu)選通過所述氣體導(dǎo)出裝置使超聲閃蒸塔內(nèi)維持負(fù)壓狀態(tài)，真空度為0. 04Mpa 0. 09Mpao上述的降解處理氨氮廢水的方法，所述步驟(1)中，待處理的氨氮廢水的氨氮濃度優(yōu)選為>5g/L。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于
本發(fā)明將現(xiàn)有的閃蒸技術(shù)和超聲技術(shù)有機結(jié)合，通過結(jié)合超聲技術(shù)，大大降低了閃蒸過程所需的廢水溫度，從而大大降低了耗能；同時利用超聲技術(shù)，有效地將絡(luò)合的氨變成游離的NH4+,同時將NH3-H分子鏈擊斷，加速使游離NH3以氨氣的形式從溶液中逸出，強化了閃蒸效率，明顯提高了氨氮的去除率，此外在負(fù)壓狀態(tài)下，逸出的氨氣可再次得到回收利用。由上可見，本發(fā)明的處理工藝不僅科學(xué)合理，操作簡單易行，而且處理裝置的結(jié)構(gòu)簡單，組裝操作方便，投資和運行成本低，自動化程度高，氨氮去除效率高。本發(fā)明不僅有效解決了傳統(tǒng)方法中高濃度氨氮廢水處理能耗高、操作成本高等技術(shù)難題，而且做到了節(jié)能化、無害化、穩(wěn)定化的氨氮廢水處理，為氨氮廢水的處理及節(jié)能降耗提出了一條現(xiàn)實可行、創(chuàng)新實用的技術(shù)路徑。


圖1為本發(fā)明實施例1中氨氮廢水處理裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明實施例2中氨氮廢水處理裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖例說明
1、儲液槽；2、循環(huán)泵；3、超聲閃蒸塔；4、真空泵；5、噴頭；6、超聲設(shè)備；7、液流輸送管道；8、氣體輸送管道；9、加熱器；10.預(yù)處理裝置；11氨水回收裝置。
具體實施例方式以下結(jié)合說明書附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步描述。實施例
一種如圖1所示的本發(fā)明的氨氮廢水處理裝置，該裝置包括相互連通的預(yù)處理裝置10和超聲閃蒸塔3，該超聲閃蒸塔3的底部通過液流循環(huán)系統(tǒng)連通至超聲閃蒸塔3的頂部。液流循環(huán)系統(tǒng)包括將超聲閃蒸塔3的底部與頂部連通的液流輸送管道7，液流輸送管道7上設(shè)有循環(huán)泵2和儲液槽1，液流輸送管道7的出口處設(shè)有一噴頭5。儲液槽1中設(shè)有加熱器9(也可在液流輸送管道7上安裝加熱管)。該超聲閃蒸塔3的頂部還連接有氣體導(dǎo)出裝置，該氣體導(dǎo)出裝置包括從超聲閃蒸塔3頂部引出的氣體輸送管道8和氣體輸送管道8上安裝的真空泵4，氣體導(dǎo)出裝置外連接有氨水回收裝置11。超聲閃蒸塔3內(nèi)安裝有超聲設(shè)備6。超聲閃蒸塔3的外壁包覆有保溫層。一種用上述本實施例的氨氮廢水處理裝置降解處理氨氮廢水的方法，包括以下步驟
(1)在預(yù)處理裝置10中用氫氧化鈉溶液將待處理的氨氮廢水(體積為18L、氨氮濃度為12g/L的冶煉廢水)的pH值調(diào)節(jié)至11左右；
(2)將上述步驟(1)后的氨氮廢水輸送至上述氨氮廢水處理裝置的儲液槽1中，同時打開儲液槽1中的加熱器9，對其中的氨氮廢水進行加熱至70°C ；
(3)經(jīng)過上述步驟(2)加熱后的氨氮廢水通過液流循環(huán)系統(tǒng)的循環(huán)泵2輸送至超聲閃蒸塔3的塔頂，并從塔頂開始閃蒸，閃蒸過程中的氨氮廢水自上往下通過噴頭5噴淋并落至超聲閃蒸塔3塔底；裝設(shè)于超聲閃蒸塔3塔底的超聲設(shè)備6對塔底的氨氮廢水進行超聲處理；本步驟中經(jīng)過閃蒸和超聲處理不斷逸出的氨氣經(jīng)由氣體導(dǎo)出裝置的真空泵4抽出，并由氨水回收裝置11收集；
整個步驟(3)的操作過程中，通過氣體導(dǎo)出裝置的真空泵4抽氣使超聲閃蒸塔3內(nèi)維持負(fù)壓狀態(tài)(0. 05MPa左右)；
(4)經(jīng)步驟(3)處理后的氨氮廢水回流至液流循環(huán)系統(tǒng)中，繼續(xù)進行加熱處理；
(5)不斷重復(fù)上述步驟(3) (4)，連續(xù)運行池后(大約經(jīng)過四級處理)，廢水中的氨氮降至Hmg/L，高濃度氨氮廢水的處理達標(biāo)。實施例2
一種如圖2所示的本發(fā)明的氨氮廢水處理裝置，該裝置包括相互連通的預(yù)處理裝置10和超聲閃蒸塔3，該超聲閃蒸塔3的底部通過液流循環(huán)系統(tǒng)連通至超聲閃蒸塔3的頂部。液流循環(huán)系統(tǒng)包括將超聲閃蒸塔3的底部與頂部連通的液流輸送管道7，液流輸送管道7上設(shè)有循環(huán)泵2、儲液槽1，液流輸送管道7的出口處設(shè)有一噴頭5。該超聲閃蒸塔3的頂部還連接有氣體導(dǎo)出裝置，該氣體導(dǎo)出裝置包括從超聲閃蒸塔3頂部引出的氣體輸送管道8和
氣體輸送管道8上安裝的真空泵4，氣體導(dǎo)出裝置外連接有氨水回收裝置11。超聲閃蒸塔
3內(nèi)安裝有超聲設(shè)備6和加熱器9。超聲閃蒸塔3的外壁包覆有保溫層。 一種用上述本實施例的氨氮廢水處理裝置降解處理氨氮廢水的方法，包括以下步
驟
(1)在預(yù)處理裝置10中用熟石灰制得的堿液將待處理的氨氮廢水(某廠廢水，其氨氮濃度為9825mg/L)的pH值調(diào)節(jié)至11. 46左右；
(2)將上述步驟(1)后的氨氮廢水通過超聲閃蒸塔3內(nèi)的加熱器9加熱至75°C后，再通過液流輸送管道7輸送至上述氨氮廢水處理裝置的儲液槽1中；
(3)經(jīng)過上述步驟(2)加熱后的氨氮廢水通過液流循環(huán)系統(tǒng)的循環(huán)泵2輸送至超聲閃蒸塔3的塔頂，并從塔頂開始閃蒸，閃蒸過程中的氨氮廢水自上往下通過噴頭5噴淋并落至超聲閃蒸塔3塔底；裝設(shè)于超聲閃蒸塔3塔底的超聲設(shè)備6對塔底的氨氮廢水進行超聲處理；本步驟中經(jīng)過閃蒸和超聲處理不斷逸出的氨氣經(jīng)由氣體導(dǎo)出裝置的真空泵4抽出，并由氨水回收裝置11收集；
整個步驟(3)的操作過程中，通過氣體導(dǎo)出裝置的真空泵4抽氣使超聲閃蒸塔3內(nèi)維持負(fù)壓狀態(tài)(0. 07MPa左右)；
(4)經(jīng)步驟(3)處理后的氨氮廢水在超聲閃蒸塔3中經(jīng)加熱器9加熱后，回流至液流循環(huán)系統(tǒng)中；
(5 )不斷重復(fù)上述步驟(3 ) (4 )，連續(xù)運行池后(大約經(jīng)過三級處理)，廢水中的氨氮降至7. 9mg/L,高濃度氨氮廢水的處理達標(biāo)。
權(quán)利要求
1.一種氨氮廢水處理裝置，其特征在于所述裝置包括超聲閃蒸塔，該超聲閃蒸塔的底部通過液流循環(huán)系統(tǒng)連通至超聲閃蒸塔的頂部，該超聲閃蒸塔的頂部還連接有氣體導(dǎo)出裝置，所述液流循環(huán)系統(tǒng)或所述超聲閃蒸塔內(nèi)設(shè)有加熱器，所述超聲閃蒸塔內(nèi)安裝有超聲設(shè)備。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氨氮廢水處理裝置，其特征在于所述液流循環(huán)系統(tǒng)包括將所述超聲閃蒸塔的底部與頂部連通的液流輸送管道，所述液流輸送管道上設(shè)有循環(huán)泵和儲液槽。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的氨氮廢水處理裝置，其特征在于所述加熱器裝設(shè)在所述儲液槽中。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的氨氮廢水處理裝置，其特征在于所述氣體導(dǎo)出裝置包括從所述超聲閃蒸塔頂部引出的氣體輸送管道和氣體輸送管道上安裝的真空泵，所述氣體導(dǎo)出裝置外連接有氨水回收裝置。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的氨氮廢水處理裝置，其特征在于所述超聲閃蒸塔的外壁包覆有保溫層。
6.一種用權(quán)利要求1 5中任一項所述的氨氮廢水處理裝置降解處理氨氮廢水的方法，包括以下步驟(1)在所述預(yù)處理裝置中將待處理的氨氮廢水的PH值調(diào)節(jié)至10以上；(2)將上述步驟(1)后的氨氮廢水輸送至所述氨氮廢水處理裝置中，同時打開所述液流循環(huán)系統(tǒng)或超聲閃蒸塔內(nèi)的加熱器，對其中的氨氮廢水進行加熱至60°C 80°C ；(3)經(jīng)過上述步驟(2)加熱后的氨氮廢水通過液流循環(huán)系統(tǒng)輸送至超聲閃蒸塔的塔頂，并從塔頂開始閃蒸，閃蒸過程中的氨氮廢水自上往下噴淋并落至超聲閃蒸塔塔底；裝設(shè)于超聲閃蒸塔塔底的超聲設(shè)備對塔底的氨氮廢水進行超聲處理；本步驟中不斷產(chǎn)生的氨氣經(jīng)由所述氣體導(dǎo)出裝置導(dǎo)出并收集；(4)經(jīng)步驟(3)處理后的氨氮廢水繼續(xù)進行加熱處理，并不斷回流至所述液流循環(huán)系統(tǒng)中；(5)重復(fù)上述步驟(3) (4)，根據(jù)氨氮廢水的濃度經(jīng)過兩級以上處理使氨氮廢水的處理達標(biāo)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的降解處理氨氮廢水的方法，其特征在于所述步驟(2)和步驟(4)中，加熱后氨氮廢水的溫度控制在60°C 80°C ；所述步驟(3)的操作過程中，氨氮廢水的溫度控制在60°C 80°C。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的降解處理氨氮廢水的方法，其特征在于所述步驟(3)的操作過程中，通過所述氣體導(dǎo)出裝置使超聲閃蒸塔內(nèi)維持負(fù)壓狀態(tài)，真空度為0. 04Mpa 0.09Mpa。
9.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的降解處理氨氮廢水的方法，其特征在于所述步驟(1)中待處理的氨氮廢水的氨氮濃度為> 5g/L。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種氨氮廢水處理裝置及降解處理氨氮廢水的方法，該裝置包括超聲閃蒸塔，塔底通過液流循環(huán)系統(tǒng)連通至塔頂，塔頂還連接有氣體導(dǎo)出裝置，液流循環(huán)系統(tǒng)或超聲閃蒸塔內(nèi)設(shè)有加熱器，超聲閃蒸塔內(nèi)安裝有超聲設(shè)備。本發(fā)明的方法為首先調(diào)廢水的pH值，然后輸送至裝置中，同時打開加熱器，對其中的廢水進行加熱；再通過液流循環(huán)系統(tǒng)輸送至超聲閃蒸塔的塔頂并開始閃蒸，塔底的超聲設(shè)備對塔底的氨氮廢水進行超聲處理；產(chǎn)生的氨氣經(jīng)由所述氣體導(dǎo)出裝置導(dǎo)出并收集；閃蒸超聲處理后的廢水繼續(xù)加熱并回流至液流循環(huán)系統(tǒng)中，經(jīng)過兩級以上處理使氨氮廢水的處理達標(biāo)。本發(fā)明的裝置結(jié)構(gòu)簡單、操作方便，投資和運行成本低、氨氮去除效率高。
文檔編號C02F1/06GK102557174SQ201210003059
公開日2012年7月11日 申請日期2012年1月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月6日
發(fā)明者徐先鋒, 王強, 蔣曉云, 譚自強, 黃衛(wèi)鋒 申請人:長沙華時捷環(huán)?？萍及l(fā)展有限公司