申請日2017.09.28
公開(公告)日2018.01.16
IPC分類號C02F9/14; C02F101/16
摘要
本發明公開了一種基于催化氧化和生物技術聯合處理高氨氮廢水的方法與裝置，包括集水池內進行水質調勻、pH調節槽內控制廢水pH值、熱交換器加熱、噴淋塔填料處理、反應產生的氨氣在預熱器內預先加熱、催化氧化反應、利用經過脫氨的廢水在吸收塔內進行降溫與還原處理、pH回調、缺氧池處理、MBR池內進行好氧生化反應，由供氣系統進行供氧，由膜過濾系統進行過濾，處理后水達標排放;設置的污泥回流泵從MBR池池底吸取污泥回流至缺氧池等步驟和部件;本發明具有低投資、低運行成本的情況下，使廢水達標排放，且不會對空氣造成二次污染，可用于處理各種高氨氮廢水的場合。
權利要求書
1.基于催化氧化和生物技術聯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，在集水池內進行水質調勻;
B、通過輸送泵將經過步驟A處理的廢水送至pH調節槽，攪拌均勻，控制廢水pH大于等于12;
C、通過輸送泵將經過步驟B處理的廢水從pH調節槽輸送至熱交換器;
D、經過步驟C處理的廢水進入噴淋塔，噴淋塔內裝有填料，廢水在填料表面流動，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機相連，步驟D中反應產生的氨氣經過濾器兩級過濾后，送入預熱器內預先加熱，使氨氣達到所需反應溫度;
F、經過步驟E處理的氨氣通入催化氧化器的混合室與空氣混合均勻，然后進入催化室內進行催化氧化反應，催化氧化產生的熱量送至熱交換器;
主反應：4NH3+3O2=2N2+6H2O
副反應：4NH3+5O2=4NO+6H2O
4NH3+4O2=2N2O+6H2O
2NO+O2=2NO2
G、經過步驟F處理的氣體送入吸收塔，利用經過脫氨的廢水在塔內進行降溫與還原處理，處理機理如下：
4NH3+6NO=5N2+6H2O
2NaOH+2NO2=NaNO3+NaNO2+H2O
(NH4)2SO4+2NaNO2=2N2+Na2SO4+4H2O
H、經過步驟G處理的廢水自流入pH回調池，pH控制6～8之間;
I、經過步驟H處理的廢水自流入缺氧池，當水體中碳源不足時由碳源補充裝置供給，并攪拌;
J、經過步驟I處理的廢水自流入MBR池，MBR池內進行好氧生化反應，由供氣系統進行供氧，由膜過濾系統進行過濾，處理后水達標排放;
K、設置的污泥回流泵從MBR池池底吸取污泥回流至缺氧池。
2.根據權利要求1所述的基于催化氧化和生物技術聯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聯合處理高氨氮廢水的裝置包括集水池、輸送泵、pH調節槽、熱交換器、噴淋塔、風機、過濾器、預熱器、催化氧化反應器、吸收塔、pH回調池、缺氧池、MBR池、供氣系統、膜過濾系統、污泥回流泵;廢水直接流入集水池中，集水池、pH調節槽、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器由輸送泵相連;催化氧化反應器、吸收塔、pH回調池、缺氧池和MBR池由管道依次相連;噴淋塔、風機、過濾器、預熱器、催化氧化反應器由管道依次相連;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合格排放。
3.根據權利要求2所述的基于催化氧化和生物技術聯合處理高氨氮廢水的裝置，其特征在于：集水池內設置有液位計;pH調節槽設置有pH計;噴淋塔內部設有多孔支承板，多孔支承板上方堆積填料;預熱器與催化氧化反應器內的溫度控制器聯動;催化氧化反應器內設置催化金屬絲網;吸收塔內設置多孔支承板和填料;pH回調池內設pH計和攪拌機;缺氧池內設有攪拌機，并有碳源補充裝置;MBR池內設有供氣系統與膜過濾系統，由供氣系統提供氣源進行曝氣。
4.根據權利要求3所述的基于催化氧化和生物技術聯合處理高氨氮廢水的裝置，其特征在于：所述的噴淋塔內部的多孔支承板上方堆積填料為拉西爾環填料。
5.根據權利要求2所述的基于催化氧化和生物技術聯合處理高氨氮廢水的裝置，其特征在于：所述的pH調節槽內的pH控制器控制加藥泵，使廢水pH值大于等于12。
6.根據權利要求2所述的基于催化氧化和生物技術聯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器內設置催化金屬絲網，催化金屬絲網材質為鉑絲、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.根據權利要求2所述的基于催化氧化和生物技術聯合處理高氨氮廢水的裝置，其特征在于：所述的pH回調池內設有pH控制器，與外部加藥泵相連，調節廢水pH使維持在6～7之間。
說明書
基于催化氧化和生物技術聯合處理高氨氮廢水的方法與裝置
技術領域
本發明涉及一種廢水處理的方法和設備，特別是涉及一種基于催化氧化和生物技術聯合處理高氨氮廢水的方法與裝置。
背景技術
目前隨著整個世界的能源消耗越來越大，全球環境變的趨向惡劣，低碳環保是我們人類迫不及待要解決的事情。氨在電子、電鍍、制藥、光伏、稀土冶煉等眾多行業都有廣泛應用，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養化，造成局部或大面積的生態環境惡化。常見的廢水中例如垃圾滲透液、銅氨蝕刻液、養豬廢水、水合肼生產廢水、氧化鋯生產廢水、化肥生產廢水等，其氨氮濃度可達數千甚至數萬毫克升。在嚴峻的生態環境保護背景下，高氨氮廢水的處理成為亟待解決的問題。
目前對高氨氮廢水的處理技術主要有三大類：一是物理法，二是化學法，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，是利用擴散轉移原理，將氨氮從水體中吹脫至大氣中。因該技術簡單，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，后期技術以汽提為代表。但是吹脫法和汽提法會帶來空氣污染，并未真正解決污染的問題。
化學法主要是以次氯酸鈉氧化法、折點加氯法、鳥糞石法等為主要代表。其反應機理分別為：
2NH3+3NaClO→N2↑+3H2O+3NaCl
Mg2++NH4++PO43-+6H2O=MgNH4PO4·6H2O
化學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用高昂，因此并不常用。
生物法主要是通過培養好氧硝化菌對氨氮進行硝化，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，有可能重新轉化為氨氮。要徹底解決則應采用硝化反硝化生物技術，將氨氮轉化為氮氣。但該方法僅適宜較低濃度氨氮廢水的處理。
發明內容
本發明的目的在于提供一種低投資、低運行成本的情況下，使廢水達標排放，且不會對空氣造成二次污染的基于催化氧化和生物技術聯合處理高氨氮廢水的方法與裝置。
為達到上述目的，本發明采用如下技術方案：
基于催化氧化和生物技術聯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，在集水池內進行水質調勻;
B、通過輸送泵將經過步驟A處理的廢水送至pH調節槽，攪拌均勻，控制廢水pH大于等于12;
C、通過輸送泵將經過步驟B處理的廢水從pH調節槽輸送至熱交換器;
D、經過步驟C處理的廢水進入噴淋塔，噴淋塔內裝有填料，廢水在填料表面流動，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機相連，步驟D中反應產生的氨氣經過濾器兩級過濾后，送入預熱器內預先加熱，使氨氣達到所需反應溫度;
F、經過步驟E處理的氨氣通入催化氧化器的混合室與空氣混合均勻，然后進入催化室內進行催化氧化反應，催化氧化產生的熱量送至熱交換器;
主反應：4NH3+3O2=2N2+6H2O
副反應：4NH3+5O2=4NO+6H2O
4NH3+4O2=2N2O+6H2O
2NO+O2=2NO2
G、經過步驟F處理的氣體送入吸收塔，利用經過脫氨的廢水在吸收塔內進行降溫與還原處理，處理機理如下：
4NH3+6NO=5N2+6H2O
2NaOH+2NO2=NaNO3+NaNO2+H2O
(NH4)2SO4+2NaNO2=2N2+Na2SO4+4H2O
H、經過步驟G處理的廢水自流入pH回調池，pH控制6～8之間;
I、經過步驟H處理的廢水自流入缺氧池，當水體中碳源不足時由碳源補充裝置供給，并攪拌;
J、經過步驟I處理的廢水自流入MBR池，MBR池內進行好氧生化反應，由供氣系統進行供氧，由膜過濾系統進行過濾，處理后水達標排放;
K、設置的污泥回流泵從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聯合處理高氨氮廢水的裝置包括集水池、輸送泵、pH調節槽、熱交換器、噴淋塔、風機、過濾器、預熱器、催化氧化反應器、吸收塔、pH回調池、缺氧池、MBR池、供氣系統、膜過濾系統、污泥回流泵;廢水直接流入集水池中，集水池、pH調節槽、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器由輸送泵相連;催化氧化反應器、吸收塔、pH回調池、缺氧池和MBR池由管道依次相連;噴淋塔、風機、過濾器、預熱器、催化氧化反應器由管道依次相連;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合格排放。
集水池內設置有液位計;pH調節槽設置有pH計;噴淋塔內部設有多孔支承板，多孔支承板上方堆積填料;預熱器與催化氧化反應器內的溫度控制器聯動;催化氧化反應器內設置催化金屬絲網;吸收塔內設置多孔支承板和填料;pH回調池內設pH計和攪拌機;缺氧池內設有攪拌機，并有碳源補充裝置;MBR池內設有供氣系統與膜過濾系統，由供氣系統提供氣源進行曝氣。
所述的噴淋塔內部的多孔支承板上方堆積填料為拉西爾環填料;
所述的pH調節槽內的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器內設置催化金屬絲網，催化金屬絲網材質為鉑絲、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回調池內設有pH控制器，與外部加藥泵相連，調節廢水pH使維持在6～7之間。
本發明的技術原理如下：
高氨氮廢水經升高pH，使水體中的氨氣在噴淋塔釋放出來，之后經過風機將氨氣送至預熱器加熱，使其達到反應溫度，然后在催化氧化反應器內，被空氣氧化生成氮氣、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，最終生成氮氣、硝酸鹽、亞硝酸鹽和銨鹽等，廢水再經pH回調，進入生化的缺氧化反硝化反應及MBR好氧池處理后達標排放。
本發明與其他產品相比具有下述優點：
1、可將高氨氮廢水處理至達標;
2、可適應不同氨氮濃度范圍的廢水，水質波動對系統影響小;
3、利用催化氧化反應過程產生的熱量對氨氣進行預熱，能耗低;
4、利用催化氧化產生的一氧化氮、二氧化氮、亞硝酸鹽與廢水中殘存的氨氮反應，達到以廢治廢的目的，節約處理成本;
5、利用催化氧化產生的多余熱量，促進廢水中氨的釋放;
6、利用催化氧化反應快速的特點，使氨氮快速硝化，節省生物硝化法所需要的大量基建投資。
