公布日：2023.09.05
申請日：2023.06.19
分類號：C02F9/00(2023.01)I;C02F1/44(2023.01)N;C02F1/66(2023.01)N;C02F1/42(2023.01)N;C02F101/16(2006.01)N
摘要
本發明涉及廢水處理領域，具體涉及一種基于滲析‑脫氮的廢水處理系統，包括原水池、堿液罐、酸液罐以及向堿液罐內補充強堿的堿液補充管，原水池和堿液罐之間設有道南滲析組件，原水池和道南滲析組件之間連接有第一管道；堿液罐和酸液罐之間設有滲透蒸餾組件，堿液罐、道南滲析組件和滲透蒸餾組件之間連接有第二管道，酸液罐和滲透蒸餾組件之間連接有第三管道；堿液罐中設有攪拌軸，攪拌軸上固定設有多個葉片，葉片位于堿液罐內部。本方案在向堿液罐中補充強堿溶液時，降低pH檢測計的檢測誤差，能夠將廢水中的氨氮富集后再回收利用，達到氨氮資源化的目的，并且降低了回收氨氮的成本，解決了次生產物二次污染的可能。
權利要求書
1.一種基于滲析-脫氮的廢水處理系統，其特征在于：包括原水池、堿液罐、酸液罐以及向堿液罐內補充強堿的堿液補充管，所述原水池和堿液罐之間設有道南滲析組件，原水池和道南滲析組件之間連接有第一管道；堿液罐和酸液罐之間設有滲透蒸餾組件，所述堿液罐、道南滲析組件和滲透蒸餾組件之間連接有第二管道，所述堿液罐中液體沿第二管道依次進入道南滲析組件和滲透蒸餾組件后又回到堿液罐中；所述酸液罐和滲透蒸餾組件之間連接有第三管道；所述第一管道、第二管道、第三管道上均設有泵；所述堿液罐內壁安裝有pH檢測計，所述堿液罐中設有攪拌軸，攪拌軸上固定設有多個葉片，所述葉片位于堿液罐內部，所述堿液罐的外側設有驅動攪拌軸轉動的驅動機構，驅動機構包括電機；所述攪拌軸的內部設有腔室，葉片的內部也設有腔室，所述葉片的腔室和攪拌軸上的腔室連通，所述葉片上設有出液孔；所述堿液補充管和攪拌軸的腔室連通；所述堿液罐的外壁固定連接有電磁鐵，電磁鐵圍繞堿液罐周向布置；葉片的出液孔的內壁傾斜設置，葉片的出液孔上插有堵塊，堵塊的形狀為圓臺形狀，堵塊插入到出液孔中，堵塊位于葉片中的一端為小端，堵塊位于葉片外側的一端為大端；堵塊的斜面和出液孔的內壁相匹配并滑動配合；所述葉片的外側固定連接桿架，堵塊的外側固定連接有滑動桿，滑動桿包括橫向部位和豎向部位，滑動桿的橫向部位滑動連接在桿架上；滑動桿遠離堵塊的一端固定連接有固定塊，固定塊和桿架之間連接有壓簧；所述堵塊端部為含有磁性的材質制成，電磁鐵和堵塊相互相對的面之間具有吸引力；基于滲析-脫氮的廢水處理系統還包括控制系統，控制系統的輸入端和pH檢測計電連接，控制系統的輸出端和電機、電磁鐵電連接；pH檢測計檢測的pH值信號傳遞給控制系統，控制系統根據pH值控制電機的轉速和電磁鐵的磁力大小。
2.根據權利要求1所述的一種基于滲析-脫氮的廢水處理系統，其特征在于：所述原水池上連接有集水池，所述原水池和集水池之間設有保安過濾器。
3.根據權利要求1所述的一種基于滲析-脫氮的廢水處理系統，其特征在于：還包括用于對道南滲析組件、滲透蒸餾組件進行清理的清水箱。
4.根據權利要求1所述的一種基于滲析-脫氮的廢水處理系統，其特征在于：所述堿液罐上連接有廢堿液外排泵，所述酸液罐上連接有硫酸銨外排泵。
5.根據權利要求1所述的一種基于滲析-脫氮的廢水處理系統，其特征在于：還包括堿液補充罐、酸液補充罐，所述堿液補充罐和堿液補充管連接，所述酸液補充罐和酸液罐連接。
6.根據權利要求1所述的一種基于滲析-脫氮的廢水處理系統，其特征在于：所述攪拌軸的側壁上設有連通孔，所述連通孔將葉片的腔室和攪拌軸的腔室連通。
7.根據權利要求1所述的一種基于滲析-脫氮的廢水處理系統，其特征在于：所述攪拌軸的頂部轉動連接有旋轉接頭，所述堿液補充管和旋轉接頭連接。
8.根據權利要求1所述的一種基于滲析-脫氮的廢水處理系統，其特征在于：所述第一管道、第二管道或者第三管道上安裝設有流量計。
9.根據權利要求1所述的一種基于滲析-脫氮的廢水處理系統，其特征在于：所述泵為計量泵。
發明內容
本發明意在提供一種基于滲析-脫氮的廢水處理系統，以設計一種低能耗、低成本的氨氮處理和回收的廢水處理系統。
為達到上述目的，本發明采用如下技術方案：一種基于滲析-脫氮的廢水處理系統，包括原水池、堿液罐、酸液罐以及向堿液罐內補充強堿的堿液補充管，原水池和堿液罐之間設有道南滲析組件，原水池和道南滲析組件之間連接有第一管道；堿液罐和酸液罐之間設有滲透蒸餾組件，堿液罐、道南滲析組件和滲透蒸餾組件之間連接有第二管道，堿液罐中液體沿第二管道依次進入道南滲析組件和滲透蒸餾組件后又回到堿液罐中；酸液罐和滲透蒸餾組件之間連接有第三管道；第一管道、第二管道和第三管道上均設有泵；堿液罐中設有攪拌軸，攪拌軸上固定設有多個葉片，葉片位于堿液罐內部，堿液罐的外側設有驅動攪拌軸轉動的驅動機構。
本方案的原理及優點是：原水池中的廢水通過第一管道進入到道南滲析組件中，堿液罐中的堿液溶液通過第二管道進入到道南滲析組件中，道南滲析組件中設有陽離子交換膜，廢水和堿液溶液分別位于陽離子交換膜的兩側，廢水中的銨離子與堿液溶液中的驅動離子在濃差作用下跨陽離子交換膜置換，銨離子與堿液溶液中的氫氧根離子發生反應生成氨氣。然后道南滲析組件中的氨氣沿第二管道進入到滲透蒸餾組件中，酸液罐中的酸液溶液通過第三管道進入到滲透蒸餾組件中，滲透蒸餾組件中設有透氣疏水膜，帶有氨氣的堿液溶液、酸液分別位于透氣疏水模的兩側，氨氣在透氣疏水膜兩側氣壓差的作用下跨透氣疏水膜與酸液進行混合，氨氣和酸液混合后通過第三管道進入到酸液罐中，氨氣和酸液混合后轉化成銨鹽，以便于后續進行回收利用。通過本系統，整個過程均在自然濃差驅動下進行，無需額外能源輸入，可將污水中氨氮持續削減，脫氮效率高，運行穩定，能夠同時實現廢水中氨氮的去除與回收,并且耦合工藝比單獨工藝的處理效率更佳。此外，系統中的驅動力均為濃差（壓差）驅動,無需外加能源,是一種低能耗、低成本的氨氮處理和回收系統。并且整個系統無需復雜的操作和管理,適用于無人管理模式和在偏遠地區運行。
本方案對氨氮進行回收的核心思路是在系統中加入一種DD-OD新技術，該技術基于膜分離強化不同形態氮素的遷移轉化過程，首先利用道南滲析零能耗從氨氮污水中富集氨氮，以降低后續處理的物耗，再通過滲透蒸餾零能耗將氨氮回收，同時滲透蒸餾可以提高道南滲析對氨氮的富集率，最終氮素以產品的形式再利用，體現出可持續發展的理念。通過該系統對廢水中的氨氮進行回收處理，降低了回收氨氮的成本，氨氮的回收率高、投資小，二次污染小。
另外，該系統中的堿液罐隨著不斷使用，堿液罐中的pH值會發生變化，因此需要補充強堿溶液以維持堿液罐中的堿性環境。為此發明人在堿液罐內壁安裝有pH檢測計，通過pH檢測計對堿液罐中的溶液的pH值進行檢測，當pH值低于一定值時，通過堿液補充管道向堿液罐中補充強堿。但是，強堿溶液補充的位置固定，當強堿溶液從堿液罐的一側補充入到堿液罐中后，強堿溶液不會立刻與堿液罐中的液體混合并分散開，強堿溶液緩慢在堿液罐中分散混合，從而使得pH檢測計對pH值檢測具有一定的延遲誤差，pH檢測計對pH值檢測不準，pH檢測計檢測值會低于實際值。而當pH檢測計檢測到pH值符合要求后，此時仍有一定量的強堿溶液已經加入到堿液罐中，從而會造成強堿溶液加入過量的現象。由于離子銨-氨氣在不同的pH值環境下分布不同，堿液罐中的堿液需要進入到道南滲析組件以及滲透蒸餾組件中發生反應，堿液罐中的pH值會影響兩個組件中的反應，因此堿液罐中pH值檢測、控制較為重要，堿液罐中的堿液pH值檢測不準確會影響整個系統對廢水中氨氮回收處理的效果。
故本方案中在向堿液罐中補充強堿溶液時，通過驅動機構驅動攪拌軸轉動，攪拌軸帶動葉片轉動，從而對堿液罐中的堿液進行攪拌，這樣實現了強堿溶液的邊加入邊攪拌邊混合，使得加入的強堿溶液能夠較快的在堿液罐中分散開，相比強堿溶液在堿液罐中自然緩慢分散，這樣堿液罐內壁的pH檢測計能夠較為快速的檢測到pH值的變化，減小了pH檢測計的檢測的延遲，減小了pH檢測計對pH值的檢測誤差，使得pH檢測計對pH值的檢測更加的精準，能夠對堿液罐中的pH值更加精準的控制，從而更容易精準的控制加入的強堿量。這樣能夠更為精準的控制堿液罐中堿液的pH值，使得離子銨-氨氣處于較為適宜的pH值環境下中，保證整個系統對廢水中氨氮回收處理的效果。
另外，即便在不補充強堿溶液時，攪拌軸也可處于持續轉動的狀態，因為堿液罐中的液體不斷的流向道南滲析組件以及滲透蒸餾組件中，道南滲析組件以及滲透蒸餾組件中也不斷有液體流回堿液罐中，這樣通過攪拌軸對堿液罐中流回的液體進行攪拌，能夠使得堿液罐中的液體持續處于混合攪動的狀態，從而保證了從堿液罐中進入到道南滲析組件以及滲透蒸餾組件的液體成分較為均勻，保證氨氮處理的效果。
優選的，作為一種改進，原水池上連接有集水池，原水池和集水池之間設有保安過濾器。由此，通過保安過濾器能夠對進入到原水池之前的液體進行過濾，去除水中雜質，避免對道南滲析組件、滲透蒸餾組件和整個系統造成損壞。
優選的，作為一種改進，還包括用于對道南滲析組件、滲透蒸餾組件進行清理的清水箱。由此，清水箱中盛裝清水，當兩個膜組件及整個系統需要清洗時，可使清水箱中的水進入到兩個膜組件中流動，從而對兩個膜組件和系統進行清洗使用。
優選的，作為一種改進，堿液罐上連接有廢堿液外排泵，酸液罐上連接有硫酸銨外排泵。由此，系統運行一定周期后，堿液罐和酸液罐中的液體需要相應的排出，因此通過分別打開廢堿液外排泵、硫酸銨外排泵的方式，可實現堿液罐或者酸液罐中的廢液排出。
優選的，作為一種改進，還包括堿液補充罐、酸液補充罐，堿液補充罐和堿液補充管連接，所述酸液補充罐和酸液罐連接。由此，堿液補充罐和酸液補充罐中分別裝有需要補充的堿液和酸液，當需要補充堿液或者酸液時，可將堿液補充罐或者酸液補充罐中的液體補充到相應的堿液罐或者酸液罐中。
優選的，作為一種改進，攪拌軸的內部設有腔室，葉片的內部也設有腔室，葉片的腔室和攪拌軸上的腔室連通，葉片上設有出液孔；堿液補充管和攪拌軸的腔室連通。
由此，在補充強堿溶液時，強堿溶液通過堿液補充管進入到攪拌軸的腔室中，強堿溶液進入到葉片的腔室中，并從不同的葉片的出液孔中流出，這樣加入到堿液罐中的強堿溶液從不同的葉片上流出，因此強堿溶液流出的位置不固定，強堿溶液是從攪拌軸的四周流出并向四周流動，從而更有利于強堿溶液和堿液罐中的液體的混合攪拌、分散，避免了強堿溶液加入的位置固定而不利于快速擴散，進而提高了pH檢測計的檢測的準確程度，減少了檢測的誤差。
優選的，作為一種改進，攪拌軸的側壁上設有連通孔，連通孔將葉片的腔室和攪拌軸的腔室連通。由此，通過連通孔實現了葉片的腔室和攪拌軸的腔室的連通。
優選的，作為一種改進，攪拌軸的頂部轉動連接有旋轉接頭，堿液補充管和旋轉接頭連接。由此，通過旋轉接頭，使得堿液補充管不會跟隨攪拌軸一同轉動，堿液補充管能夠處于靜止的狀態。
優選的，作為一種改進，第一管道、第二管道或者第三管道上安裝設有流量計。由此，通過流量計，能夠對第一管道、第二管道、第三管道上的液體流量進行檢測。
優選的，作為一種改進，泵為計量泵。計量泵可以在0-100%范圍內無級調節，用來輸送液體(特別是腐蝕性液體)一種特殊容積泵，因此計量泵可以對酸堿液體、廢水進行輸送，同時還可根據實際需求調節輸送量。
（發明人：孫通;李果;李明星;徐君;姚海軍）
