CN102863109A - 一种氨氮废水的处理方法及其处理装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种氨氮废水的处理方法及其处理装置，所述处理方法依次包括如下步骤：调节氨氮废水溶液、电化学反应、吹脱处理、折点加氯氧化处理、中和处理；所述电化学反应步骤中，电化学反应槽由离子交换膜分隔为阴极室和阳极室，所述阴极室内生成的废水溶液进行所述吹脱处理，所述阳极室内生成的废水溶液与所述吹脱处理后的废水溶液进行中和处理；所述吹脱处理与所述中和处理之间设置所述折点加氯氧化处理步骤。本发明提供的氨氮废水的处理方法及其处理装置，将电化学反应、吹脱处理、折点加氯氧化处理、中和处理有机结合，结构简单，工艺配合合理，降低了氨氮废水处理的运行成本，且氨氮去除效果好。

Description

一种氨氮废水的处理方法及其处理装置

技术领域

本发明涉及一种废水处理工艺，具体涉及一种氨氮废水的处理方法及其处理装置。

背景技术

随着现代工业的发展，工业生产中产生的工业废水对环境的影响越来越严重，其中很多行业产生并排放各种浓度的的含氨氮废水，如化肥、冶炼、化工、石化、制药、食品加工和垃圾处理等行业。大量氨氮废水直接排入水体，不仅引起水体富营养化，造成微生物大量繁殖，水体发黑发臭，而且将增加用水处理的难度和成本。鱼类在含氨氮超过200毫克每升的水中二十分钟就会死亡，饮用水中氨氮浓度超标将对人体产生长期慢性的危害。氨氮废水对环境的影响已经引起环保领域和社会各界的关注，近年来我国环保部门已经加强了对废水中氨氮浓度的检测和控制，国内对氨氮废水的处理方法已开展了很多研究，目前，氨氮废水的处理方法主要有生物处理方法、物理处理方法、化学处理方法。其中，生物处理方法主要适用于含有大量有机物的含氨氮废水，包括活性污泥法和人工湿地法，生物处理方法的缺点是流程长，反应器大，常需外加碳源，能耗大，成本高；物理处理方法包括吹脱、闪蒸、膜分离等，物理处理方法的缺点是能耗大，有二次污染，出水氨氮浓度仍偏高；化学处理方法包括离子交换、化学沉淀、电化学处理和折点加氯法等，化学处理方法的缺点是需用药剂量大，成本高，会产生有害气体。

现有技术中的各种氨氮废水的处理方法，分别针对不同的氨氮废水浓度，且每种处理方法工艺中，为达到较好的处理效果，处理工艺的能耗大、成本高。

发明内容

本发明的目的是克服以上缺点，提供一种氨氮废水的处理方法及其处理装置，使用该处理方法及其处理装置，处理氨氮废水工艺中大大降低了能耗，节约了成本，提高了处理效果。

本发明的技术方案是：

一种氨氮废水的处理方法，所述处理方法依次包括如下步骤：调节氨氮废水溶液、电化学反应、吹脱处理、折点加氯氧化处理、中和处理；

其中，所述调节氨氮废水溶液步骤中，向氨氮废水溶液中加入电解质，调节氨氮废水中氯离子与氨氮的浓度之比为2∶1-5∶1；

所述电化学反应步骤中，电化学反应槽由离子交换膜分隔为阴极室和阳极室，所述阴极室内生成的废水溶液进行所述吹脱处理，所述阳极室内生成的废水溶液与所述吹脱处理后的废水溶液进行中和处理；

所述吹脱处理与所述中和处理之间设置所述折点加氯氧化处理步骤，处理经吹脱处理后的阴极废水溶液。

进一步地，所述离子交换膜为阳离子型交换膜或阴离子型交换膜。

进一步地，所述阳极室内生成的废水溶液进行中和处理前先进行所述折点加氯氧化处理步骤。

更进一步地，所述折点加氯氧化处理步骤中的氧化剂为二氧化氯。

进一步地，所述阳极室内生成的气体作为所述折点加氯氧化处理步骤中的辅助氧化剂。

进一步地，所述氨氮废水溶液中加入的电解质为NaCl。

更进一步地，所述氨氮废水中氯离子与氨氮的浓度之比为4∶1。

一种氨氮废水的处理装置，所述处理装置包括依次管道连接的调节槽、电化学反应槽、吹脱塔、中和槽；

所述电化学反应槽内设置有离子交换膜，所述离子交换膜将电化学反应槽分为阳极室和阴极室；所述阴极室与所述吹脱塔之间设置第一阴极溶液输送管道；所述阳极室与所述中和槽之间设置有阳极溶液输送管道；

所述吹脱塔底部与所述中和槽之间设置有第二阴极溶液输送管道；

所述吹脱塔与所述中和槽之间设置有氧化剂加注装置，所述氧化剂加注装置与所述第二阴极溶液输送管道连通。

进一步地，所述阳极室上方设置有气体收集装置，所述气体收集装置与所述第二阴极溶液输送管道连通。

更近一步地，所述氧化加注装置与所述第二阴极溶液输送管道连接处为第一连接点，所述第二阴极溶液输送管道上设置有管道混合器，所述管道混合器设置在所述第一连接点与所述中和槽之间。

本发明提供的氨氮废水的处理方法及其处理装置，与现有技术相比，优点如下：

1、降低了处理氨氮废水工艺的能耗，节约了成本。本发明提供的氨氮废水的处理方法，包括调节氨氮废水溶液、电化学反应、吹脱处理、折点加氯氧化处理、中和处理工艺步骤；其中，调节氨氮废水溶液步骤中，向氨氮废水溶液中加入电解质，调节氨氮废水中氯离子与氨氮的浓度之比为2∶1-5∶1，溶液中加入氯离子，能提高电化学氧化反应中对氨氮的去除效果；电化学反应步骤中，电化学反应槽由离子交换膜分割为阴极室和阳极室，阴极室内生成的废水溶液进行吹脱处理，阳极室内生成的废水溶液与吹脱处理后的废水溶液进行中和处理；吹脱处理与中和处理之间设置折点加氯氧化处理步骤，处理经吹脱处理后的阴极废水溶液。

本发明提供的氨氮废水处理方法及处理装置中，在电化学反应槽内增加离子交换膜，使电化学反应槽分隔为阳极室和阴极室，离子交换膜使电化学反应槽内发生电渗析，使废水中的中性盐转化为相应的酸和碱，加快了电离反应的速度，大大节约了电化学反应的成本。

本发明提供的氨氮废水的处理方法，阴极室内氨氮络合物被电离，废水浓度升高，且溶液电离生成氢氧化钠，使阴极室内溶液的Ph值和温度升高，为吹脱工艺提供了良好的条件，降低了吹脱工艺中空气吹入的能耗，且该工艺减少了吹脱工艺的Ph值调节步骤，节约Ph值调节剂的用量，工艺处理成本降低。

阳极室内分解产生氢离子，溶液Ph值降低，阳极室内生成的废水溶液与吹脱处理后的废水溶液进行中和处理，与现有技术相比，减少了额外添加Ph值调节剂进行中和处理的步骤，合理利用了资源，降低了生产成本。

阳极室内发生电离反应，生成氯气，氯气和折点加氯氧化处理工艺中加入的二氧化氯组合，作为氧化剂，进一步氧化分解经吹脱处理后的废水溶液中的氨氮，使处理的废水达标排放。本发明的氨氮废水的处理方法，减少了作为氧化剂的二氧化氯的添加量，节约了成本。

本发明提供的氨氮废水的处理方法，将电化学反应、吹脱法、折点加氯氧化处理法结合，发挥了各个处理工艺的优势，各工艺相互联系、并互为补充，大大降低了能耗，节约了成本。

2、本发明提供的氨氮废水的处理方法，提高了处理效果。本发明提供的氨氮废水的处理方法，将电化学反应、吹脱法、折点加氯氧化处理法结合，电化学反应高效高效分解氧化部分废水溶液中的氨氮，阴极室内氨氮络合物被电离，废水浓度升高，且溶液电离生成氢氧化钠，使阴极室内溶液的Ph值和温度升高，溶液中氨氮转化为游离氨分子形态，增强了其活性和从液膜中脱出的分子动力，为吹脱工艺提供了良好的条件，增强了吹脱效果。

本发明提供的氨氮废水处理方法中，阳极室内生成的废水溶液进行中和处理前先进行折点加氯氧化处理步骤，进一步氧化阳极室内生成的废水溶液的氨氮，进一步提高废水中氨氮的处理效果，确保最终排放的废水达标排放。

本发明提供的氨氮废水的处理方法及其处理装置，适用于处理废水氨氮含量不大于500毫克/L，经处理后排放的污水氨氮含量小于15毫克/L，可实现达标排放。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明第一种实施方式的工艺流程图；

图2是本发明第二种实施方式的工艺流程图。

附图标记：1-调节槽，2-电化学反应槽，3-阳极室，4-阴极室，5-离子交换膜，6-吹脱塔，7-氧化剂加注装置，8-中和槽，9-管道混合器，10-均化槽，11-流量计，12-气体收集装置，13-阳极溶液输送管道，14-第一阴极溶液输送管道，15-第二阴极溶液输送管道。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

结合图1，一种氨氮废水的处理方法，依次包括如下步骤：调节氨氮废水溶液、电化学反应、吹脱处理、折点加氯氧化处理、中和处理；

其中，所述调节氨氮废水溶液步骤中，向氨氮废水溶液中加入电解质，调节氨氮废水中氯离子与氨氮的浓度之比为2∶1；

电化学反应步骤中，电化学反应槽2由离子交换膜5分隔为阴极室4和阳极室3，阴极室3内生成的废水溶液进行吹脱处理，阳极室3内生成的废水溶液与吹脱处理后的废水溶液进行中和处理；

吹脱处理与中和处理之间设置折点加氯氧化处理步骤，即进行吹脱处理后的阴极溶液先进行折点加氯氧化处理后再进行中和处理。

调节氨氮废水溶液步骤中，向调节槽1内注入氨氮废水溶液的同时，加入电解质，调节废水中氯离子与氨氮的浓度比，废水溶液中加入氯离子，能提高电化学氧化反应中对氨氮的去除效果；且随着氯离子浓度的增加，氨氮的去除率提高很明显。因此，可以调节氨氮废水中氯离子与氨氮的浓度之比为3∶1，4∶1或5∶1。优选地，氯离子与氨氮的浓度之比调节为4∶1，在此浓度的废水溶液中，氯离子在阳极被氧化后会引起一系列的反应，生成大量活性中间产物，如氯气、氧气、次氯酸或者次氯酸根等，这些物质均对氨氮有氧化作用。随着氯离子浓度的进一步增加，产生的活性氯化物没有完全用于氧化氨氮，降低了氧化氨氮的处理效果，因此，电解质的最佳投入量是氯离子与氨氮的浓度之比为4∶1。

电解质优选为NaCl，在加入氯离子的同时，可以使电化学反应中在阴极生成氢氧化钠，提高阴极溶液的Ph值。

在电化学反应槽2内增加离子交换膜5，使电化学反应槽分隔为阳极室3和阴极室4，离子交换膜5使电化学反应槽内发生电渗析，使废水中的中性盐转化为相应的酸和碱，加快了电离反应的速度，大大节约了电化学反应的成本。在电化学反应槽中，阴极室内氨氮络合物被电离，废水浓度升高，且溶液电离生成氢氧化钠，使阴极室内溶液的Ph值和温度升高，为吹脱工艺提供了良好的条件，降低了吹脱工艺中空气吹入的能耗，且该工艺减少了吹脱工艺的Ph值调节步骤，节约Ph值调节剂的用量，工艺处理成本降低。

阳极室内分解产生氢离子，溶液Ph值降低，阳极室内生成的废水溶液与吹脱处理后的废水溶液进行中和处理，与现有技术相比，减少了额外添加Ph值调节剂进行中和处理的步骤，合理利用了资源，降低了生产成本。

优选地，离子交换膜5为阳离子型交换膜或阴离子型交换膜，阳离子型交换膜或阴离子型交换膜可以对废水溶液中的阴阳离子进行有效隔离，加快电离速度。本实施例中，阳极材料优选为石墨，阴极材料有选为钛板。

在吹脱处理工艺中，阴极室生成的氨氮废水从底部进入吹脱塔内，溶液的流动方向与进行吹脱反应的空气的流动方向相反，形成对流，溶液与空气的接触面积大，吹脱效果好。优选地，废水溶液可由喷头喷出，增加了溶液与空气的接触面积，进一步改善吹脱效果。

折点加氯氧化处理步骤中的氧化剂为二氧化氯，二氧化氯加入到氧化剂加注装置7中，通过管道，与阴极产生的溶液混合，实现对经吹脱处理后的阴极溶液进行氧化，降低废水溶液中氨氮含量。

本实施例中，二氧化氯与经吹脱处理后的阴极废水溶液混合后，由管道混合器9将氧化后的废水溶液注入中和槽，管道混合器9可以使废水与二氧化氯快速混合，且加快二氧化氯对废水的氧化反应。

本实施例中，阳极室3内生成的气体作为折点加氯氧化处理步骤中的辅助氧化剂，电化学反应过程中，阳极生成氯气和氧气，氯气和二氧化氯一起作为氧化剂，对经吹脱处理后的氨氮废水进行氧化处理。本发明充分利用氨氮废水工艺中生成的产物，减少了氧化剂的加入量，节约成本；同时可以减少对电化学反应生成的有毒气体的处理工艺。

废水中氨氮浓度较低时，可以直接将阳极室内生成的气体单独作为氧化剂氧化经吹脱处理的废水溶液，最大限度降低二氧化氯的使用量。

经吹脱处理的阴极室内产生的废水溶液再次进行氧化后，与阳极室内产生的废水溶液进行中和处理，使经处理的后废水达标排放。为了保证中和反应完全，在处理过程中可根据测定Ph值，增加适当的Ph值调节剂，使废水溶液呈中性。中和处理后的废水溶液排入均化槽10，搅拌均匀后排出。

与本实施例提供的氨氮废水的处理方法相对应的废水处理装置，包括依次管道连接的调节槽1、电化学反应槽2、吹脱塔6、中和槽8；

电化学反应槽2内设置有离子交换膜5，离子交换膜5将电化学反应槽2分为阳极室3和阴极室4；阴极室4与吹脱塔6之间设置第一阴极溶液输送管道14；阳极室3与中和槽8之间设置有阳极溶液输送管道13；

吹脱塔6底部与中和槽8之间设置有第二阴极溶液输送管道15；

吹脱塔6与中和槽8之间设置有氧化剂加注装置7，氧化剂加注装置7与第二阴极溶液输送管道15连通。

本实施例提供的氨氮废水的处理装置，将电化学反应、吹脱处理、折点加氯氧化处理、中和处理有机结合，以电化学反应为主体，并融合了吹脱处理、折点加氯化法的优点，使本发明提供的氨氮废水处理方法能耗低、成本低，并且提高了氨氮的处理效果。

本实施例中，阳极室3上方设置有气体收集装置12，气体收集装置12与第二阴极溶液输送管道15连通，使阳极室内反应生成的氯气、氧气作为辅助氧化剂，提高废水溶液的氧化处理效果，同时减少氧化剂二氧化氯的添加量，节约成本。

本实施例中，氧化加注装置7与第二阴极溶液输送管道15连接处为第一连接点，第二阴极溶液输送管道15上设置有管道混合器9，管道混合器9设置在第一连接点与中和槽8之间，管道混合器设置在氧化剂添加程序之后，使废水与二氧化氯快速混合，且加快二氧化氯对废水的氧化反应。

本实施例中，第一阴极溶液输送管道14上设置有输送泵，用于输送阴极室内反应生成的废水溶液，第一阴极溶液输送管道14上优选地设置保温层，使经电解反应后升温的废水溶液直接进行吹脱反应，提高吹脱反应的效率。在吹脱塔内，第一阴极溶液输送管道14的端部优选设置有喷头，增加废水溶液与空气的接触面积，进一步提高吹脱处理的效率。

本实施例中，调节槽1与电化学反应槽2之间的连接管道上设置有流量计11，用于计量废水处理量，并根据加入的废水量，调节其他参数，可以有效地节约能耗和成本。

实施例2

结合图2，一种氨氮废水的处理方法，依次包括如下步骤：调节氨氮废水溶液、电化学反应、吹脱处理、折点加氯氧化处理、中和处理；

其中，所述调节氨氮废水溶液步骤中，向氨氮废水溶液中加入电解质，调节氨氮废水中氯离子与氨氮的浓度之比为4∶1；

电化学反应步骤中，电化学反应槽由离子交换膜分隔为阴极室和阳极室，阴极室内生成的废水溶液进行吹脱处理，阳极室内生成的废水溶液与吹脱处理后的废水溶液进行中和处理；离子交换膜优选为阳离子型交换膜或阴离子型交换膜；

吹脱处理与中和处理之间设置折点加氯氧化处理步骤，即进行吹脱处理后的阴极溶液先进行折点加氯氧化处理后再进行中和处理。

本实施例中，阳极室内生成的废水溶液进行中和处理前先进行折点加氯氧化处理步骤，进一步氧化阳极室内生成的废水溶液中的氨氮，提高氨氮的处理效果，即本实施例中，阴极室内生成的废水溶液与阳极室内生成的废水溶液分别进行折点加氯氧化处理后进行中和处理。

与本实施例中氨氮废水的处理方法对应的处理装置，包括依次管道连接的调节槽1、电化学反应槽2、吹脱塔6、中和槽8；

电化学反应槽2内设置有离子交换膜5，离子交换膜5将电化学反应槽2分为阳极室3和阴极室4；阴极室4与吹脱塔6之间设置第一阴极溶液输送管道14；阳极室3与中和槽8之间设置有阳极溶液输送管道13；

吹脱塔6底部与中和槽8之间设置有第二阴极溶液输送管道15；

吹脱塔6与中和槽8之间设置有氧化剂加注装置7，氧化剂加注装置7与第二阴极溶液输送管道15连通。

氧化加注装置7与第二阴极溶液输送管道15连接处为第一连接点，第二阴极溶液输送管道15上设置有管道混合器9，管道混合器9设置在第一连接点与中和槽8之间。

阳极溶液输送管道13与中和槽8之间同样设置有氧化剂加注装置7，用于氧化阳极室内生成的废水溶液中的氨氮，降低最终排出废水中氨氮的浓度。阳极溶液输送管道13与加注氧化剂的管道混合后也可以增加一个管道混合器，加快阳极室内生成的废水溶液中的氨氮的氧化速度。

同样，本实施例中，阳极室3上方设置有气体收集装置12，气体收集装置12与第二阴极溶液输送管道15连通；调节槽1与电化学反应槽2之间的连接管道上设置有流量计11；中和槽8之后设置有均化槽10，用于使中和后的废水溶液均匀化。

本发明提供的氨氮废水的处理方法及其处理装置，将电化学反应、吹脱处理、折点加氯氧化处理、中和处理有机结合，结构简单，工艺配合合理，降低了氨氮废水处理的运行成本，且氨氮去除效果好。本发明解决了传统方法中低浓度氨氮处理能耗高、运行成本高等问题。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的保护范围内所作的任何修改、等同替换等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种氨氮废水的处理方法，其特征在于，所述处理方法依次包括如下步骤：调节氨氮废水溶液、电化学反应、吹脱处理、折点加氯氧化处理、中和处理；

其中，所述调节氨氮废水溶液步骤中，向氨氮废水溶液中加入电解质，调节氨氮废水中氯离子与氨氮的浓度之比为2∶1-5∶1；

所述电化学反应步骤中，电化学反应槽由离子交换膜分隔为阴极室和阳极室，所述阴极室内生成的废水溶液进行所述吹脱处理，所述阳极室内生成的废水溶液与所述吹脱处理后的废水溶液进行中和处理；

所述吹脱处理与所述中和处理之间设置所述折点加氯氧化处理步骤，处理经吹脱处理后的阴极废水溶液。

2.根据权利要求1所述的氨氮废水的处理方法，其特征在于，所述离子交换膜为阳离子型交换膜或阴离子型交换膜。

3.根据权利要求2所述的氨氮废水的处理方法，其特征在于，所述阳极室内生成的废水溶液进行中和处理前先进行所述折点加氯氧化处理步骤。

4.根据权利要求1所述的氨氮废水的处理方法，其特征在于，所述折点加氯氧化处理步骤中的氧化剂为二氧化氯。

5.根据权利要求4所述的氨氮废水的处理方法，其特征在于，所述阳极室内生成的气体作为所述折点加氯氧化处理步骤中的辅助氧化剂。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的氨氮废水的处理方法，其特征在于，所述氨氮废水溶液中加入的电解质为NaCl。

7.根据权利要求6所述的氨氮废水的处理方法，其特征在于，所述氨氮废水中氯离子与氨氮的浓度之比为4∶1。

8.一种氨氮废水的处理装置，其特征在于，所述处理装置包括依次管道连接的调节槽、电化学反应槽、吹脱塔、中和槽；

所述电化学反应槽内设置有离子交换膜，所述离子交换膜将电化学反应槽分为阳极室和阴极室；所述阴极室与所述吹脱塔之间设置第一阴极溶液输送管道；所述阳极室与所述中和槽之间设置有阳极溶液输送管道；

所述吹脱塔底部与所述中和槽之间设置有第二阴极溶液输送管道；

所述吹脱塔与所述中和槽之间设置有氧化剂加注装置，所述氧化剂加注装置与所述第二阴极溶液输送管道连通。

9.根据权利要求8所述的氨氮废水处理装置，其特征在于，所述阳极室上方设置有气体收集装置，所述气体收集装置与所述第二阴极溶液输送管道连通。

10.根据权利要求8所述的氨氮废水处理装置，其特征在于，所述氧化加注装置与所述第二阴极溶液输送管道连接处为第一连接点，所述第二阴极溶液输送管道上设置有管道混合器，所述管道混合器设置在所述第一连接点与所述中和槽之间。

Images