CN115367904A - 一种循环可再生铵催化剂的水处理装置 - Google Patents

一种循环可再生铵催化剂的水处理装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及催化剂生产技术领域，尤其是涉及一种循环可再生铵催化剂的水处理装置，包括装有铵催化剂的过滤罐，过滤罐的底部通过废水回水管连通有氨氮废水池，过滤罐的罐体通过废水进水管与氨氮废水池连通；过滤罐的罐体上部分别通过管路连通有净水罐和清洗罐；过滤罐的底部通过给液管与再生液罐连通，过滤罐的上部通过第一再生液回液管与再生液罐连通，过滤罐的底部通过第二再生液回液管与再生液罐连通；再生液罐分别通过管路还连通有纯水桶、高锰酸钾溶液桶、钠盐混合液桶、氟化钠溶液桶、氯化钙溶液桶；通过循环可再生铵催化剂的水处理装置设计以解决现有技术中存在的化学催化剂逐渐失活、氨氮氧化产物无法长期稳定等问题。

Description

一种循环可再生铵催化剂的水处理装置
本发明涉及铵催化剂水处理技术领域，尤其是涉及一种循环可再生铵催化剂的水处理装置。
背景技术
目前自来水厂去除污染水中氨氮的技术方法多为折点加氯法、离子交换法、生物法。然而，折点加氯法加氯量大，成本高，且生成的消毒副产物增加了致癌风险；生物脱氮法除氨氮效果较好，但是易受到温度、pH 等外界环境的影响，条件要求较苛刻；离子交换法树脂用量大，且再生成本较高；传统的铵催化剂法中催化剂失效快，会产生更多固废产物。
因此，针对上述问题本发明急需提供一种循环可再生铵催化剂的水处理装置。
发明内容
本发明的目的在于提供一种循环可再生铵催化剂的水处理装置，通过循环可再生铵催化剂的水处理装置的设备设计以解决现有技术中存在的化学催化剂逐渐失活、氨氮氧化产物无法长期稳定等问题。
一种循环可再生铵催化剂的水处理装置，
包括装有铵催化剂的过滤罐，过滤罐的底部通过废水回水管连通有氨氮废水池，过滤罐的罐体通过废水进水管与氨氮废水池连通；过滤罐的罐体上部分别通过管路与净水罐和清洗罐连通；
还包括再生液罐，过滤罐的底部通过给液管与再生液罐连通，过滤罐的上部通过第一再生液回液管与再生液罐连通，过滤罐的底部还通过第二再生液回液管与再生液罐连通；
再生液罐还分别通过管路与纯水桶、高锰酸钾溶液桶、钠盐混合液桶、氟化钠溶液桶、氯化钙溶液桶连通。
优选地，给液管上安装有给液控制阀和给液泵；第一再生液回液管上安装有第一回液控制阀；第二再生液回液管上安装有第二回液控制阀；
再生液罐与纯水桶之间的管路上安装有第一电磁控制阀；再生液罐与高锰酸钾溶液桶之间的管路上安装有第二电磁控制阀；再生液罐与钠盐混合液桶之间的管路上安装有第三电磁控制阀；再生液罐与氟化钠溶液桶之间的管路上安装有第四电磁控制阀；再生液罐与氯化钙溶液桶之间的管路上安装有第五电磁控制阀；
再生液罐内安装有液位计、氟离子检测仪和钙离子检测仪；
还包括控制器，氨氮检测仪、液位计、氟离子检测仪、钙离子检测仪均与控制器电连接；给液控制阀、给液泵、第一回液控制阀、第二回液控制阀、第一电磁控制阀、第二电磁控制阀、第三电磁控制阀、第四电磁控制阀、第五电磁控制阀均与控制器电连接。
优选地，废水回水管上安装有回水控制阀，废水进水管上安装有进水控制阀和废水进水泵；过滤罐与净水罐之间的管路上安装有净水控制阀和氨氮检测仪；过滤罐与清洗罐之间的管路上安装有清洗控制阀；
氨氮检测仪与控制器电连接，回水控制阀、进水控制阀、废水进水泵、净水控制阀、清洗控制阀均与控制器电连接。
优选地，液位计、氟离子检测仪、钙离子检测仪伸入至再生液罐体内；再生液罐侧壁上连通有溢流管。
优选地，过滤罐底部还连通有曝气管，曝气管的另一端连通有曝气泵，曝气泵与控制器电连接。
过滤罐底部还连通有排水管，排水管上安装有排水控制阀，排水控制阀与控制器电连接。
优选地，第二回液控制阀为单向电磁控制阀。
优选地，过滤罐的材质为有机玻璃，过滤罐的直径20cm、高为180cm，侧壁厚度为2cm。
优选地，过滤罐内填充有铵催化剂颗粒和铵催化剂粉末中的至少一种。
优选地，过滤罐的侧壁上设有刻度线。
本发明提供的一种循环可再生铵催化剂的水处理装置与现有技术相比具有以下进步：
本发明提供的循环可再生铵催化剂的水处理装置，装置运行时能够实现对失效铵催化剂的再生，从而提高铵催化剂催化氧化活性，提高其氨氮降解效率，进而可以连续高效地去除氨氮，可降低成本，减少污泥产量，为水处理绿色可持续发展提供更好的条件，并且实现自动化控制、生产和铵催化剂再生。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明中所述循环可再生铵催化剂的水处理装置的结构示意图；
图2为本发明中所述循环可再生铵催化剂的水处理装置的电路图。
附图标记说明：
1、过滤罐，2、再生液罐，3、纯水桶，4、高锰酸钾溶液桶，5、钠盐混合液桶，6、氟化钠溶液桶，7、氯化钙溶液桶，8、净水罐， 9、清洗罐，10、氨氮废水池，11、净水控制阀，12、清洗控制阀， 13、第一回液控制阀，14、给液控制阀，15、第二回液控制阀，16、排水管，17、第一电磁控制阀，18、第二电磁控制阀，19、第三电磁控制阀，20第四电磁控制阀，21、第五电磁控制阀，22、进水控制阀，23、回水控制阀，24、控制器，25、第一再生液回液管，26、第二再生液回液管，27、给液管，28废水回水管，29、废水进水管， 30、溢流管，31、曝气管，32、曝气泵，33、氨氮检测仪，34、废水进水泵，35、给液泵。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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做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。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1、图2所示，本发明提供的循环可再生铵催化剂的水处理装置，
一种循环可再生铵催化剂的水处理装置，
包括装有铵催化剂的过滤罐1，过滤罐1的底部通过废水回水管28连通有氨氮废水池10，过滤罐1的罐体通过废水进水管29与氨氮废水池10连通；过滤罐1的罐体上部分别通过管路与净水罐8 和清洗罐9连通；
还包括再生液罐2，过滤罐1的底部通过给液管27与再生液罐 2连通，过滤罐1的上部通过第一再生液回液管25与再生液罐2连通，过滤罐1的底部还通过第二再生液回液管26与再生液罐2连通；
再生液罐2还分别通过管路与纯水桶3、高锰酸钾溶液桶4、钠盐混合液桶5、氟化钠溶液桶6、氯化钙溶液桶7连通。
过滤罐1用于过滤氨氮废水，净水罐8用于接收过滤后的净水，清洗罐9内装有水，主要用于喷淋过滤罐中的铵催化剂；再生液罐2用于盛装有再生液，氨氮废水池10用于盛装氨氮废水，高锰酸钾溶液桶4中盛装浓度为1g/L的KMnO4溶液，钠盐混合液桶5中盛装含磷、硼、硅元素各 5g/L的Na2HPO4、H3BO3、Na2SiO3·9H2O混合溶液，氟化钠溶液桶6内盛装含氟元素5000mg/L的NaF溶液，氯化钙溶液桶7内盛装含钙元素 10000mg/L的CaCl2溶液。
给液管27上安装有给液控制阀14和给液泵35；第一再生液回液管25上安装有第一回液控制阀13；第二再生液回液管26上安装有第二回液控制阀15；
再生液罐2与纯水桶3之间的管路上安装有第一电磁控制阀 17；再生液罐2与高锰酸钾溶液桶4之间的管路上安装有第二电磁控制阀18；再生液罐2与钠盐混合液桶5之间的管路上安装有第三电磁控制阀19；再生液罐2与氟化钠溶液桶6之间的管路上安装有第四电磁控制阀20；再生液罐2与氯化钙溶液桶7之间的管路上安装有第五电磁控制阀21；
再生液罐2内安装有液位计、氟离子检测仪和钙离子检测仪；
还包括控制器24，氨氮检测仪33、液位计、氟离子检测仪、钙离子检测仪均与控制器24电连接；给液控制阀14、给液泵35、第一回液控制阀13、第二回液控制阀15、第一电磁控制阀17、第二电磁控制阀18、第三电磁控制阀19、第四电磁控制阀20、第五电磁控制阀21均与控制器24电连接。
废水回水管28上安装有回水控制阀23，废水进水管29上安装有进水控制阀22和废水进水泵34；过滤罐1与净水罐8之间的管路上安装有净水控制阀11和氨氮检测仪33；过滤罐1与清洗罐9 之间的管路上安装有清洗控制阀12；
氨氮检测仪33与控制器24电连接，回水控制阀23、进水控制阀22、废水进水泵34、净水控制阀11、清洗控制阀12均与控制器 24电连接。
净水控制阀11用于排除过滤后的净水，氨氮检测仪33用于实时监测流出净水中的氨氮含量，并将信号及时传输至控制器24；清洗罐9中盛装有清洗过滤罐1的清洗液，通过控制清洗控制阀12可以将清洗液喷淋至过滤罐1中对其进行清洗；第一再生液回液管25用于从上端排出过滤罐1 中的再生液；第二再生液回液管26用于从下端自流排出过滤罐1中的再生液；再生液通过给液管27从过滤罐1的底部进入，并开始对过滤罐1 中的铵催化剂进行再生循环；回水控制阀23用于排出过滤罐1中的氨氮废水，进水控制阀22用于输入过滤罐1中的氨氮废水。
液位计、氟离子检测仪、钙离子检测仪伸入至再生液罐2体内；再生液罐2侧壁上连通有溢流管30。
过滤罐1底部还连通有曝气管31，曝气管31的另一端连通有曝气泵32，曝气泵32与控制器24电连接。
过滤罐1底部还连通有排水管16，排水管上安装有排水控制阀，排水控制阀与控制器24电连接。
第二回液控制阀15为单向电磁控制阀。
过滤罐1的材质为有机玻璃，过滤罐1的直径20cm、高为180cm，侧壁厚度为2cm。
过滤罐1内填充有铵催化剂颗粒和铵催化剂粉末中的至少一种，优选铵催化剂颗粒和铵催化剂粉末的混合物。
过滤罐1的侧壁上设有刻度线。
本实施例提供的循环可再生铵催化剂的水处理装置的工作过程包括:
S1.氨氮废水催化氧化阶段，在过滤罐1内填充5000g成型的铵催化剂颗粒，打开净水控制阀11、进水控制阀22、曝气泵32、氨氮检测仪33，开始进行氨氮废水催化氧化，氨氮废水中的氨氮浓度为20-200mg/L，过滤停留时间为1-2h，曝气泵32持续曝空气，空气进气量为0.5-2.5L/min，氨氮检测仪33实时检测过滤后的净水中氨氮含量，当氨氮含量大于1mg/L时，氨氮检测仪33报警，当氨氮含量超标时，氨氮检测仪33将信号传送至控制器24，控制器24通过电传输关闭净水控制阀11、进水控制阀22、曝气泵32；
打开回水控制阀23，将未过滤完全的氨氮废水排到氨氮废水池10中，排放完毕后，关闭回水控制阀23；
S2.铵催化剂再生阶段，经过S1和S2步骤后，铵催化剂脱铵后，进行铵催化剂复原或氧化，打开第一回液控制阀13和给液控制阀14，再生液罐2中的KMnO4再生液通过给液控制阀14进入到过滤罐1中，再通过第一回液控制阀13返回至再生液罐2，对铵催化剂进行动态循环浸泡2-4h，动态循环结束后，打开第二回液控制阀15，部分KMnO4再生液由于重力作用经第二回液控制阀15输送至再生液罐2中，至此，铵催化剂一次再生阶段结束，自动关闭第一回液控制阀13、给液控制阀14和第二回液控制阀15；
S3.清洗过滤罐阶段，打开清洗控制阀12和排水管16上的排水控制阀，进行过滤罐1内的铵催化剂的清洗工作，将残留在铵催化剂表面的 KMnO4再生液清洗进行清洗，定时清洗完毕后，关闭清洗控制阀12和排水管16上的排水控制阀。
S4.KMnO4再生液补液阶段，分别打开第一电磁控制阀17、第二电磁控制阀18、第三电磁控制阀19、第四电磁控制阀20、第五电磁控制阀21 通过管路输送纯水，高锰酸钾溶液，Na2HPO4、H3BO3、Na2SiO3·9H2O混合溶液，氟化钠溶液，氯化钙溶液至再生液罐2，此阶段液位计、氟离子检测仪、钙离子检测仪进行实时检测，并将信号传输至控制器24，控制器24及时控制第一电磁控制阀17、第二电磁控制阀18、第三电磁控制阀19、第四电磁控制阀20、第五电磁控制阀21，当液位超过100L时，通过溢流口30 流出多余液体。
在再生液罐2中的成分为50mg/L的KMnO4、含磷元素为2mg/L的 Na2HPO4、含硼元素为2mg/L的H3BO3、含硅元素为2mg/L的Na2SiO3·9H2O、含氟元素为5-10mg/L的NaF和含钙元素为40-100mg/L的CaCl2的混合溶液100L。
本发明提供的循环可再生铵催化剂的水处理装置，装置运行时能够实现对失效铵催化剂的再生，从而提高铵催化剂催化氧化活性，提高其氨氮降解效率，进而可以连续高效地去除氨氮，可降低成本，减少污泥产量，为水处理绿色可持续发展提供更好的条件，并且实现自动化控制、生产和铵催化剂再生。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种循环可再生铵催化剂的水处理装置，其特征在于：
包括装有铵催化剂的过滤罐(1)，过滤罐(1)的底部通过废水回水管(28)连通有氨氮废水池(10)，过滤罐(1)的罐体通过废水进水管(29)与氨氮废水池(10)连通；过滤罐(1)的罐体上部分别通过管路与净水罐(8)和清洗罐(9)连通；
还包括再生液罐(2)，过滤罐(1)的底部通过给液管(27)与再生液罐(2)连通，过滤罐(1)的上部通过第一再生液回液管(25)与再生液罐(2)连通，过滤罐(1)的底部还通过第二再生液回液管(26)与再生液罐(2)连通；
再生液罐(2)还分别通过管路与纯水桶(3)、高锰酸钾溶液桶(4)、钠盐混合液桶(5)、氟化钠溶液桶(6)、氯化钙溶液桶(7)连通。
2.根据权利要求1所述的循环可再生铵催化剂的水处理装置，其特征在于：
给液管(27)上安装有给液控制阀(14)和给液泵(35)；第一再生液回液管(25)上安装有第一回液控制阀(13)；第二再生液回液管(26)上安装有第二回液控制阀(15)；
再生液罐(2)与纯水桶(3)之间的管路上安装有第一电磁控制阀(17)；再生液罐(2)与高锰酸钾溶液桶(4)之间的管路上安装有第二电磁控制阀(18)；再生液罐(2)与钠盐混合液桶(5)之间的管路上安装有第三电磁控制阀(19)；再生液罐(2)与氟化钠溶液桶(6)之间的管路上安装有第四电磁控制阀(20)；再生液罐(2)与氯化钙溶液桶(7)之间的管路上安装有第五电磁控制阀(21)；
再生液罐(2)内安装有液位计、氟离子检测仪和钙离子检测仪；
还包括控制器(24)，氨氮检测仪(33)、液位计、氟离子检测仪、钙离子检测仪均与控制器(24)电连接；给液控制阀(14)、给液泵(35)、第一回液控制阀(13)、第二回液控制阀(15)、第一电磁控制阀(17)、第二电磁控制阀(18)、第三电磁控制阀(19)、第四电磁控制阀(20)、第五电磁控制阀(21)均与控制器(24)电连接。
3.根据权利要求2所述的循环可再生铵催化剂的水处理装置，其特征在于：废水回水管(28)上安装有回水控制阀(23)，废水进水管(29)上安装有进水控制阀(22)和废水进水泵(34)；过滤罐(1)与净水罐(8)之间的管路上安装有净水控制阀(11)和氨氮检测仪(33)；过滤罐(1)与清洗罐(9)之间的管路上设安装有清洗控制阀(12)；
氨氮检测仪(33)与控制器(24)电连接，回水控制阀(23)、进水控制阀(22)、废水进水泵(34)、净水控制阀(11)、清洗控制阀(12)均与控制器(24)电连接。
4.根据权利要求3所述的循环可再生铵催化剂的水处理装置，其特征在于：液位计、氟离子检测仪、钙离子检测仪伸入至再生液罐(2)体内；再生液罐(2)侧壁上连通有溢流管(30)。
5.根据权利要求4所述的循环可再生铵催化剂的水处理装置，其特征在于：过滤罐(1)底部还安装有曝气管(31)，曝气管(31)的另一端连通有曝气泵(32)，曝气泵(32)与控制器(24)电连接。
6.根据权利要求5所述的循环可再生铵催化剂的水处理装置，其特征在于：过滤罐(1)底部还连通有排水管(16)，排水管上安装有排水控制阀，排水控制阀与控制器(24)电连接。
7.根据权利要求6所述的循环可再生铵催化剂的水处理装置，其特征在于：第二回液控制阀(15)为单向电磁控制阀。
8.根据权利要求7所述的循环可再生铵催化剂的水处理装置，其特征在于：过滤罐(1)的材质为有机玻璃，过滤罐(1)的直径20cm、高为180cm，侧壁厚度为2cm。
9.根据权利要求8所述的循环可再生铵催化剂的水处理装置，其特征在于：过滤罐(1)内填充有铵催化剂颗粒和铵催化剂粉末中的至少一种。
10.根据权利要求9所述的循环可再生铵催化剂的水处理装置，其特征在于：过滤罐(1)的侧壁上安装有刻度线。
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