[實用新型]一種采用光電化學技術去除水中氨氮的裝置

有效

• 申請號: 201520093314.0
• 申請日: 2015-02-10
• 公開（公告）號: CN204644026U
• 公開（公告）日: 2015-09-16
• 發明（設計）人: 于青;王輝;于航;范昊;劉光洲
• 申請（專利權）人: 青島雙瑞海洋環境工程股份有限公司
• 主分類號: C02F9/08
• 分類號: C02F9/08;C02F1/32
• 代理公司: 北京一格知識產權代理事務所(普通合伙) 11316
• 代理人: 滑春生;趙永偉

技術領域

本實用新型涉及環境工程領域的污水處理技術，具體是一種采用光電化學技術去除水中氨氮的裝置。

背景技術

隨著全球工業化的迅速發展及城市規模的不斷擴大，生活和生產過程中所排放出來的污染物對水體環境的污染日趨嚴重，其中不同來源的含氮化合物已成為水體環境的重要污染物之一。水中的氨氮主要來源于生活污水中含氮有機物的分解，焦化、合成氨等工業廢水，農田排水及自然界過程等。據統計，我國主要湖泊中因氮、磷污染而處于富營養化狀態的已占統計湖泊總量的56%之多。大量的氮化合物進入水體環境，造成水體質量惡化,影響漁業、農業和城鎮環境質量，進而影響人體健康。污水中氮以氨氮、有機氮、亞硝酸鹽氮以及硝酸鹽氮四種形式存在。污水中氨氮是微生物活動的產物，水中氨氮量的大小，是衡量水體污染程度的指標。

傳統的污水脫氮技術歸納起來可分為物化法和生物法，分別介紹如下。

（1）物化法污水脫氮技術，包括：

A.吹脫法：吹脫法主要用于廢水中氨氮的去除。其原理是將空氣或其他載氣通入水中，使氣體與廢水充分接觸，從而使廢水中的NH₃向氣相轉移，達到脫除水中氨氮的目的。在堿性條件下，用蒸汽氣提將廢水中氨氮轉化成游離氨氮被吹出，以去除廢水中NH3-N的方法也稱為蒸氨法。

該方法適宜于處理高濃度氨氮廢水，除氨效果穩定，操作簡單，但易造成二次污染，如在堿性條件下采用氨蒸法，則需消耗大量堿，生產成本高。

B.吸附法：利用吸附劑較大的比表面積和吸附能力或離子交換能力將體系內的氨氮牢牢地地吸附在吸附劑表面，通過吸附劑的脫附及再生，將水中的含氮污染物去除或回收利用。常用的吸附劑有活性炭、天然礦物、陶粒、離子交換樹脂等。

該方法綠色環保，材料來源廣，工藝簡單。但材料吸附容量有限，再生頻繁，再生裝置復雜，再生后的吸附劑吸附容量下降。

C.濕式催化氧化法：催化濕式氧化法是在一定的溫度、壓力下，在催化劑的作用下，以空氣或氧氣為氧化劑使污水中的含氮有機物分解成N₂，從而達到脫氮的目的。

該方法反應速度快，占地面積小，無二次污染，處理效率高。但需升溫加壓，處理成本高，對反應條件、設備等要求嚴格，催化劑價格昂貴。

D.折點加氯法：將足夠量的氯氣或次氯酸鈉投入到廢水中，達到某一點時，廢水中所含的游離氯含量較低，而氨氮含量趨向于零；當氯氣通入量超過該點時水中的游離氯含量上升，此點常稱為折點，在此狀態下的氯化稱為折點氯化，廢水中的氨氮被氧化成氮氣而被脫去。具體反應過程如下：

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該方法反應速度快，需要設備少，但液氯的安全使用和儲存要求高，處理成本也較高。若用次氯酸鈉或二氧化氯發生裝置代替液氯，盡管較為安全，運行費用可以有所下降，但裝置價格昂貴。

E.化學沉淀法：化學沉淀法的主要是通過向廢水中投加某種化學藥劑，使之與廢水中的含氮有機或無機物發生反應，形成難溶鹽沉淀下來，從而降低水中氮含量的方法。目前，研究最多的是向廢水中添加含有Mg²⁺和PO4^3-的藥劑。具體反應過程如下：

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該方法反應速度快、操作簡單，可自動化控制。但沉淀劑的用量較大，需對污水的pH進行調整。產生的污泥難處理。

F.催化反硝化：催化反硝化即以氫氣為還原劑，在金屬催化劑作用下，將硝酸鹽氮還原成對環境無害的氮氣的過程。因其具有反應速度快、不改變飲用水的原成分、不產生二次污染以及反應裝置結構簡單的優點而被認為是最有發展前景脫氮技術之一。

該方法清潔無二次污染，反應速度快，能適應不同反應條件，易于運行管理。但催化劑的活性和選擇性不易控制。

G.膜分離法：膜分離法的是利用天然或人工合成的具有選擇透過性的薄膜，以外界能量或化學位差為推動力實現各種組分分離的過程，用于廢水脫氮的膜分離法包括反滲透和電滲析兩種。分離用的膜具有選擇滲透性，常用的反滲透膜主要是醋酸酯膜。

該方法處理效率高，無相變、組件化、流程簡單、耗電低。但易出現膜污染，穩定性差、運行成本高，只能處理低濃度廢水，組分復雜廢水需要預處理。