[發明專利]一種適用于高氨氮廢水的氨氮脫除方法及裝置

有效

• 申請號: 201711459713.4
• 申請日: 2017-12-28
• 公開（公告）號: CN108190989B
• 公開（公告）日: 2020-12-08
• 發明（設計）人: 吳曉暉;周濤;馬波;程兵;毛娟
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: C02F1/20
• 分類號: C02F1/20;C02F101/16
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 許恒恒;李智

1.一種適用于高氨氮廢水的氨氮脫除方法，其特征在于，該方法采用負壓抽真空的方式將高氨氮廢水中的氨氮以氨氣的形式抽吸出來，以此脫除該高氨氮廢水中的氨氮；該方法所采用的適用于高氨氮廢水的氨氮脫除裝置，包括三個串聯相連的脫氮柱，每個脫氮柱用于提供0.05-0.09Mpa的真空度，任意一個所述脫氮柱自上而下均包括布水系統(3)、填料層(4)、布氣系統(7)、以及放空管(8)，該脫氮柱分離待處理高氨氮廢水中的NH₄⁺，其中，所述布水系統(3)用于向該脫氮柱注入待處理高氨氮廢水，所述填料層(4)用于切割該脫氮柱內包含的待處理高氨氮廢水的液面，所述布氣系統(7)用于向該脫氮柱內通入氣體，所述放空管(8)位于該脫氮柱的底部；

這三個脫氮柱通過循環水泵系統(10，26，27)串聯相連形成循環回路，沿該回路中的液體流向，任意一個所述脫氮柱的下部通過循環水泵系統(10，26，27)與下一個所述脫氮柱的布水系統(3)相連；這三個脫氮柱的上部均與氣水分離器(5)相連，該氣水分離器(5)還與真空泵(6)相連，用于對這三個脫氮柱進行抽真空處理并進行氣液分離；

所述待處理高氨氮廢水中，氨氮的濃度以N元素計為500mg/L以上；

并且，所述填料層(4)所采用的填料為鮑爾環；該填料層(4)的高度H滿足：

其中，H為填料高度，單位為m；Q_L為廢水流量，單位為L/s；Q_g為進氣流量，單位為L/s；K_La為總傳質系數，單位為S^-1；m為亨利常數轉換系數，且m＝55.49RT/K_A；R為氣體常數；T為開爾文溫度，單位為K；K_A為亨利常數，單位為kPa；A為所述脫氮柱的斷面面積，單位為m²；c₁、c₂分別為液相中出柱與進柱的氨氣濃度，單位均為mol/L；ρ₂為氣相出柱的氨氣濃度，單位均為mol/L；

分別記這三個脫氮柱為第一脫氮柱、第二脫氮柱和第三脫氮柱，則所述第一脫氮柱的下部通過循環水泵系統(26)與所述第二脫氮柱的布水系統(3)相連，所述第二脫氮柱的下部通過循環水泵系統(27)與所述第三脫氮柱的布水系統(3)相連，所述第三脫氮柱的下部通過循環水泵系統(10)與所述第一脫氮柱的布水系統(3)相連；

該方法具體包括以下步驟：

(1)將待處理高氨氮廢水泵入第三脫氮柱中，使該第三脫氮柱中的液面上升；然后啟動循環水泵系統(10)，將該第三脫氮柱內的待處理高氨氮廢水泵入第一脫氮柱中，使該待處理高氨氮廢水在所述第一脫氮柱的布水系統的作用下均勻分布在填料上，呈膜狀下落；向所述第三脫氮柱泵入的所述待處理高氨氮廢水其pH值滿足8-10；

(2)接著，啟動循環水泵系統(26)，將經所述第一脫氮柱處理的高氨氮廢水作為待處理高氨氮廢水泵入第二脫氮柱中，使該待處理高氨氮廢水在所述第二脫氮柱的布水系統的作用下均勻分布在填料上，呈膜狀下落；

(3)然后，啟動循環水泵系統(27)，將經所述第二脫氮柱處理的高氨氮廢水作為待處理高氨氮廢水泵入第三脫氮柱中，使該待處理高氨氮廢水在所述第三脫氮柱的布水系統的作用下均勻分布在填料上，呈膜狀下落；

(4)調節所述循環水泵系統(10，26，27)內的流量，使高氨氮廢水在該第一脫氮柱、第二脫氮柱和第三脫氮柱之間穩定循環；

(5)啟動真空泵，使所述第一脫氮柱、所述第二脫氮柱和所述第三脫氮柱上部均形成負壓，待該適用于高氨氮廢水的氨氮脫除裝置中的高氨氮廢水重新循環穩定后，在高氨氮廢水循環的情況下，利用布氣系統分別向所述第一脫氮柱、所述第二脫氮柱和所述第三脫氮柱內輸入氣體，使位于所述第一脫氮柱、所述第二脫氮柱和所述第三脫氮柱內的高氨氮廢水液面表面處NH₃的分壓降低，使該高氨氮廢水中的氨氮將以NH₃形式逸出，從而降低高氨氮廢水中的氨氮含量；

所述步驟(5)中，所述啟動真空泵是將所述第一脫氮柱、所述第二脫氮柱和所述第三脫氮柱內的真空度抽至最低；所述布氣系統在利用時，則是通過調節該布氣系統的進氣量，使所述第一脫氮柱、所述第二脫氮柱和所述第三脫氮柱內的真空度滿足0.05-0.09Mpa。