[發明專利]一種氨氮吸附去除與電解再生反應器及其使用方法

在審

• 申請號: 201810691209.5
• 申請日: 2018-06-28
• 公開（公告）號: CN108793322A
• 公開（公告）日: 2018-11-13
• 發明（設計）人: 周振;羌佳鑫;張偉;黃景;葉小芳;龐紅建;陳柳宇;鄭月;安瑩
• 申請（專利權）人: 上海電力學院
• 主分類號: C02F1/42
• 分類號: C02F1/42;C02F101/16
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 蔣亮珠

本發明涉及一種氨氮吸附去除與電解再生反應器及使用方法，包括吸附柱系統(1)、電解槽(5)，所述的電解槽(5)通過管道連接吸附柱系統(1)，并在該管道上設有再生液進水泵(6)、再生液進水閥門(7)，以及并聯的回流管(12)，含氨氮的廢水進入吸附柱系統(1)中，氨氮被吸附，飽和后，打開再生液進水泵(6)和再生液進水閥門(7)，將電解槽(5)中的再生液泵入吸附柱系統(1)，解吸吸附材料上吸附的氨氮，再生結束時，關閉再生液進水閥門(7)，再生液通過回流管(12)回流至電解槽(5)。與現有技術相比，本發明具有氨氮去除效率高、吸附材料再生率高、再生液儲存穩定性好、電極使用壽命長等優點。

技術領域

本發明屬于環境保護技術領域，涉及一種高效去除廢水中氨氮的系統及吸附材料再生、電解液循環使用的方法。

背景技術

氨氮是水相環境中氮的主要形態，是水體富營養化的主要污染物之一。據2016年《中國水資源公報》公布的數據顯示，在對全國23.5萬km的河流評價中，Ⅰ～Ⅲ類水河長占76.9％，劣Ⅴ類河長占9.8％；且Ⅰ～Ⅲ類、Ⅳ～Ⅴ類、劣Ⅴ類湖泊分別占總評價湖泊總數的23.7％、58.5％和17.5％，中營養湖泊占21.4％，富營養湖泊占78.6％，氨氮便是其主要污染項目之一。

“十二五”期間，我國將氨氮列為主要控制污染物之一。《“十三五”生態環境保護規劃》中提到要“大力整治城市黑臭水體”，而氨氮超標是造成黑臭水體的主要原因之一。在污水生物處理系統中，氨氮的硝化是污水處理廠脫氮的重要前提，硝化能力不足常常成為眾多污水處理廠脫氮的瓶頸，而在冬季低溫條件下出水氨氮上升是許多污水處理廠面臨的共性難題。因此，如何有效去除水體中氨氮是現階段污水處理領域的技術挑戰，尋求高效去除氨氮的方法已然成為水污染控制領域的重點。

目前，去除水體中氨氮的常用方法有吹脫法、催化氧化法、折點加氯法、化學沉淀法、生物法、吸附及離子交換法等。其中吹脫法主要用于對高濃度氨氮廢水的預處理，效率較高，但處理過程中需要通入大量蒸汽，能耗大，釋放出的氨氣會造成二次污染，且設備容易結垢。催化氧化法的核心則是催化劑的選用，若選用非貴金屬催化劑，在處理過程中易溶出造成二次污染，若選用貴金屬催化劑則存在成本過高和催化劑流失的問題。折點氯化法處理效果穩定，不受水溫影響，適用于較低濃度氨氮廢水的處理，但廢水中有機物和還原性無機物的存在會影響氨氮去除效果。化學沉淀法操作簡單，但僅適用于高濃度氨氮廢水，且存在氮磷去除量不平衡、需調節pH值等問題，這也限制了其實際應用。生物法處理氨氮廢水效果穩定、費用較低，但受溫度影響較大，低溫情況下處理效率很低。由于吸附材料對氨氮具有很高的吸附性能和離子交換性能，且在我國分布廣、儲量大、成本低廉，所以在處理氨氮廢水中日益受到重視。

雖然吸附與離子交換工藝簡單、操作方便、對氨氮有較好的去除效果，但吸附容量限制了其去除效果，且只是氨氮的富集而非轉化為無污染物質。氨氮吸附材料的解吸再生方法包括物理、化學和生物方法再生。物理焙燒法是將飽和吸附的吸附劑高溫處理，將吸附質轉化為氣體或者強揮發性物質，從而恢復吸附劑的吸附容量，但有研究者發現“熱改性法不能顯著提高沸石的氨氮吸附容量，相反高溫會破壞其結構”(環境化學，2016，35(5):1058-1066)。化學再生法效果顯著、用時短，但是產生的再生液也必須處理，否則會造成二次污染，并且沒有很好的解決NaClO等藥劑存儲問題。生物方法再生利用微生物對吸附質的降解作用實現吸附劑的脫附再生，但此方法再生速率慢、效率低，且微生物活性受溫度影響較大。關于吸附材料的無污染有效再生一直未得到更有效的解決，成為其更廣泛使用的限制因素。

另外，有專利(CN 105314704A)提出了一種利用鈉改沸石吸附氨氮結合氯化鈉電解水進行再生的處理方法，有效地去除氨氮并完成再生，然而該方法未考慮多次再生后鈣離子對再生的影響、再生液過度酸化及電極腐蝕問題，仍會存在二次污染，且吸附床裝置較為復雜，操作步驟繁瑣、費時。

發明內容