[發(fā)明專利]一種超重力強化氨氮廢水處理的方法及其裝置

有效

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• 申請日: 2019-12-11
• 公開（公告）號: CN111039447B
• 公開（公告）日: 2022-06-10
• 發(fā)明（設計）人: 劉有智;焦緯洲;蒯平宇;任俊卿;丁鑫
• 申請（專利權(quán)）人: 中北大學;陽泉煤業(yè)（集團）有限責任公司
• 主分類號: C02F9/04
• 分類號: C02F9/04
• 代理公司: 太原晉科知識產(chǎn)權(quán)代理事務所(特殊普通合伙) 14110
• 代理人: 任林芳

本發(fā)明屬氨氮廢水治理的技術(shù)領(lǐng)域，提供一種超重力強化氨氮廢水處理的方法及其裝置。調(diào)節(jié)含有氨氮的廢水pH值為6?8，和次氯酸鈉溶液經(jīng)靜態(tài)混合器送至超重力旋轉(zhuǎn)填料床內(nèi)，將空氣送入超重力旋轉(zhuǎn)填料床，在超重力旋轉(zhuǎn)填料床的強化混合下兩溶液均勻混合反應，同時活性炭填料對一氯胺的去除和氯化反應起到促進作用；空氣與反應溶液逆向接觸，并發(fā)生質(zhì)量傳遞除去與活性炭反應產(chǎn)生的氨氣、混合溶液反應生成的一氯胺、氮氣，除氨后的廢水和含氮氣體從超重力旋轉(zhuǎn)填料床中排出；排出的氣體經(jīng)吸收液排入大氣中；廢水經(jīng)處理后達到排放標準直接排放。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于氨氮廢水治理的技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種超重力強化氨氮廢水處理的方法及其裝置。

背景技術(shù)

煉焦、煤氣、石油加工、金屬冶煉和合成橡膠等行業(yè)產(chǎn)生的工業(yè)廢水中含有大量的氨氮，如果不經(jīng)處理直接排放會引起氨氮污染，氨氮污染帶來的水體富營養(yǎng)化會嚴重影響人類和水生動植物的正常生活。

氨氮廢水的處理研究由來已久，也產(chǎn)生了物理法、化學法和生物法等多種處理方法。相較于其他氨氮廢水處理方法，折點氯化法是處理低濃度氨氮廢水的有效方法之一，它利用次氯酸鈉與氨氮廢水中的銨離子在中性條件下反應生成氮氣的原理，達到處理氨氮廢水的目的。其處理過程反應如下：

從上述方程式可以看出，次氯酸鈉加到氨氮廢水后先跟水反應生成具有氧化性的次氯酸。利用次氯酸根的氧化性將銨根離子氧化成一氯胺，然后次氯酸根將一氯胺氧化成氮氣逸出廢水，起到降低氨氮濃度的作用。但是從總反應方程式可以看出，隨著反應的進行氨氮廢水的pH將持續(xù)減小。而在pH較小的環(huán)境中將發(fā)生如下反應：

當pH＜7時二氯胺的生成量開始增加，pH在4.5-5.0時次氯酸根和銨根離子主要發(fā)生反應（5）生成二氯胺；而當pH＜4時，主要發(fā)生反應（6）產(chǎn)生大量三氯胺。因此在反應過程中采用吹脫法去除水中的一氯胺不僅促進反應（2）向正反應方向進行，而且避免了因pH發(fā)生變化產(chǎn)生二氯胺三氯胺引起二次污染。

空氣吹脫一般是在水處理的底部放有曝氣裝置，風機送來的空氣被分散成微小的氣泡，在廢水主體中形成氣液兩相，廢水中的揮發(fā)性污染物從液相轉(zhuǎn)移到氣相中，隨氣泡離開液相主體。根據(jù)氣液平衡理論，當液相中揮發(fā)性污染物濃度較高時，傳質(zhì)推動力大，有利于污染物從液相進入氣相。但當濃度降低到一定程度時，傳質(zhì)推動力變小，處理效率降低。同時傳統(tǒng)曝氣反應中的液體湍動程度低，造成液相深處污染物無法快速到達氣液相界面，傳質(zhì)效果差。傳統(tǒng)的單一曝氣吹脫裝置或者填料塔中氣液湍動程度低，氣液接觸面積較小，處理效果并不理想。因此加大氣液接觸面積、增強氣液湍動程度，從而提高廢水中污染物的吹脫去除率成為近年傳統(tǒng)吹脫法的研究熱點。吹脫法處理氨氮廢水都需要在pH值較高的水體環(huán)境下進行，工業(yè)上調(diào)節(jié)氨氮廢水pH值的方法是往廢水中投入石灰，而投入石灰?guī)淼拇罅渴矣倌嘈枰M一步處理，增加了氨氮廢水處理的成本而且還會造成輸送管道堵塞等問題。超重力旋轉(zhuǎn)填料床利用填料彎曲的孔道促使了液體表面的迅速更新，大大增加了液體的湍動。旋轉(zhuǎn)的填料將液體破碎成細小的液滴、液膜或液絲，其尺度都是在幾十微米數(shù)量級，相較于傳統(tǒng)的填料塔和單一曝氣吹脫裝置，大大增加了氣液接觸面積，質(zhì)量傳遞速率數(shù)倍于填料塔或者單一曝氣吹脫裝置。