申请日2016.10.13
公开(公告)日2017.05.10
IPC分类号C02F1/28; C02F101/16
摘要
本发明涉及一种去除污水和污染水体中氨氮的反应器，包括：流化吸附组件：包括填料截留层和设置在截留层上方的流化吸附层，在截留层底部还接有进水口;沉降组件：设置在流化吸附层上，其内部带有用于过滤溢流出水的出水过滤单元，在沉降组件的顶部设有溢流出水口;再生组件：通过管路分别连接流化吸附层和进水口，并组成通循环再生液的再生回路，所述的再生组件包括通过管路连接的脱氮槽和循环再生液泵，其中，脱氮槽还连接截留层的进水口，循环再生液泵还连接流化吸附层，所述的脱氮槽内设有脱氮单元。与现有技术相比，本发明具有吸附去除氨氮效率高，再生方便快捷，再生效率高，设备简单，无二次污染问题等优点。
摘要附图
权利要求书
1.一种去除污水和污染水体中氨氮的反应器，其特征在于，包括：
流化吸附组件(10)：包括填料截留层(3)和设置在截留层(3)上方的流化吸附层(13)，在截留层(3)底部还接有进水口(2);
沉降组件(11)：设置在流化吸附层(13)上，其内部带有用于过滤溢流出水的出水过滤单元(4)，在沉降组件(11)的顶部设有溢流出水口(5);
再生组件(12)：通过管路分别连接流化吸附层(13)和进水口(2)，并组成通循环再生液的再生回路，所述的再生组件(12)包括通过管路连接的脱氮槽(6)和循环再生液泵(7)，其中，脱氮槽(6)还连接截留层(3)的进水口(2)，循环再生液泵(7)还连接流化吸附层(13)，所述的脱氮槽(6)内设有脱氮单元。
2.根据权利要求1所述的一种去除污水和污染水体中氨氮的反应器，其特征在于，所述的填料截留层(3)为沸石层。
3.根据权利要求1所述的一种去除污水和污染水体中氨氮的反应器，其特征在于，所述的沉降组件(11)包括从下到上依次设置的扩径层(14)和沉降层(15)，所述的扩径层(14)的底部连接流化吸附层(13)，所述的沉降层(15)内部设有出水过滤单元(4)，在沉降层(15)的顶部还设有溢流出水口(5)。
4.根据权利要求3所述的一种去除污水和污染水体中氨氮的反应器，其特征在于，所述的扩径层(14)的截面呈倒八字形，其上下两端分别圆滑连接沉降层(15)和流化吸附层(13)。
5.根据权利要求3所述的一种去除污水和污染水体中氨氮的反应器，其特征在于，所述的出水过滤单元(4)为过滤网。
6.根据权利要求5所述的一种去除污水和污染水体中氨氮的反应器，其特征在于，所述的过滤网的目数为200～500。
7.根据权利要求1所述的一种去除污水和污染水体中氨氮的反应器，其特征在于，所述的循环再生液为浓度6～15g/L的NaCl溶液。
8.根据权利要求1所述的一种去除污水和污染水体中氨氮的反应器，其特征在于，所述的脱氮单元为浸入脱氮槽(6)内循环再生液里的电解单元或设置在脱氮槽(6)顶部的次氯酸盐加料仓。
9.根据权利要求8所述的一种去除污水和污染水体中氨氮的反应器，其特征在于，所述的电解单元包括浸入脱氮槽(6)的循环再生液中的阴、阳极，其中，阳极为钛电极，阴极为镀二氧化铱的钛电极，阴阳极的间距为4-6cm。
10.根据权利要求8所述的一种去除污水和污染水体中氨氮的反应器，其特征在于，当脱氮单元为次氯酸盐加料仓时，每次脱氮处理时，投加的次氯酸盐满足脱氮槽(6)中Cl、N原子的摩尔比为1:1.5～2。
说明书
一种去除污水和污染水体中氨氮的反应器
技术领域
本发明涉及属于环境保护技术领域，尤其是涉及一种去除污水和污染水体中氨氮的反应器。
背景技术
根据2015年中国环境质量公报公布的数据显示，氨氮是全国530个重要省界断面的主要污染指标，也是地下饮用水水源地的主要超标指标。在全国七大水系中，氨氮是黄河、海河和辽河流域的主要污染指标。2015年全国废水氨氮排放总量为229.9万吨，其中直排海洋的氨氮总量为1.5万吨。氨氮排入水体既会消耗溶解氧，造成水体黑臭;又会成为水生植物尤其是藻类的营养物质来源，造成水体富营养化。此外，水中游离氨会对水生生物产生毒害，造成鱼类的大量死亡。因此，污水中氨氮排放量的削减和污染水体中氨氮浓度的控制对改善水体环境、维持生态系统平衡具有非常重要的意义。
近年来随着污水处理行业的快速发展，特别是“十二五”提出的氨氮总量减排10%的要求后，污水氨氮排放量得到了有效控制，许多城镇污水处理厂出水氨氮由《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)的二级排放标准(25mg/L)降低为一级B(15mg/L)或者一级A(8mg/L)。在污染水体修复中，其目标通常也是由中低浓度(<10mg/L)进一步降低至《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)中IV类(≤1.5mg/L)或III类(≤1.0mg/L)水体的要求。因此，中低浓度氨氮的深度处理是污水氨氮排放量进一步削减和污染水体修复中面临的共性问题。经二级处理后污水和污染水体通常具有水量大、氨氮浓度低、含有一定量有机物的特点，这需要寻求快速、高效的处理技术，并有效规避有机物对处理效果的干扰。
生物硝化是目前最具有实用性的氨氮处理技术，但受限于反应速率问题，很难适用于高水量、低浓度条件下的氨氮处理。化学氧化技术具有较高的反应速率，但又会受到有机物的干扰。比较而言，沸石由于具有良好的吸附和离子交换能力，对低浓度污水和污染水体中的氨氮均具有很好的去除效果，且受有机物干扰较小。然而，沸石吸附受限于传质速率，难以实现较短停留时间下的充分、快速吸附。因此，开发高传质速率的吸附反应器对沸石吸附技术在低浓度污水和污染水体中应用具有重要意义。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种去除污水和污染水体中氨氮的反应器。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种去除污水和污染水体中氨氮的反应器，包括：
流化吸附组件：包括填料截留层和设置在截留层上方的流化吸附层，在截留层底部还接有进水口;
沉降组件：设置在流化吸附层上，其内部带有用于过滤溢流出水的出水过滤单元，在沉降组件的顶部设有溢流出水口;
再生组件：通过管路分别连接流化吸附层和进水口，并组成通循环再生液的再生回路，所述的再生组件包括通过管路连接的脱氮槽和循环再生液泵，其中，脱氮槽还连接截留层的进水口，循环再生液泵还连接流化吸附层，所述的脱氮槽内设有脱氮单元。
所述的填料截留层为沸石层。所述的流化吸附层即是提供沸石颗粒实现流化状态后，体积膨胀所需的空腔。
所述的沉降组件包括从下到上依次设置的扩径层和沉降层，所述的扩径层的底部连接流化吸附层，所述的沉降层内部设有出水过滤单元，在沉降层的顶部还设有溢流出水口。
所述的扩径层的截面呈倒八字形，其上下两端分别圆滑连接沉降层和流化吸附层。
所述的出水过滤单元为过滤网。
所述的过滤网的目数为200～500。
所述的循环再生液为浓度6～15g/L的NaCl溶液。
所述的脱氮单元为浸入脱氮槽内循环再生液里的电解单元或设置在脱氮槽顶部的次氯酸盐加料仓。
所述的电解单元包括浸入脱氮槽的循环再生液中的阴、阳极，其中，阳极为钛电极，阴极为镀二氧化铱的钛电极，阴阳极的间距为4-6cm。
当脱氮单元为次氯酸盐加料仓时，每次脱氮处理时，投加的次氯酸盐满足脱氮槽中Cl、N原子的摩尔比为1:1.5～2。
本发明的反应力处理氨氮废水的具体步骤如下：
待处理水从反应器进水口进入流化吸附单元并自下而上流动，经过流化吸附层，待处理水中的氨氮被沸石充分吸附。
待处理水从流化吸附层顶部进入沉降单元的扩径层，待处理水的流速逐渐下降，当其进入沉降层时，流速低于沸石的临界流化速度，沸石由于自身重力开始沉降，上清液从溢流口溢出，未能沉降的小颗粒沸石被溢流出水口处的过滤组件截留。
运行一段时间，在反应器的处理效果不能达标后，停止待处理水的进入，将脱氮槽中的再生液打入反应器中，浸泡一段时间后，再打回脱氮槽，用加药或电解的方法去除再生液中从沸石上解吸出的氨氮。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
(1)由于反应器中截留层在流化状态下吸附氨氮的特点，传质充分，沸石的有效利用率高，吸附速率快，水力停留时间短，反应器体积小，设备结构简单，投资省，操作简单易于实现自动化;
(2)再生液浸泡已吸附沸石的方法属于固定床再生，此法所需的再生液体积较小，减少了设备投资和运行成本;
(3)体内再生、分开处理的设计既具备了体内再生方便快捷的优势，同时也能够在沸石不直接接触次氯酸钠等的情况下保持较好的处理效果，避免沸石结构被破坏，延长了沸石的使用寿命;
(4)利用电解NaCl产生NaClO的方法去除再生液中的氨氮，再生时通电制备NaClO，再生完NaClO又转化为NaCl，便于保存，克服了NaClO难以长期保存的困难，再生率高，运行管理方便，无二次污染问题。反应方程式如下：
电解NaCl：2NaCl+H2O=NaClO+NaCl+H2↑ (1)
再生时：3NaClO+2NH4+=N2↑+3H2O+3NaCl+2H+ (2)。