公布日：2023.05.02
申请日：2023.01.09
分类号：C02F9/00(2023.01)I;C02F101/16(2006.01)N;C02F1/66(2023.01)N;C02F1/469(2023.01)N;C02F1/467(2023.01)N;C02F101/30(2006.01)N;C02F7/00(2006.01)N
摘要
本发明公开了一种高效脱除低盐废水中氨氮的处理系统及工艺，属于环境保护的废水处理技术领域，处理系统包括电催化氧化池、进水配水池、电渗析装置、浓水中间池和淡水中间池；其中电催化氧化池提供氨氮脱除反应场所，包括浓室、淡室第一格和淡室第二格。工艺步骤为：待处理低盐废水在进水配水池中调pH后，进入电渗析装置；电渗析所产浓水和极水混合并调节水质，随后进入电催化氧化池的浓室进行电催化氧化反应以脱除氨氮；脱氮浓水再与电渗析所产淡水混合反应，最终一并排出。该处理系统及工艺可低耗、高选择性脱除低盐废水中氨氮，单位质量氨氮脱除所需能耗较常规电催化氧化工艺节省30％以上，且处理出水对后续生化系统的负面影响更小。
权利要求书
1.一种高效脱除低盐废水中氨氮的处理系统，其特征在于，包括：电催化氧化池(1)、进水配水池(2)、电渗析装置(3)、浓水中间池(4)和淡水中间池(5)；电催化氧化池(1)提供氨氮脱除反应场所，电催化氧化池(1)包括浓室(10)、淡室第一格(13)和淡室第二格(29)；进水配水池(2)接纳待处理低盐废水，并通过泵和管道连接电渗析装置(3)的进水口；浓水中间池(4)接纳电渗析装置(3)产生的浓水和极水，并通过泵和管道连接电催化氧化池(1)；淡水中间池(5)接纳电渗析装置(3)产生的淡水，并通过泵和管道连接电催化氧化池(1)。
2.根据权利要求1所述的一种高效脱除低盐废水中氨氮的处理系统，其特征在于，浓室(10)位于淡室第一格(13)和淡室第二格(29)的中间，浓室(10)内设置有电催化极板组(9)，浓水中间池(4)与浓室(10)的浓室进水口(16)连接，浓室进水口(16)设置于浓室(10)上部，位置高于电催化极板组(9)顶端；淡水中间池(5)与淡室第一格(13)的第一格进水口(6)连接，第一格进水口(6)设置于淡室第一格(13)下部。
3.根据权利要求1所述的一种高效脱除低盐废水中氨氮的处理系统，其特征在于，浓室(10)还包括：浓室出水口(8)，浓室出水口(8)设置于浓室(10)下部，连通浓室(10)和淡室第一格(13)；浓室出气口一(17)，浓室出气口一(17)设置于浓室(10)上部，连接浓室(10)和出气管道一(14)；浓室出气口二(25)，浓室出气口二(25)设置于浓室(10)上部，连接浓室(10)和出气管道二(26)。
4.根据权利要求1所述的一种高效脱除低盐废水中氨氮的处理系统，其特征在于，浓室(10)还包括：压力计(20)，压力计(20)设置于浓室(10)顶部，用于监控浓室(10)内气体压力；液位计(21)，液位计(21)设置于浓室(10)内，用于监控浓室(10)内废水液位；机械搅拌装置(28)，机械搅拌装置(28)设置于浓室(10)内，用于搅动并混匀浓室(10)内废水。
5.根据权利要求3所述的一种高效脱除低盐废水中氨氮的处理系统，其特征在于，淡室第一格(13)还包括：曝气系统一(7)，曝气系统一(7)通过出气管道一(14)连接浓室出气口一(17)；第一格出水口(15)，第一格出水口(15)设置于淡室第一格(13)上部，通过管道连接淡室第二格(29)；第一格进气口(18)，第一格进气口(18)设置于淡室第一格(13)顶部，连通淡室第一格(13)和外界大气；第一格排气口(19)，第一格排气口(19)设置于淡室第一格(13)顶部，通过管道连接淡室第二格(29)。
6.根据权利要求5所述的一种高效脱除低盐废水中氨氮的处理系统，其特征在于，淡室第二格(29)还包括：曝气系统二(12)，曝气系统二(12)通过出气管道二(26)连接浓室出气口二(25)；第二格进水口(11)，第二格进水口(11)设置于淡室第二格(29)下部，第二格进水口(11)通过管道连接第一格出水口(15)；第二格出水口(27)，第二格出水口(27)设置于淡室第二格(29)上部；第二格进气口(22)，第二格进气口(22)设置于淡室第二格(29)顶部，第二格进气口(22)通过管道连接第一格排气口(19)；第二格排气口(24)，第二格排气口(24)设置于淡室第二格(29)顶部，通过管道连接引风机(23)，引出整个电催化氧化池(1)产生的废气至废气处理系统。
7.根据权利要求2所述的一种高效脱除低盐废水中氨氮的处理系统，其特征在于，电催化极板组(9)上阳极板设置为涂覆钌、铱、钽、铂中一种或多种材料的钛板，阳极板连接直流电源的正极；电催化极板组(9)上阴极板设置为钛板、铜板、不锈钢和石墨中的任意一种，阴极板连接直流电源的负极；极板上电流密度控制为100-800A/m2。
8.根据权利要求1所述的一种高效脱除低盐废水中氨氮的处理系统，其特征在于，待处理低盐废水中总含盐量低于1.5％，氯离子含量低于1.0％，氨氮含量为100-4000mg/L。
9.一种采用如权利要求1-8中任意一项所述的高效脱除低盐废水中氨氮的处理系统的工艺，其步骤为：S1：待处理低盐废水进入进水配水池(2)，通过投加盐酸或液碱调pH至4-6；S2：进水配水池(2)中已调pH的低盐废水进入电渗析装置(3)，在电渗析作用下产生淡水、浓水和极水，其中淡水排入淡水中间池(5)，浓水和极水混合排入浓水中间池(4)，并通过投加液碱调pH至7-10，若浓水中间池(4)中混合浓水的氯离子含量低于1.0％，则向其中补加一定量的氯化钠；S3：浓水中间池(4)中已调节水质的混合浓水进入电催化氧化池(1)的浓室(10)中进行电催化氧化反应，使氨氮得到有效脱除，再进入淡室第一格(13)，与来自淡水中间池(5)的淡水混匀并进行二级氧化反应，淡室第一格(13)中的混合废水排入淡室第二格(29)，进行三级氧化反应，最后经第二格出水口(27)排入后续处理系统。
发明内容
在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。
为至少部分地解决上述问题，本发明提供了一种高效脱除低盐废水中氨氮的处理系统及工艺，包括：
电催化氧化池、进水配水池、电渗析装置、浓水中间池和淡水中间池；电催化氧化池提供氨氮脱除反应场所，包括浓室、淡室第一格和淡室第二格；进水配水池接纳待处理低盐废水，并通过泵和管道连接电渗析装置的进水口；浓水中间池接纳电渗析装置产生的浓水和极水，并通过泵和管道连接电催化氧化池；淡水中间池接纳电渗析装置产生的淡水，并通过泵和管道连接电催化氧化池。
优选地，浓室位于淡室第一格和淡室第二格的中间，浓室内设置有电催化极板组，浓水中间池与浓室的浓室进水口连接，浓室进水口设置于浓室上部，位置高于电催化极板组顶端；淡水中间池与淡室第一格的第一格进水口连接，第一格进水口设置于淡室第一格下部。
优选地，浓室还包括：
浓室出水口，浓室出水口设置于浓室下部，连通浓室和淡室第一格；
浓室出气口一，浓室出气口一设置于浓室上部，连接浓室和出气管道一；
浓室出气口二，浓室出气口二设置于浓室上部，连接浓室和出气管道二。
优选地，浓室还包括：
压力计，压力计设置于浓室顶部，用于监控浓室内气体压力；
液位计，液位计设置于浓室内，用于监控浓室内废水液位；
机械搅拌装置，机械搅拌装置设置于浓室内，用于搅动并混匀浓室内废水。
优选地，淡室第一格还包括：
曝气系统一，曝气系统一通过出气管道一连接浓室出气口一；
第一格出水口，第一格出水口设置于淡室第一格上部，通过管道连接淡室第二格；
第一格进气口，第一格进气口设置于淡室第一格顶部，连通淡室第一格和外界大气；
第一格排气口，第一格排气口设置于淡室第一格顶部，通过管道连接淡室第二格。
优选地，淡室第二格还包括：
曝气系统二，曝气系统二通过出气管道二连接浓室出气口二；
第二格进水口，第二格进水口设置于淡室第二格下部，第二格进水口通过管道连接第一格出水口；
第二格出水口，第二格出水口设置于淡室第二格上部；
第二格进气口，第二格进气口设置于淡室第二格顶部，第二格进气口通过管道连接第一格排气口；
第二格排气口，第二格排气口设置于淡室第二格顶部，通过管道连接引风机，引出整个电催化氧化池产生的废气至废气处理系统。
优选地，电催化极板组上阳极板设置为涂覆钌、铱、钽、铂中一种或多种材料的钛板，阳极板连接直流电源的正极；电催化极板组上阴极板设置为钛板、铜板、不锈钢和石墨中的任意一种，阴极板连接直流电源的负极；极板上电流密度控制为100-800A/m2。
优选地，待处理低盐废水中总含盐量低于1.5％，氯离子含量低于1.0％，氨氮含量为100-4000mg/L。
优选地，一种采用所述高效脱除低盐废水中氨氮的处理系统的工艺，其步骤为：
S1：待处理低盐废水进入进水配水池，通过投加盐酸或液碱调pH至4-6；
S2：进水配水池中已调pH的低盐废水进入电渗析装置，在电渗析作用下产生淡水、浓水和极水，其中淡水排入淡水中间池，浓水和极水混合排入浓水中间池，并通过投加液碱调pH至7-10，若浓水中间池中混合浓水的氯离子含量低于1.0％，则向其中补加一定量的氯化钠；
S3：浓水中间池中已调节水质的混合浓水进入电催化氧化池的浓室中进行电催化氧化反应，使氨氮得到有效脱除，再进入淡室第一格，与来自淡水中间池的淡水混匀并进行二级氧化反应，淡室第一格中的混合废水排入淡室第二格，进行三级氧化反应，最后经第二格出水口排入后续处理系统。
相比现有技术，本发明至少包括以下有益效果：
本发明提供的一种高效脱除低盐废水中氨氮的处理系统及工艺，
(1)通过电渗析装置，使低盐废水中的无机盐和氨氮富集到浓水中，变电催化氧化极板组直接处理全部低盐废水为处理少部分浓水，处理废水盐分较高，所需电压大幅降低，且避免了废水过度产热积热，安全性更高；即便需要补加盐分，仅需在浓水中补加，综合补盐量更少，对后续生化工段影响较小。
(2)通过电渗析装置获得的浓水相比原低盐废水，其氨氮与有机物浓度比更高，有利于提升后续电催化氧化对氨氮的氧化脱除效率，脱氮选择性更高，处理时间可更短，整个系统脱除单位质量氨氮所需能耗较常规电催化氧化工艺节省30％以上。
(3)通过设置淡室第一格和淡室第二格，使废水由常规电催化氧化装置的完全混合态变为推流态，最终出水中余氯更低，可减轻余氯对后续生化工段造成的负面影响；通过出气管道将浓室产生的废气导入淡室废水中，使废气中残余的氯气与淡室废水中污染物发生二级和三级氧化反应，提升活性氧化物种的利用效率，降低废气处理系统的负担。
本发明所述的一种高效脱除低盐废水中氨氮的处理系统及工艺，本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
（发明人：刘自成;赵选英;杨峰;张洋阳;王文文）
