氨氮污水處理設(shè)備的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種氨氮污水處理設(shè)備，包括依次連接的混合罐(1)、脫氨反應(yīng)器(2)、冷凝器(3)和液氨儲存罐(4)，混合罐(1)上設(shè)有污水入口，混合罐(1)還與添加劑存儲罐(5)連接，脫氨反應(yīng)器(2)包括支架(211)、反應(yīng)池(210)、微波發(fā)射管(208)和氨氣收集罩(209)，反應(yīng)池(210)固定在支架(211)上，微波發(fā)射管(208)和氨氣收集罩(209)位于反應(yīng)池(210)上方，氨氣收集罩(209)的頂部設(shè)有氨氣出氣口(205)和抽風(fēng)機(206)。本實用新型利用微波對極性分子的熱效應(yīng)能夠?qū)⑷芙庠谒械陌彼园睔獾男问椒纸獬鰜?，從而降低污水中的氨氮濃度，達到處理排放的目的，而分解出來的氨氣又能夠被重新利用，符合可持續(xù)發(fā)展的要求。
【專利說明】氨氮污水處理設(shè)備
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型涉及污水處理設(shè)備，更具體地說，涉及一種高濃度氨氮污水處理設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展，工業(yè)廢水帶來的環(huán)境問題日益嚴(yán)峻，特別是氨氮廢水， 如何有效的處理這些氨氮廢水，在保證工業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)上營造良好的生存環(huán)境成為當(dāng)務(wù)之 急。2008年的統(tǒng)計資料表明全國廢水排放總量571. 7億噸，工業(yè)廢水排放量約241. 7億噸， 占廢水排放總量的42. 3%;生活污水排放量330. 0億噸，占廢水排放總量的57. 7%;全國廢 水總氨氮排放量127萬噸，其中工業(yè)廢水氨氮排放量29. 7萬噸，生活污水氨氮排放量97. 3 萬噸。這嚴(yán)重污染了我國水體。工業(yè)氨氮廢水排放中：焦化行業(yè)約2. 6億噸，化肥化工行業(yè) 約15億噸，印染行業(yè)約占3億噸，造紙行業(yè)約占2億噸，稀土行業(yè)約占1. 4億噸。
[0003] NH3是生物生長不可缺少的營養(yǎng)物質(zhì)，但污水中過量的NH3可使水中營養(yǎng)物質(zhì)富 集，引起藻類及其他浮游生物迅速繁殖、水體溶解氧量下降，水質(zhì)惡化，造成魚類或其他生 物大量死亡，工業(yè)廢水中大量的氨氮污染物需經(jīng)過進一步的處理才能夠進行安全排放。
[0004] 氨氮是多種工業(yè)廢水的主要成分，氨氮的去除一直是非常棘手的全球性難題。傳 統(tǒng)上對高濃度氨氮工業(yè)廢水（氨氮濃度大于l〇〇〇mg/L)采用調(diào)節(jié)pH值、利用高溫蒸汽進行 吹脫等方法去除氨氮，但都存在能耗大、處理成本高、出水還需要二次處理才能達標(biāo)排放等 問題。
[0005] 目前國內(nèi)多采用蒸餾工藝除去廢水中的氨，隨著技術(shù)的發(fā)展還有導(dǎo)熱油加熱間接 蒸氨、管式爐加熱間接蒸氨、蒸汽加熱再沸器蒸氨等氨工藝，但這些氨水處理工藝大多能耗 高，設(shè)備復(fù)雜，占地規(guī)模龐大等缺點。
[0006] 采用水蒸汽直接蒸氨的蒸汽消耗量大，增加了外排廢水量。導(dǎo)熱油加熱間接蒸氨 工藝的工藝相對較為復(fù)雜，建設(shè)投資大。導(dǎo)熱油在250°C條件下長期運行易造成導(dǎo)熱油變質(zhì) 問題，少量裂解氣排入大氣也會對環(huán)境造成污染，通常一年需要更換一次新的導(dǎo)熱油，目前 導(dǎo)熱油價格約8000-9000元/T，增加了成本。煤氣消耗量大，約25-33m 3/噸氨水。管式爐 加熱間接蒸氨工藝在原有水蒸汽直接蒸氨系統(tǒng)上需要增加一套管式爐和一臺氨水循環(huán)泵， 工藝相對較為復(fù)雜需消耗燃料，對管式爐爐管材質(zhì)有一定要求，同時管式爐是明火設(shè)備，要 求與易燃易爆區(qū)域的安全距離較大，否則該工藝存在安全隱患。水蒸汽加熱間接蒸氨工藝 采用水蒸汽通過蒸氨塔底廢氨水再沸器間接加熱作為蒸氨能源熱源，蒸汽必須保證足夠的 壓力，氣源充足且穩(wěn)定，需增設(shè)再沸器和循環(huán)泵系統(tǒng)，電耗高但不增加廢水量。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0007] 本實用新型要解決的技術(shù)問題在于，提供一種能耗低、處理成本低的氨氮污水處 理設(shè)備。
[0008] 本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：構(gòu)造一種氨氮污水處理設(shè)備， 包括依次連接的混合罐、脫氨反應(yīng)器、冷凝器和液氨儲存罐，所述混合罐上設(shè)有污水入口， 所述混合罐還與添加劑存儲罐連接，所述脫氨反應(yīng)器包括支架、反應(yīng)池、微波發(fā)射管和氨氣 收集罩，所述反應(yīng)池固定在支架上，所述反應(yīng)池通過連接管與所述混合罐連接，所述微波發(fā) 射管和氨氣收集罩位于反應(yīng)池上方，所述氨氣收集罩的頂部設(shè)有氨氣出氣口和抽風(fēng)機。
[0009] 上述方案中，所述連接管上設(shè)有第一閥門、水泵和流量計。
[0010] 上述方案中，所述反應(yīng)池的下方設(shè)有檢測支管，所述檢測支管上設(shè)有第二閥門和 氨氣濃度檢測器。
[0011] 上述方案中，所述氨氣收集罩的頂部設(shè)有壓力表和溫度傳感器。
[0012] 上述方案中，所述反應(yīng)池內(nèi)設(shè)有多個間隔錯位設(shè)置的隔板，所述隔板使所述反應(yīng) 池內(nèi)形成"蛇形"的流動通道。
[0013] 上述方案中，所述反應(yīng)池上設(shè)有進水管和出水管，所述出水管的直徑大于進水管 的直徑。
[0014] 上述方案中，所述反應(yīng)池外側(cè)設(shè)有殼體，所述殼體上設(shè)有觀察窗。
[0015] 實施本實用新型的氨氮污水處理設(shè)備，具有以下有益效果：
[0016] 1、添加劑存儲罐中的添加劑對污水進行pH調(diào)節(jié)和加藥催化處理，通過預(yù)處理后 的污水進入反應(yīng)器中進行微波處理，產(chǎn)生的氨氣冷凝后通過液氨儲存罐進行回收，處理后 的低濃度污水通過檢測合格后進行標(biāo)準(zhǔn)排放，余熱進行再利用，提高效率，節(jié)能環(huán)保。
[0017] 2、本實用新型利用微波對極性分子的熱效應(yīng)能夠?qū)⑷芙庠谒械陌彼园睔獾?形式分解出來，從而降低污水中的氨氮濃度，達到處理排放的目的，而分解出來的氨氣又能 夠被重新利用，變廢為寶，符合可持續(xù)發(fā)展的要求。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018] 下面將結(jié)合附圖及實施例對本實用新型作進一步說明，附圖中：
[0019] 圖1是本實用新型氨氮污水處理設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020] 圖2是脫氨反應(yīng)器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021] 圖3是反應(yīng)池的俯視圖；
[0022] 圖4是圖3的左視圖；
[0023] 圖5是脫氨反應(yīng)器的外部結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024] 圖6是圖5的左視圖。
【具體實施方式】
[0025] 為了對本實用新型的技術(shù)特征、目的和效果有更加清楚的理解，現(xiàn)對照附圖詳細 說明本實用新型的【具體實施方式】。
[0026] 如圖1-圖6所示，本實用新型的氨氮污水處理設(shè)備包括依次連接的混合罐1、脫氨 反應(yīng)器2、冷凝器3和液氨儲存罐4,混合罐1上設(shè)有污水入口，混合罐1還與添加劑存儲罐 5連接。
[0027] 工業(yè)污水種類繁多，根據(jù)種類的不同污水的主要成分也不盡相同，因此，在對工業(yè) 污水進行微波處理的之前，還需對污水進行前期的預(yù)處理，首先要進行過濾處理去除污水 中的固體雜質(zhì)，避免管道堵塞和提高微波處理效率。為了滿足微波處理的工藝條件，添加劑 存儲罐5中的添加劑對污水進行pH調(diào)節(jié)和加藥催化處理。pH調(diào)節(jié)和加藥催化處理均為現(xiàn) 有技術(shù)，在此不再贅述。通過預(yù)處理后的污水進入反應(yīng)器中進行微波處理，產(chǎn)生的氨氣冷凝 后通過液氨儲存罐4進行回收，處理后的低濃度污水通過檢測合格后進行標(biāo)準(zhǔn)排放，余熱 進行再利用，提高效率，節(jié)能環(huán)保。
[0028] 脫氨反應(yīng)器2包括支架211、反應(yīng)池210、微波發(fā)射管208和氨氣收集罩209。支架 211主要起支撐的作用，反應(yīng)池210固定在支架211上，反應(yīng)池210通過連接管與混合罐1 連接，微波發(fā)射管208和氨氣收集罩209位于反應(yīng)池210上方，氨氣收集罩209的頂部設(shè)有 氨氣出氣口 205和抽風(fēng)機206。混合罐1中的污水進入反應(yīng)池210內(nèi)在微波照射下，分離出 氨氣。
[0029] 微波是一種高頻電磁波，其頻率范圍約在300MHz與300GMZ之間（相應(yīng)的波長為 100?0. 01cm)，它具有波粒二象性以及波的四大基本特性，即波動性、高頻性、熱特性和非 熱特性。本實施例中，微波發(fā)射管208的微波發(fā)射頻率f = 2450MHZ。對于極性分子，微波 表現(xiàn)出明顯的熱特性，對于非極性分子由于其介電常數(shù)小，對微波的吸收能力弱，微波熱特 性不明顯，當(dāng)被加熱物質(zhì)處于微波場中時，其極性分子將隨微波頻率以每秒幾十億次的高 頻來回擺動，迅速產(chǎn)生大量的熱能，這種只有極性物質(zhì)才能吸收微波能轉(zhuǎn)化為熱能就是微 波加熱的選擇性加熱原理。微波加熱分離氨氣的關(guān)鍵技術(shù)在于利用氨對電磁波的吸收原 理，實現(xiàn)電磁能--熱能之間的轉(zhuǎn)換，促進氨水受熱分解過程的進行，將氨水中的氨以氣態(tài) 的形式解析出來，微波加熱的熱轉(zhuǎn)換效率可達到95%以上，能夠提高能量的利用率。
[0030] 氨是極性分子，水也是極性分子，因此氨氣極易溶于水，在水中能夠以700:1的體 積比以化合態(tài)的形式溶于水，反應(yīng)的方程式為：
[0031] ΝΗ3+Η20 - ΝΗ40Η
[0032] 該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，因此提供一定熱量能夠促進反應(yīng)的正向進行，使ΝΗ40Η解析成 NH3，解析程度由提供的能量大小和氣液界面NH3的分壓而定，不斷提供能量或降低氣液界 面nh 3的分壓都能強化nh4oh解析成nh3。研究表明在一定真空條件下微波反應(yīng)器中的nh 4oh 經(jīng)過微波照射后98%以上的NH3能夠被解析進入氣相，冷凝后可成為濃度約為16%的濃氨 水進行回收再利用。在某一具體實施例中，以高濃度焦化廢水為處理原料，其氨氮濃度為 1350mg/L，通過本實用新型設(shè)備進行后續(xù)處理后，氨氮濃度降到200mg/L以下。
[0033] 進一步的，連接管上設(shè)有第一閥門201、水泵202和流量計203。反應(yīng)池210的下 方設(shè)有檢測支管，檢測支管上設(shè)有第二閥門212和氨氣濃度檢測器213。氨氣收集罩209的 頂部設(shè)有壓力表204和溫度傳感器207。微波波導(dǎo)管發(fā)射微波提供波源，溫度傳感器207和 壓力傳感器用于測試反應(yīng)池210內(nèi)污水的加熱溫度以及反應(yīng)器內(nèi)腔的氣體壓力，進行狀態(tài) 監(jiān)控。
[0034] 進一步的，處理廢水在反應(yīng)池210中的水力停留時間t = 5min，廢水的流量為2L/ min，為了保證廢水在反應(yīng)池210流動過程中接受微波照射的均勻性，需進行減緩水流速度 以及其在流動過程中的均勻分布的設(shè)計，故在反應(yīng)池210內(nèi)設(shè)有多個間隔錯位設(shè)置的隔板 214使反應(yīng)池210內(nèi)形成"蛇形"的流動通道引導(dǎo)水流，以此保證水流速度和流動的均勻性。 反應(yīng)池210和擋板的材質(zhì)均采用塑料泡沫板，在滿足承載和使用條件下降低成本。
[0035] 進一步的，反應(yīng)池210上設(shè)有進水管215和出水管216,出水管216的直徑大于進 水管215的直徑，在必要的時候可保證快速出水。反應(yīng)池210底板下部增加支腳，采用這樣 的架空設(shè)計利于排水管的引出與廢水排出。反應(yīng)池210外部設(shè)置殼體217,殼體217的材質(zhì) 為不銹鋼鋼板，能夠有效阻擋微波泄漏。殼體217上安裝觀察窗218和安全門。
[0036] 本實用新型利用物質(zhì)對電磁波的吸收原理，可實現(xiàn)電磁能--熱能之間的轉(zhuǎn)換。 既是直接加熱，又不增加新的廢水，微波加熱的熱轉(zhuǎn)換效率高，在95%以上，而蒸汽加熱為 15%以上，紅外加熱為50%以上。利用微波對極性分子的熱效應(yīng)能夠?qū)⑷芙庠谒械陌彼?以氨氣的形式分解出來，從而降低污水中的氨氮濃度，達到處理排放的目的，而分解出來的 氨氣又能夠被重新利用，變廢為寶符合可持續(xù)發(fā)展的要求。此外利用先進的工藝流程和微 波技術(shù)開發(fā)節(jié)能、高效、體積小的處理設(shè)備還具有巨大的經(jīng)濟價值和社會效益。
[0037] 本實用新型與其它脫氨工藝的能耗與經(jīng)濟性分析如表1-1所示。
[0038] 表1-1各種脫氨工藝的經(jīng)濟性分析
[0039] WE |直接蒸汽|間接蒸汽 |管式爐加熱|導(dǎo)熱油加熱|微波脫氨 廢水量 t/h 15 15 15 15 15 蒸汽用量t/h 3 Γ8 0 〇 〇 增加廢水t/h 3 0 0 0 0 耗電 kwh 22 52 59 80 180 煤氣用量 m3/h 0 0 400 400 0 耗導(dǎo)熱油t/a 0 0 0 2 0 耗堿費萬元 /a~?08 ?08 ?08 108 108 成本元 /m3 3372 ? 3273 3372 2^4 投資萬元 202 230 350 420 260 運行費萬元 /a~ 436 561.74 466 478 202
[0040] 上面結(jié)合附圖對本實用新型的實施例進行了描述，但是本實用新型并不局限于上 述的【具體實施方式】，上述的【具體實施方式】僅僅是示意性的，而不是限制性的，本領(lǐng)域的普通 技術(shù)人員在本實用新型的啟示下，在不脫離本實用新型宗旨和權(quán)利要求所保護的范圍情況 下，還可做出很多形式，這些均屬于本實用新型的保護之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 一種氨氮污水處理設(shè)備，其特征在于，包括依次連接的混合罐（1)、脫氨反應(yīng)器（2)、 冷凝器（3)和液氨儲存罐（4)，所述混合罐（1)上設(shè)有污水入口，所述混合罐（1)還與添加 劑存儲罐（5)連接，所述脫氨反應(yīng)器（2)包括支架（211)、反應(yīng)池（210)、微波發(fā)射管（208) 和氨氣收集罩（209)，所述反應(yīng)池（210)固定在所述支架（211)上，所述反應(yīng)池（210)通 過連接管與所述混合罐（1)連接，所述微波發(fā)射管（208)和氨氣收集罩（209)位于反應(yīng)池 (210)上方，所述氨氣收集罩（209)的頂部設(shè)有氨氣出氣口（205)和抽風(fēng)機（206)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氨氮污水處理設(shè)備，其特征在于，所述連接管上設(shè)有第一閥 門（201)、水泵（202)和流量計（203)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氨氮污水處理設(shè)備，其特征在于，所述反應(yīng)池（210)的下方設(shè) 有檢測支管，所述檢測支管上設(shè)有第二閥門（212)和氨氣濃度檢測器（213)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氨氮污水處理設(shè)備，其特征在于，所述氨氣收集罩（209)的頂 部設(shè)有壓力表（204)和溫度傳感器（207)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氨氮污水處理設(shè)備，其特征在于，所述反應(yīng)池（210)內(nèi)設(shè)有多 個間隔錯位設(shè)置的隔板（214)，所述隔板（214)使所述反應(yīng)池（210)內(nèi)形成"蛇形"的流動 通道。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氨氮污水處理設(shè)備，其特征在于，所述反應(yīng)池（210)上設(shè)有進 水管（215)和出水管（216)，所述出水管（216)的直徑大于進水管（215)的直徑。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氨氮污水處理設(shè)備，其特征在于，所述反應(yīng)池（210)外側(cè)設(shè)有 殼體（217)，所述殼體（217)上設(shè)有觀察窗（218)。
【文檔編號】C02F9/08GK203904125SQ201420308970
【公開日】2014年10月29日 申請日期:2014年6月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月11日
【發(fā)明者】何錫武, 程長菊, 羅園, 夏傳波 申請人:漢口學(xué)院