[实用新型]一种水中阳离子富集系统

说明书

技术领域

本实用新型属于水处理技术领域，尤其涉及一种水中阳离子富集系统。

背景技术

C/N是硝化反硝化过程的重要影响因素。理论上，反硝化过程中化学计量上所需的C/N为2.86（COD/NO₃^--N），然而据报导硝化/反硝化系统中实际所需C/N远远大于2.86，常在7甚至11以上。在处理废水过程中，实际运行的硝化/反硝化工艺及其变型工艺（如氧化沟工艺、SBR工艺、BAF工艺等），常因碳源不足投加有机碳源（如甲醇、乙醇等）或开发新碳源，以提高C/N值达到反硝化效果，这无形中增加了运行成本。

本人进行生物脱氮研究时发现，如果将氨化阶段中的NH₄⁺和有机物分别进行富集和分离，然后NH₄⁺和有机物分别用于硝化和反硝化后续过程， 就可以有效利用碳源实现高效生物脱氮。

因此，分离有机物和富集氨氮，对于处理废水起到至关重要作用，它直接影响后续工艺脱氮效果。目前，NH₄⁺分离富集的主要方法有吸附与离子交换法、膜吸收法及电渗析等方法。吸附与离子交换法（如沸石，离子交换树脂），可以分离浓缩NH₄⁺，但存在吸附容量有限，再生频率高，化学再生易造成二次污染等问题，因此，目前沸石法脱氮的应用大多数针对微污染河道水、景观水、二沉池出水等含氮不高的水体。电渗析( ED) 法常被用于养猪废水的NH₄⁺富集，该方法具有低能耗， 高效率等优点，但无法实现有机物与NH₄⁺分离，无法满足后续硝化过程、反硝化过程对C/N值的要求。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对现有处理废水的硝化/反硝化工艺及其变形工艺（如氧化沟、BAF等）反硝化碳源不足的问题，和现有NH₄⁺分离富集方法的不足和缺陷，提供一种水中阳离子富集系统，该方法及装置能够在单一处理单元中对水中有机物和氨氮分别进行分离和富集，系统出水含有NH₄⁺浓度较高、有机物含量较低，进而实现了对氨氮富集和有机物分离，并且装置结构简单，便于实际操作运行。

本实用新型的目的通过下述技术方案实现：

一种水中阳离子富集系统，其特征在于：该装置包括敞口的氨氮分离器，放置在氨氮分离器内的膜组件C、电极和搅拌器，出水蠕动泵，压力表，进水泵，进水管，出水管，出水口，电源，导线，时间继电器；膜组件C的出水口与出水管、压力表和出水蠕动泵依次相连，并受时间继电器的控制；搅拌器叶片位于膜组件C下部；电极的两极经导线分别和电源相连，两极放在膜组件C两侧；出水口位于氨氮分离器上部；进水泵接进水管，进水管末端位于氨氮分离器内，且靠近氨氮分离器底部；膜组件C由阳离子交换膜、超滤膜或者微滤膜之一、和带有导流槽和孔洞的支撑板组成，阳离子交换膜、超滤膜或者微滤膜之一设置在支撑板两侧。

   所述的电极采用板状或圆柱状石墨电极。

一种利用上述装置的氨氮富集方法，其步骤包括：

(1) 原水引入：原水经进水泵增压后，以3-11 ml/min进入氨氮分离器中;

(2) 膜组件C连接、流量设定及搅拌：将膜组件C浸没于氨氮分离器中，其出水口与出水管、压力表和出水蠕动泵依次相连，并受时间继电器的控制，打开出水蠕动泵，调整流量为1.45-4.15ml/min，经出水管出水。同时，将搅拌器放入氨氮分离器中并运行，其搅拌叶片位于膜组件C下部; 

(3) 电源连接及电流设定： 将电极的两极经导线分别与电源相连，并将阳极正对阳离子交换膜，阴极正对超滤膜，打开电源，调整到电流为0.05-0.3A，并保持不变;

(4) 抽停时间比设定及膜组件C清洗：出水蠕动泵，在时间继电器的控制下，出水为间歇性出水即出水蠕动泵抽停时间比为5分钟:1-5分钟，当压力表指示数值超过15kpa时，需对膜组件C进行清洗;

(5) 重新投入运行：将膜组件C清洗后可重新投入运行。整个过程被富集的氨氮从出水管流出，被分离有机物从出水口流出，进而实现了氨氮富集。

本实用新型还提供了一种膜组件C，其特征在于：该膜组件C由阳离子交换膜、超滤膜或者微滤膜和带有导流槽和孔洞的支撑板组成；阳离子交换膜和超滤膜或者微滤膜分别固定在支撑板的两面。