[发明专利]高浓度氨氮废水离子交换-电解再生处理工艺装置和方法

说明书

一种高浓度氨氮废水离子交换‑电解再生处理工艺装置和方法，属于水处理领域。该装置的处理工艺设备包括氨氮废水储池、离子交换供料泵、离子交换保安过滤器、离子交换进水阀、离子交换罐、离子交换出水阀、氨氮在线监测器、废水回流阀和进气阀；该装置的再生工艺设备包括再生液储罐、再生供料泵、电解反应器、直流电源、再生系统保安过滤器、再生液进口阀和再生液回流阀。采用该装置，将高浓度氨氮废水经过处理工艺设备，采用离子交换剂吸附其中的氨氮，经过再生工艺设备将再生液电解后，与使吸附在离子交换剂上的氨氮反应，将氨氮转化为氮气去除。该装置自动化程度高，易于管理，设备投资小。该方法不外排任何废液和废气，工艺清洁性高。

技术领域

本发明涉及一种水处理领域，更具体的说是一种高浓度氨氮废水离子交换-电解再生处理工艺装置和方法。

背景技术

氨氮是引起水体富营养化的主要原因之一，同时也是造成水生生物毒害的重要因素。试验表明，当水体中氨氮含量超过1mg/L时，就会对鳃片呼吸和水体甲壳类水生动物造成不良影响。鉴于其危害的严重性，氨氮成为污水处理过程严格控制的指标。而随着经济社会发展和对环境质量要求的提高，废水处理中氨氮排放标准也日益提高，导致养殖、屠宰、化工、化肥、焦化、钢铁等氨氮含量较高的行业废水无法实现达标排放，严重的阻碍了行业的发展，因此研究经济有效的氨氮去除方法显得尤为重要。

目前氨氮废水处理工艺主要有生化法、化学法和物化法。

生化法主要包括硝化/反硝化工艺、厌氧氨氧化工艺、生物倍增工艺等。其中硝化/反硝化所包括的A/O、A/A/O、SBR及其改型工艺无法耐受高浓度氨氮及其冲击负荷，无法实现良好的处理效果。厌氧氨氧化是指在厌氧条件下将氨氮直接转化为氮气的过程，非常适合高浓度氨氮废水，但该工艺对废水水质和工艺条件要求极为苛刻，目前还不具备广泛应用的条件。生物倍增工艺是一种在低溶解氧浓度条件下实现同步硝化/反硝化的生物处理工艺，对于高浓度氨氮废水具有较好的处理效果，但对于炭氮比失调的废水则无能为力，同时处理后总氮指标无法达标。处理上述工艺，目前还有向传统生化处理工艺生化池中投加高效工程硝化菌的做法，对于降低氨氮排放浓度效果明显，但该方法对于碳氮比失调废水没有作用。

化学法包括吹脱、沉淀、化学氧化和电化学氧化等工艺。吹脱工艺只是用于氨氮浓度高于500mg/L的废水，处理出水氨氮浓度仍然高达300mg/L，并且需要向废水中投加大量碱液。沉淀工艺是采用磷酸盐和镁离子作为沉淀剂，使氨氮转化成磷酸铵镁沉淀加以去除，该方法处理效果理想，但需要使用大量化学药剂，不但成本高昂，而且会向废水中引入大量阴离子，尤其是会导致总磷超标，造成二次污染。化学氧化法是采用次氯酸钠或氯气将氨氮氧化成氯氨，氯氨再水解成氮气从而实现氨氮去除，化学氧化法操作简单、设备投资较低，但药剂投加量较大，运行成本高昂，并且中间产物氯氨具有强烈的刺激气味，环境影响较大。电化学氧化法是采用具有催化活性的阳极在直流电解过程中产生的活性氯氧化氨氮，将氨氮氧化成氯氨再水解成氮气加以去除的方法，电化学法电极不发生损耗，且只消耗电能而不添加任何药剂，具有高效清洁等优点，但在较低盐度废水中无法应用，使用范围有限。

物化法主要包括气相渗析膜和离子交换等工艺。气相渗析膜工艺是指采用气相渗析膜为分离介质，向废水中投加液碱将氨氮转化为氨气，氨气透过气相渗析膜进入膜另一侧的硫酸吸收液的工艺，该工艺可以实现高浓度氨氮废水达标排放，但需要消耗大量酸碱，产生的硫酸铵废液仍需要处理，成本高昂，同时对废水水质要求严格，影响受到较大限制。离子交换工艺是指采用活性沸石作为交换剂，对废水中氨氮进行交换，将氨氮吸附在沸石中加以去除的方法，离子交换工艺去除效果好，且沸石价格低廉、来源广泛，具有良好的应用前景，但需要大量高浓度盐水进行再生，且再生液仍需要进行处理。

综上所述，如何开发一种适用范围广范、投资和运行成本低廉、操作管理简便的高浓度氨氮废水处理工艺具有重要意义。

发明内容