[发明专利]一种氨氮吸附去除与电解再生反应器及其使用方法

说明书

本发明涉及一种氨氮吸附去除与电解再生反应器及使用方法，包括吸附柱系统(1)、电解槽(5)，所述的电解槽(5)通过管道连接吸附柱系统(1)，并在该管道上设有再生液进水泵(6)、再生液进水阀门(7)，以及并联的回流管(12)，含氨氮的废水进入吸附柱系统(1)中，氨氮被吸附，饱和后，打开再生液进水泵(6)和再生液进水阀门(7)，将电解槽(5)中的再生液泵入吸附柱系统(1)，解吸吸附材料上吸附的氨氮，再生结束时，关闭再生液进水阀门(7)，再生液通过回流管(12)回流至电解槽(5)。与现有技术相比，本发明具有氨氮去除效率高、吸附材料再生率高、再生液储存稳定性好、电极使用寿命长等优点。

技术领域

本发明属于环境保护技术领域，涉及一种高效去除废水中氨氮的系统及吸附材料再生、电解液循环使用的方法。

背景技术

氨氮是水相环境中氮的主要形态，是水体富营养化的主要污染物之一。据2016年《中国水资源公报》公布的数据显示，在对全国23.5万km的河流评价中，Ⅰ～Ⅲ类水河长占76.9％，劣Ⅴ类河长占9.8％；且Ⅰ～Ⅲ类、Ⅳ～Ⅴ类、劣Ⅴ类湖泊分别占总评价湖泊总数的23.7％、58.5％和17.5％，中营养湖泊占21.4％，富营养湖泊占78.6％，氨氮便是其主要污染项目之一。

“十二五”期间，我国将氨氮列为主要控制污染物之一。《“十三五”生态环境保护规划》中提到要“大力整治城市黑臭水体”，而氨氮超标是造成黑臭水体的主要原因之一。在污水生物处理系统中，氨氮的硝化是污水处理厂脱氮的重要前提，硝化能力不足常常成为众多污水处理厂脱氮的瓶颈，而在冬季低温条件下出水氨氮上升是许多污水处理厂面临的共性难题。因此，如何有效去除水体中氨氮是现阶段污水处理领域的技术挑战，寻求高效去除氨氮的方法已然成为水污染控制领域的重点。

目前，去除水体中氨氮的常用方法有吹脱法、催化氧化法、折点加氯法、化学沉淀法、生物法、吸附及离子交换法等。其中吹脱法主要用于对高浓度氨氮废水的预处理，效率较高，但处理过程中需要通入大量蒸汽，能耗大，释放出的氨气会造成二次污染，且设备容易结垢。催化氧化法的核心则是催化剂的选用，若选用非贵金属催化剂，在处理过程中易溶出造成二次污染，若选用贵金属催化剂则存在成本过高和催化剂流失的问题。折点氯化法处理效果稳定，不受水温影响，适用于较低浓度氨氮废水的处理，但废水中有机物和还原性无机物的存在会影响氨氮去除效果。化学沉淀法操作简单，但仅适用于高浓度氨氮废水，且存在氮磷去除量不平衡、需调节pH值等问题，这也限制了其实际应用。生物法处理氨氮废水效果稳定、费用较低，但受温度影响较大，低温情况下处理效率很低。由于吸附材料对氨氮具有很高的吸附性能和离子交换性能，且在我国分布广、储量大、成本低廉，所以在处理氨氮废水中日益受到重视。

虽然吸附与离子交换工艺简单、操作方便、对氨氮有较好的去除效果，但吸附容量限制了其去除效果，且只是氨氮的富集而非转化为无污染物质。氨氮吸附材料的解吸再生方法包括物理、化学和生物方法再生。物理焙烧法是将饱和吸附的吸附剂高温处理，将吸附质转化为气体或者强挥发性物质，从而恢复吸附剂的吸附容量，但有研究者发现“热改性法不能显著提高沸石的氨氮吸附容量，相反高温会破坏其结构”(环境化学，2016，35(5):1058-1066)。化学再生法效果显著、用时短，但是产生的再生液也必须处理，否则会造成二次污染，并且没有很好的解决NaClO等药剂存储问题。生物方法再生利用微生物对吸附质的降解作用实现吸附剂的脱附再生，但此方法再生速率慢、效率低，且微生物活性受温度影响较大。关于吸附材料的无污染有效再生一直未得到更有效的解决，成为其更广泛使用的限制因素。

另外，有专利(CN 105314704A)提出了一种利用钠改沸石吸附氨氮结合氯化钠电解水进行再生的处理方法，有效地去除氨氮并完成再生，然而该方法未考虑多次再生后钙离子对再生的影响、再生液过度酸化及电极腐蚀问题，仍会存在二次污染，且吸附床装置较为复杂，操作步骤繁琐、费时。

发明内容