[发明专利]水体的氨氮氧化和硝态氮还原一体化脱氮装置及方法

权利要求书

1.水体的氨氮氧化和硝态氮还原一体化脱氮装置，其特征在于设有壳体、氧化剂制造装置、池体和氢供应设备，在池体内设有隔离档板，所述隔离档板将池体分隔成氨氮氧化池和硝态氮还原池；所述氧化剂制造装置制造的氧化剂和污水通过阀门、污水与氧化剂进口和第1布水器进入氨氮氧化池，氨氮氧化池的脱氨氮后的水体通过进水管和第2布水器进入硝态氮还原池，硝态氮还原池的净化水出口排出净化水；所述氢供应设备产生的氢气通过氢气输送管和氢气布气器送入硝态氮还原池，氨氮氧化池和硝态氮还原池的底部设有圆锥体形的污泥收集与排污装置，污泥从圆锥体形的污泥收集与排污装置排出污泥。

2.如权利要求1所述水体的氨氮氧化和硝态氮还原一体化脱氮装置，其特征在于所述硝态氮还原池内还安装有提高氢还原硝态氮速率的催化剂层；催化剂层的厚度为1000～3000mm；催化剂层的安装位置位于氢气布气器上方500～1000mm处，用下支撑板和上支撑板将催化剂层固定。

3.如权利要求1所述水体的氨氮氧化和硝态氮还原一体化脱氮装置，其特征在于所述水体的氨氮氧化和硝态氮还原一体化脱氮装置为圆柱体、长方体或正方体的一种，壳体采用钢板、铝板、铜板、钛板、PVC塑料、PE塑料、玻璃钢或混凝土制作而成，所述水体的氨氮氧化和硝态氮还原一体化脱氮装置从底部到顶部的高度为5000～15000mm，从底部到顶部的最佳高度为8500～11000mm。

4.如权利要求1所述水体的氨氮氧化和硝态氮还原一体化脱氮装置，其特征在于所述氢供应设备包括氢贮存容器或氢制造装置，所述氢贮存容器或氢制造装置是商品氢气贮罐、电解氢氧化钾水溶液制氢装置、电解氢氧化钠水溶液制氢装置、电解水制氢装置或电解食盐水制氢装置中的一种。

5.如权利要求1所述水体的氨氮氧化和硝态氮还原一体化脱氮装置，其特征在于所述氨氮氧化池的氧化剂进口分别与氧化剂制造装置相连。

6.如权利要求1所述水体的氨氮氧化和硝态氮还原一体化脱氮装置，其特征在于所述氧化剂制造装置包括氧化剂制备装置或氧化剂贮罐。

7.如权利要求6所述水体的氨氮氧化和硝态氮还原一体化脱氮装置，其特征在于所述氧化剂制造装置采用次氯酸钠发生器、次氯酸钾发生器、电解水制氧装置、臭氧发生器、羟基自由基发生器中的一种；所述氧化剂贮罐为双氧水贮罐、氧气贮罐中的一种，用于供应氧化剂。

8.如权利要求1所述水体的氨氮氧化和硝态氮还原一体化脱氮装置，其特征在于所述氨氮氧化池底部还安装有进水布水器，进水布水器安装于氨氮氧化池的底部200～500mm处。

9.水体的氨氮氧化和硝态氮还原一体化脱氮方法，其特征在于采用如权利要求1～8所述水体的氨氮氧化和硝态氮还原一体化脱氮装置，所述脱氮方法的具体步骤如下：

1)水体从氨氮氧化池底部的进水口经第1布水器进入氨氮氧化池底部，由下向上流动，水体中的氨氮在氨氮氧化池中与氧化剂反应，转化成氮气和水，或硝态氮和水；水体中的有机物与氧化剂反应，转化成二氧化碳和水；

2)经氨氮氧化池将氨氮氧化后的水体从氨氮氧化池顶部经过水管和安装于硝态氮还原池底部的第2布水器流入硝态氮还原池的底部，由下向上流动，在硝态氮还原池的水体中的硝态氮和亚硝态氮与氢气反应，转化成氮气和水。

10.如权利要求9所述水体的氨氮氧化和硝态氮还原一体化脱氮方法，其特征在于在氨氮氧化池内，如果加入的氧化剂是次氯酸或者氧化剂制备装置是次氯酸钠发生器时，水体中氨转化氮气和盐酸，反应路线如下：

NH₃+HOCl—→NH₂Cl+H₂O

NH₂Cl+HOCl—→NHCl₂+H₂O

2NH₂Cl+HOCl—→N₂↑+3HCl+H₂O

在氨氮氧化池内，如果加入的氧化剂是氧气或采用电解水制氧或臭氧时，水体中的氨被氧化成亚硝态和硝态氮，反应路线如下：

2NH₄⁺+5O₂—→2NO₃^-+4H₂O

3NH₄⁺+5O₃—→3NO₃^-+6H₂O

在氢还原池内，氢气与污水中的硝态氮或亚硝态氮反应，生成氮气和水，实现脱氮目的，反应路线如下：

NO₃^-+H₂—→NO₂^-+H₂O

2NO₂^-+8H₂—→N₂↑+4H₂O。