专利名称：一种高氨氮废水处理装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种高氨氮废水处理装置，属于废水处理技术领域。
背景技术：
水体中氨氮污染日益严重，生活污水和各种工农业废水都含有大量的氨氮(吴光学等，“高氨氮工业废水处理的初步研究”，《工业水处理》，2004，24 (10) :33-36)。水体中大量存在的氨氮会产生以下几方面的危害①游离态氨会对水生生物产生毒性影响，对鱼类的致毒剂量为2. lX10_2mg/L ；②水中的氨氮对人体也有一定的危害，可进入体内合成亚硝基化合物，诱发疡变，其氧化的中间产物亚硝酸盐也对人体有害；③氨氮是高耗氧性物质， 氧化1. Omg氨氮成硝态氮要消耗4. 57mg DO (溶解氧)，水体中较高的氨氮浓度会直接导致水质的黑臭；④氨氮还是引起海洋、湖泊、河流及其它水体富营养化的重要原因之一。因此， 去除水体氨氮污染势在必行。高浓度的氨氮废水主要来自于钢铁、石化、制药等工业废水，以及垃圾渗滤液和养殖废水厌氧消化液等(吴百力等，“高浓度氨氮废水处理技术及其发展趋势”，《环境保护科学》，2006，32( 22-24)。高浓度氨氮废水的处理方法可分为物化法、化学法、生物法、生化组合工艺和新型生物脱氮法。生物法尽管有效，但氨氮的生物转化作用缓慢，而常规的离子交换法多适用于中低浓度(< SOOmg·!/1)氨氮废水的处理，对于高浓度的氨氮废水会因交换剂再生频繁而造成操作困难。因此，探寻新型离子交换剂，增加其交换容量，提高吸附性能，延长使用周期，特别是采用纳米分子筛进行氨氮去除的研究，已成为目前研究的热点内容之一。纳米材料是一种近年来受到广泛关注的新兴功能材料化学活性。由于纳米粒子有极高的表面能与扩散率，粒子间能充分接近；同时，由于其比表面积非常大，因而有比一般的吸附材料更大的吸附容量，利用纳米材料对水中溶解性污染物进行吸附，使之从水中分离去除。目前常用的树脂和沸石等材料作为交换吸附介质因成本过高限制其在水处理中的应用。而应用“纳米”技术开发的新材料纳米分子筛，具有铵离子高选择性，反应快， 吸附容量高，效率比天然沸石高50-400倍，适用范围广，可重复使用等优点(孙培德等， “NanoChem分子筛对高氨氮废水去除效果的研究”，《环境科学》，2010，31(1) :112-117)。但在实际应用过程中纳米分子筛会产生一定的堵塞现象，降低离子交换效率。
发明内容本实用新型提供了一种高氨氮废水处理装置，在常见的离子交换柱反应器基础上进一步改进，能高效吸附氨氮，可以重复循环使用，有效解决了使用离子交换剂，特别是使用纳米分子筛时的粘结、堵塞问题。一种高氨氮废水处理装置，包括进水槽、水泵、流量计和离子交换柱反应器，进水槽、水泵、流量计和离子交换柱反应器管道连接；离子交换柱反应器底部设有进水口，离子交换柱反应器顶端设有出水口和气体放空口 ；所述的离子交换柱反应器内设有若干块多孔挡板，多孔挡板间装填离子交换剂，所述的多孔挡板上的小孔孔径小于离子交换剂的粒径。所述的气体放空口用来排除柱体内的空气和被处理水中释放的气体。所述的离子交换反应器交换柱体径高比优选为1 (3. 0 1. 5)。所述的离子交换柱反应器内壁喷涂聚乙烯层作为防腐层，防止酸、碱或盐类再生液对柱体的腐蚀。所述的进水口、出水口和气体放空口内均设有可替换、重复使用的尼龙滤网，有效防止离子交换剂随水流排出。本发明的离子交换柱反应器内部设有若干块多孔挡板，多孔挡板的孔径小于离子交换剂的粒径，这离子交换剂不会从小孔中穿过，而水流与多孔挡板相互作用后，通过挡板上的小孔，均勻地进入交换柱离子交换剂段，这种设计使得废水或再生液能与纳米分子筛均勻接触，避免了圆柱形交换柱存在的水流分布不均的弱点，一定程度上提高离子交换剂的利用率，同时也提升了处理效率。多孔挡板的个数，按整个装置的大小设置。相邻两块多孔挡板之间的间距优选为0. 5 lm，使得水力均勻，给离子交换剂提供了更有利的接触吸附空间，进而提高去除效率。离子交换柱底反应器最底层的多孔挡板上优选先铺设20 30cm厚度的玻璃珠， 再在玻璃珠上铺设离子交换剂，玻璃珠的孔径大于多孔挡板上小孔的孔径；玻璃珠可以填补离子交换柱空隙，缓解水流的同时可以防止离子交换剂堵塞问题；玻璃珠直径最优为 2mm ο所述的离子交换剂优选纳米分子筛，通常用于水处理的纳米分子筛均可使用，纳米分子筛在吸附铵离子饱和后可再生，同时实现铵离子的回收利用。清洗后的纳米分子筛可以重复使用，稳定性好。本实用新型反应器具有以下优点1.离子交换柱反应器中可选用多种离子交换剂，若装入纳米分子筛用做离子交换介质，具有铵离子高选择性、反应快、吸附容量大、可重复使用等特点。2.离子交换剂能与废水或再生清洗液充分接触，提高了氨氮废水的处理效率和离子交换剂的再生效果，也可以解决利用纳米分子筛时的阶段性堵塞问题。3.离子交换柱反应器上进水口、出水口、气体放空口相搭配的尼龙滤网设计，有效阻拦离子交换剂微粒随水流进出，而且容易清洗可重复使用，还可以根据需求变换，简单易行。4.本实用新型装置还可以通过合理地设置管路和阀门，控制水流从上往下，或者从下往上通过离子交换柱反应器。操作简单，离子交换剂再生及离子交换柱洗涤便捷，根据实际要求，水流方向及大小更有效地得到控制。
图1是本实用新型反应器的结构示意图。其中1-进水槽2-水泵3-流量计4-控制阀5-多孔挡板 6-出水管7-气体放空口 8-离子交换剂 9-离子交换柱反应器[0025]10-玻璃珠具体实施方式
如图1所示，一种高氨氮废水处理装置，包括进水槽1、水泵2、流量计3和离子交换柱反应器9，进水槽1、水泵2、流量计3和离子交换柱反应器9管道连接，水泵2将进水槽1中的待处理废水泵入离子交换柱反应器9。离子交换柱反应器9顶端设有气体放空口 7和出水口，底端设有进水口，离子交换柱反应器9内部设有三个用塑钢材料的多孔挡板5， 多孔挡板5之间间距为0. Sm。最底部的多孔挡板上铺设20cm厚的直径为2mm的玻璃珠10， 多孔挡板之间填放的离子交换剂8为粒径3mm的纳米分子筛。多孔挡板5上的小孔孔径为 Imm0本实施例使用的纳米分子筛的制备方法是将高岭土放入微波炉，功率调至500w，煅烧8min，离心洗涤烘干备用；在不锈钢反应装置中加入50g的NaOH和250ml蒸馏水，不锈钢反应装置于油浴锅中，均勻搅拌，缓慢加热到70°C，并维持30min，再将75g微波煅烧后的高岭土加入上述溶液，混合加热，充分搅拌，搅拌速度设置为250r/min，温度控制在70°C，活化3h。冷却，离心洗涤3次，最后一次离心前调节PH至7. 5，离心完成后取沉淀烘干，碾磨，筛选，获得的白色固体粉末即为制备的纳米分子筛。上述高氨氮废水处理装置运行时打开水泵2，通过流量计3控制废水流量大小， 打开水阀4(111)和4(IV)，将废水从进水槽1由下往上的逆方向泵入离子交换柱反应器9。 由于多孔挡板5上的小孔孔径小于纳米分子筛的粒径，这样玻璃珠10和纳米分子筛不会从小孔中穿过，而废水通过多孔挡板5上的小孔，玻璃珠10的重力作用使得水流受到适当缓冲，均勻地进入离子交换柱反应器9内的纳米分子筛段。如此，废水能与纳米分子筛均勻接触，避免了圆柱形交换柱存在的水流分布不均的弱点，一定程度上提高分子筛的利用率，同时也提升了处理效率。吸附处理后的水从出水管6流出，进水中氨氮得到了有效去除，处理装置操作简单方便。此装置对高氨氮废水去除率均可达70% 80%，尤其对垃圾渗滤液高氨氮的去除效果颇佳。离子交换柱反应器的重复使用关键在于离子交换剂的再生。根据本实施例选用的纳米分子筛，配置与相应氨氮废水同浓度比的NaCl溶液作为洗涤液，对饱和的纳米分子筛进行再生。再生液置入进水槽1中，由流量计3调节水流大小，同时打开水阀4(111)和 4 (IV)，或者4 (I)和4(11)，再生液逆流或者顺流进入离子交换柱反应器，与纳米分子筛均勻接触，离子交换洗涤，充分置换出铵根离子，如此纳米分子筛得到再生，洗脱率为80% 95%。清洗后，洗出氨氮可作为氮肥进一步回收利用，纳米分子筛可以重复使用，稳定性能好。综合上述废水中高浓度氨氮的吸附和洗脱过程，循环往复，实现处理高氨氮废水处理装置的重复使用。采用上述装置对实际垃圾渗滤液中高浓度的氨氮、COD等进行处理，其中垃圾渗滤液的水质特征如下表1所示。表1垃圾渗滤液的水质特征
5NH4+-N/mg-L" 1COD/mg-L"1SS/mg-L"1pH13546917806.5 先对垃圾渗滤液进行预处理，加絮凝剂PAC去除悬浮物，取上清液，再使用本发明装置进行处理。结果发现，反应前后垃圾渗滤液中，PH基本保持稳定，进水氨氮去除率可达 80%,COD去除率20% 30%。说明本发明处理垃圾渗滤液的离子交换柱反应器能对高浓度氨氮进行高效去除，与普通的离子交换装置相比去除率提高30% 40%。
权利要求1.一种高氨氮废水处理装置，包括进水槽、水泵、流量计和离子交换柱反应器，进水槽、 水泵、流量计和离子交换柱反应器管道连接；其特征在于所述的离子交换柱反应器底部设有进水口，离子交换柱反应器顶端设有出水口和气体放空口 ；所述的离子交换柱反应器内设有若干块多孔挡板，多孔挡板间装填离子交换剂；所述的多孔挡板上的小孔孔径小于离子交换剂的粒径。
2.根据权利要求1所述的高氨氮废水处理装置，其特征在于所述的离子交换反应器交换柱体径高比为1 3.0 1.5。
3.根据权利要求1所述的高氨氮废水处理装置，其特征在于所述的离子交换反应器内壁喷涂聚乙烯层。
4.根据权利要求1所述的高氨氮废水处理装置，其特征在于相邻两块多孔挡板之间的间距为0. 5 lm。
5.根据权利要求1所述的高氨氮废水处理装置，其特征在于离子交换柱反应器内最底层的多孔挡板上先铺设玻璃珠，再在玻璃珠上铺设离子交换剂。
6.根据权利要求5所述的高氨氮废水处理装置，其特征在于铺设的玻璃珠厚度为 20 30cm，玻璃珠直径为2mm。
7.根据权利要求1所述的高氨氮废水处理装置，其特征在于所述的进水口、出水口和气体放空口内设有尼龙滤网。
专利摘要本实用新型公开了一种高氨氮废水处理装置，包括进水槽、水泵、流量计和离子交换柱反应器，进水槽、水泵、流量计和离子交换柱反应器管道连接；离子交换柱反应器底部设有进水口，离子交换柱反应器顶端设有出水口和气体放空口；离子交换柱反应器内设有若干块多孔挡板，多孔挡板间装填离子交换剂；多孔挡板上的小孔孔径小于离子交换剂的粒径。多孔挡板结构的设计，使水流更加均匀，加大了离子交换剂与高氨氮废水的接触面积，提高了氨氮去除效率。
文档编号C02F1/42GK202022772SQ20112006917
公开日2011年11月2日 申请日期2011年3月16日 优先权日2011年3月16日
发明者孙培德, 宋英琦, 方瑾, 马王刚 申请人:浙江工商大学