氨氮污水处理设备的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种氨氮污水处理设备，包括依次连接的混合罐(1)、脱氨反应器(2)、冷凝器(3)和液氨储存罐(4)，混合罐(1)上设有污水入口，混合罐(1)还与添加剂存储罐(5)连接，脱氨反应器(2)包括支架(211)、反应池(210)、微波发射管(208)和氨气收集罩(209)，反应池(210)固定在支架(211)上，微波发射管(208)和氨气收集罩(209)位于反应池(210)上方，氨气收集罩(209)的顶部设有氨气出气口(205)和抽风机(206)。本实用新型利用微波对极性分子的热效应能够将溶解在水中的氨水以氨气的形式分解出来，从而降低污水中的氨氮浓度，达到处理排放的目的，而分解出来的氨气又能够被重新利用，符合可持续发展的要求。
【专利说明】氨氮污水处理设备
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及污水处理设备，更具体地说，涉及一种高浓度氨氮污水处理设备。
【背景技术】
[0002] 随着工业生产技术的发展，工业废水带来的环境问题日益严峻，特别是氨氮废水， 如何有效的处理这些氨氮废水，在保证工业发展的基础上营造良好的生存环境成为当务之 急。2008年的统计资料表明全国废水排放总量571. 7亿吨，工业废水排放量约241. 7亿吨， 占废水排放总量的42. 3%;生活污水排放量330. 0亿吨，占废水排放总量的57. 7%;全国废 水总氨氮排放量127万吨，其中工业废水氨氮排放量29. 7万吨，生活污水氨氮排放量97. 3 万吨。这严重污染了我国水体。工业氨氮废水排放中：焦化行业约2. 6亿吨，化肥化工行业 约15亿吨，印染行业约占3亿吨，造纸行业约占2亿吨，稀土行业约占1. 4亿吨。
[0003] NH3是生物生长不可缺少的营养物质，但污水中过量的NH3可使水中营养物质富 集，引起藻类及其他浮游生物迅速繁殖、水体溶解氧量下降，水质恶化，造成鱼类或其他生 物大量死亡，工业废水中大量的氨氮污染物需经过进一步的处理才能够进行安全排放。
[0004] 氨氮是多种工业废水的主要成分，氨氮的去除一直是非常棘手的全球性难题。传 统上对高浓度氨氮工业废水（氨氮浓度大于l〇〇〇mg/L)采用调节pH值、利用高温蒸汽进行 吹脱等方法去除氨氮，但都存在能耗大、处理成本高、出水还需要二次处理才能达标排放等 问题。
[0005] 目前国内多采用蒸馏工艺除去废水中的氨，随着技术的发展还有导热油加热间接 蒸氨、管式炉加热间接蒸氨、蒸汽加热再沸器蒸氨等氨工艺，但这些氨水处理工艺大多能耗 高，设备复杂，占地规模庞大等缺点。
[0006] 采用水蒸汽直接蒸氨的蒸汽消耗量大，增加了外排废水量。导热油加热间接蒸氨 工艺的工艺相对较为复杂，建设投资大。导热油在250°C条件下长期运行易造成导热油变质 问题，少量裂解气排入大气也会对环境造成污染，通常一年需要更换一次新的导热油，目前 导热油价格约8000-9000元/T，增加了成本。煤气消耗量大，约25-33m 3/吨氨水。管式炉 加热间接蒸氨工艺在原有水蒸汽直接蒸氨系统上需要增加一套管式炉和一台氨水循环泵， 工艺相对较为复杂需消耗燃料，对管式炉炉管材质有一定要求，同时管式炉是明火设备，要 求与易燃易爆区域的安全距离较大，否则该工艺存在安全隐患。水蒸汽加热间接蒸氨工艺 采用水蒸汽通过蒸氨塔底废氨水再沸器间接加热作为蒸氨能源热源，蒸汽必须保证足够的 压力，气源充足且稳定，需增设再沸器和循环泵系统，电耗高但不增加废水量。
【发明内容】
[0007] 本实用新型要解决的技术问题在于，提供一种能耗低、处理成本低的氨氮污水处 理设备。
[0008] 本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种氨氮污水处理设备， 包括依次连接的混合罐、脱氨反应器、冷凝器和液氨储存罐，所述混合罐上设有污水入口， 所述混合罐还与添加剂存储罐连接，所述脱氨反应器包括支架、反应池、微波发射管和氨气 收集罩，所述反应池固定在支架上，所述反应池通过连接管与所述混合罐连接，所述微波发 射管和氨气收集罩位于反应池上方，所述氨气收集罩的顶部设有氨气出气口和抽风机。
[0009] 上述方案中，所述连接管上设有第一阀门、水泵和流量计。
[0010] 上述方案中，所述反应池的下方设有检测支管，所述检测支管上设有第二阀门和 氨气浓度检测器。
[0011] 上述方案中，所述氨气收集罩的顶部设有压力表和温度传感器。
[0012] 上述方案中，所述反应池内设有多个间隔错位设置的隔板，所述隔板使所述反应 池内形成"蛇形"的流动通道。
[0013] 上述方案中，所述反应池上设有进水管和出水管，所述出水管的直径大于进水管 的直径。
[0014] 上述方案中，所述反应池外侧设有壳体，所述壳体上设有观察窗。
[0015] 实施本实用新型的氨氮污水处理设备，具有以下有益效果：
[0016] 1、添加剂存储罐中的添加剂对污水进行pH调节和加药催化处理，通过预处理后 的污水进入反应器中进行微波处理，产生的氨气冷凝后通过液氨储存罐进行回收，处理后 的低浓度污水通过检测合格后进行标准排放，余热进行再利用，提高效率，节能环保。
[0017] 2、本实用新型利用微波对极性分子的热效应能够将溶解在水中的氨水以氨气的 形式分解出来，从而降低污水中的氨氮浓度，达到处理排放的目的，而分解出来的氨气又能 够被重新利用，变废为宝，符合可持续发展的要求。
【专利附图】
【附图说明】
[0018] 下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：
[0019] 图1是本实用新型氨氮污水处理设备的结构示意图；
[0020] 图2是脱氨反应器的内部结构示意图；
[0021] 图3是反应池的俯视图；
[0022] 图4是图3的左视图；
[0023] 图5是脱氨反应器的外部结构示意图；
[0024] 图6是图5的左视图。
【具体实施方式】
[0025] 为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细 说明本实用新型的【具体实施方式】。
[0026] 如图1-图6所示，本实用新型的氨氮污水处理设备包括依次连接的混合罐1、脱氨 反应器2、冷凝器3和液氨储存罐4,混合罐1上设有污水入口，混合罐1还与添加剂存储罐 5连接。
[0027] 工业污水种类繁多，根据种类的不同污水的主要成分也不尽相同，因此，在对工业 污水进行微波处理的之前，还需对污水进行前期的预处理，首先要进行过滤处理去除污水 中的固体杂质，避免管道堵塞和提高微波处理效率。为了满足微波处理的工艺条件，添加剂 存储罐5中的添加剂对污水进行pH调节和加药催化处理。pH调节和加药催化处理均为现 有技术，在此不再赘述。通过预处理后的污水进入反应器中进行微波处理，产生的氨气冷凝 后通过液氨储存罐4进行回收，处理后的低浓度污水通过检测合格后进行标准排放，余热 进行再利用，提高效率，节能环保。
[0028] 脱氨反应器2包括支架211、反应池210、微波发射管208和氨气收集罩209。支架 211主要起支撑的作用，反应池210固定在支架211上，反应池210通过连接管与混合罐1 连接，微波发射管208和氨气收集罩209位于反应池210上方，氨气收集罩209的顶部设有 氨气出气口 205和抽风机206。混合罐1中的污水进入反应池210内在微波照射下，分离出 氨气。
[0029] 微波是一种高频电磁波，其频率范围约在300MHz与300GMZ之间（相应的波长为 100?0. 01cm)，它具有波粒二象性以及波的四大基本特性，即波动性、高频性、热特性和非 热特性。本实施例中，微波发射管208的微波发射频率f = 2450MHZ。对于极性分子，微波 表现出明显的热特性，对于非极性分子由于其介电常数小，对微波的吸收能力弱，微波热特 性不明显，当被加热物质处于微波场中时，其极性分子将随微波频率以每秒几十亿次的高 频来回摆动，迅速产生大量的热能，这种只有极性物质才能吸收微波能转化为热能就是微 波加热的选择性加热原理。微波加热分离氨气的关键技术在于利用氨对电磁波的吸收原 理，实现电磁能--热能之间的转换，促进氨水受热分解过程的进行，将氨水中的氨以气态 的形式解析出来，微波加热的热转换效率可达到95%以上，能够提高能量的利用率。
[0030] 氨是极性分子，水也是极性分子，因此氨气极易溶于水，在水中能够以700:1的体 积比以化合态的形式溶于水，反应的方程式为：
[0031] ΝΗ3+Η20 - ΝΗ40Η
[0032] 该反应为放热反应，因此提供一定热量能够促进反应的正向进行，使ΝΗ40Η解析成 NH3，解析程度由提供的能量大小和气液界面NH3的分压而定，不断提供能量或降低气液界 面nh 3的分压都能强化nh4oh解析成nh3。研究表明在一定真空条件下微波反应器中的nh 4oh 经过微波照射后98%以上的NH3能够被解析进入气相，冷凝后可成为浓度约为16%的浓氨 水进行回收再利用。在某一具体实施例中，以高浓度焦化废水为处理原料，其氨氮浓度为 1350mg/L，通过本实用新型设备进行后续处理后，氨氮浓度降到200mg/L以下。
[0033] 进一步的，连接管上设有第一阀门201、水泵202和流量计203。反应池210的下 方设有检测支管，检测支管上设有第二阀门212和氨气浓度检测器213。氨气收集罩209的 顶部设有压力表204和温度传感器207。微波波导管发射微波提供波源，温度传感器207和 压力传感器用于测试反应池210内污水的加热温度以及反应器内腔的气体压力，进行状态 监控。
[0034] 进一步的，处理废水在反应池210中的水力停留时间t = 5min，废水的流量为2L/ min，为了保证废水在反应池210流动过程中接受微波照射的均匀性，需进行减缓水流速度 以及其在流动过程中的均匀分布的设计，故在反应池210内设有多个间隔错位设置的隔板 214使反应池210内形成"蛇形"的流动通道引导水流，以此保证水流速度和流动的均匀性。 反应池210和挡板的材质均采用塑料泡沫板，在满足承载和使用条件下降低成本。
[0035] 进一步的，反应池210上设有进水管215和出水管216,出水管216的直径大于进 水管215的直径，在必要的时候可保证快速出水。反应池210底板下部增加支脚，采用这样 的架空设计利于排水管的引出与废水排出。反应池210外部设置壳体217,壳体217的材质 为不锈钢钢板，能够有效阻挡微波泄漏。壳体217上安装观察窗218和安全门。
[0036] 本实用新型利用物质对电磁波的吸收原理，可实现电磁能--热能之间的转换。 既是直接加热，又不增加新的废水，微波加热的热转换效率高，在95%以上，而蒸汽加热为 15%以上，红外加热为50%以上。利用微波对极性分子的热效应能够将溶解在水中的氨水 以氨气的形式分解出来，从而降低污水中的氨氮浓度，达到处理排放的目的，而分解出来的 氨气又能够被重新利用，变废为宝符合可持续发展的要求。此外利用先进的工艺流程和微 波技术开发节能、高效、体积小的处理设备还具有巨大的经济价值和社会效益。
[0037] 本实用新型与其它脱氨工艺的能耗与经济性分析如表1-1所示。
[0038] 表1-1各种脱氨工艺的经济性分析
[0039] WE |直接蒸汽|间接蒸汽 |管式炉加热|导热油加热|微波脱氨 废水量 t/h 15 15 15 15 15 蒸汽用量t/h 3 Γ8 0 〇 〇 增加废水t/h 3 0 0 0 0 耗电 kwh 22 52 59 80 180 煤气用量 m3/h 0 0 400 400 0 耗导热油t/a 0 0 0 2 0 耗碱费万元 /a~?08 ?08 ?08 108 108 成本元 /m3 3372 ? 3273 3372 2^4 投资万元 202 230 350 420 260 运行费万元 /a~ 436 561.74 466 478 202
[0040] 上面结合附图对本实用新型的实施例进行了描述，但是本实用新型并不局限于上 述的【具体实施方式】，上述的【具体实施方式】仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通 技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护的范围情况 下，还可做出很多形式，这些均属于本实用新型的保护之内。
【权利要求】
1. 一种氨氮污水处理设备，其特征在于，包括依次连接的混合罐（1)、脱氨反应器（2)、 冷凝器（3)和液氨储存罐（4)，所述混合罐（1)上设有污水入口，所述混合罐（1)还与添加 剂存储罐（5)连接，所述脱氨反应器（2)包括支架（211)、反应池（210)、微波发射管（208) 和氨气收集罩（209)，所述反应池（210)固定在所述支架（211)上，所述反应池（210)通 过连接管与所述混合罐（1)连接，所述微波发射管（208)和氨气收集罩（209)位于反应池 (210)上方，所述氨气收集罩（209)的顶部设有氨气出气口（205)和抽风机（206)。
2. 根据权利要求1所述的氨氮污水处理设备，其特征在于，所述连接管上设有第一阀 门（201)、水泵（202)和流量计（203)。
3. 根据权利要求1所述的氨氮污水处理设备，其特征在于，所述反应池（210)的下方设 有检测支管，所述检测支管上设有第二阀门（212)和氨气浓度检测器（213)。
4. 根据权利要求1所述的氨氮污水处理设备，其特征在于，所述氨气收集罩（209)的顶 部设有压力表（204)和温度传感器（207)。
5. 根据权利要求1所述的氨氮污水处理设备，其特征在于，所述反应池（210)内设有多 个间隔错位设置的隔板（214)，所述隔板（214)使所述反应池（210)内形成"蛇形"的流动 通道。
6. 根据权利要求1所述的氨氮污水处理设备，其特征在于，所述反应池（210)上设有进 水管（215)和出水管（216)，所述出水管（216)的直径大于进水管（215)的直径。
7. 根据权利要求1所述的氨氮污水处理设备，其特征在于，所述反应池（210)外侧设有 壳体（217)，所述壳体（217)上设有观察窗（218)。
【文档编号】C02F9/08GK203904125SQ201420308970
【公开日】2014年10月29日 申请日期:2014年6月11日 优先权日:2014年6月11日
【发明者】何锡武, 程长菊, 罗园, 夏传波 申请人:汉口学院