一种含氨氮制药有机废水的处理系统的制作方法

本实用新型涉及一种有机废水的处理系统，具体是一种含氨氮制药有机废水的处理系统。

背景技术：

随着现代社会对环境保护观念的重视，我国正逐步加强水体污染的防治工作，而在此过程中氨氮类污染物的整治已经刻不容缓。

氨氮可以引起水体的富营养化，对水生生物产生毒害作用，增加给水处理的困难，从而影响人类健康。目前我国地面水体和地下水体中的氨氮污染状况日益严峻，破坏了自然生态系统中正常的氮素迁移转化，对水环境和人类健康造成严重的影响和潜在的危害。

水体具有自净能力，但人类在生活和生产活动过程中无节制地向水体排放各种污染物，导致其不堪重负。水资源、水环境、水生态和水灾害问题相互作用，彼此叠加，制约了我国经济社会的可持续发展，其中水污染问题尤为突出。

中国科学院生态环境研究中心的学者对我国地表水中有机污染物的浓度水平及地理分布进行了研究，通过对7大水系600个监测断面的取样分析，在204条河流409个国控断面中，I-III类、IV-V类和劣V类水质的断面比例分别为59.9％、23.7％和16.4％。在处于监测营养状态的26个湖泊(水库)中，呈现富营养化状态的湖泊(水库)占42.3％。

特别对于太湖流域，化验分析表明，目前太湖流域水环境污染不仅有西方发达国家水污染第一阶段出现的以COD、重金属为主的特征，更有西方国家主要由N、P引发水体富营养化的第二阶段特点，还兼有西方国家水体以微量有毒有害有机物为特征的第三阶段的特点。太湖流域河流湖泊总体水质(主要根据TN、TP、NH4-N来评价，水质评价标准按中华人民共和国GB3838-88地面水环境质量标准)为IV、V类水，劣V类水质占检测总数的1/3多。

如何通过目前污水处理所使用的二级生化处理技术，达到去除氨氮污染的一级环保排放目标，是我国科技自主创新迫切要解决的问题。目前国内外常用的氨氮污染处理技术存在诸多问题：汽提氨氮吹脱工艺的效率较低，需要大量加碱和加热；化学氧化和沉淀法都需投加大量化学药剂，仅北京市每年为治理污水要投加的化学药剂就有上亿元；高浓度氨氮废水的生化处理，需大量加碱以提高碱度：硝化细菌的活性在低温条件下受到抑制，处理速率显著降低；增温又需大量能源。

目前，工业上处理低浓度氨氮废水比较常用的技术主要包括：吸附法、离子交换法、折点加氯法、生物法以及膜技术。其中，不少研究者将目光专注于比表面积大、对氨氮有离子交换功能的沸石研究上，例如：“沸石处理氨氮废水的研究”(《河南化工》，2003,9:15-17，杜冬云，王伟)研究了静态、动态条件下，沸石对于氨氮废水的处理，确定了一系列因素对于氨氮去除效果的影响，同时还对比了人造沸石与天然沸石的吸附、再生效率。“用于氨氮处理的沸石的合成条件研究”(《江西理工大学学报报》，2012，33，1：21-23，张大超，曾宪营)筛选出了用于氨氮处理的沸石最佳合成条件。“天然沸石处理氟氧废水的吸附性能及再生研究”(《能源与环境》，2011,1:12-13，崔天顺，周文剑)研究了红辉沸石的最佳吸附与再生条件。

虽然目前已有的报道证明改性沸石能够快速通过物理和化学的吸附，提取出废水中的氨氮，让出水符合排放标准，但实际的废水的成分往往比较复杂，且除了氨氮以外，COD更被作为废水处理的关注点，所以这就要求在一套完整工艺下，能够对两者都进行较彻底地处理。为快速彻底的处理含氨氮有机废水，实现一种能将两者协同的方法就十分必要。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种含氨氮制药有机废水的处理系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种含氨氮制药有机废水的处理系统，包括废水调节罐、沸石吸附系统、电化学氧化系统和盐浓缩系统，所述废水调节罐通过管道与沸石吸附系统连接，所述沸石吸附系统与电化学氧化系统通过多根管道连接，使得废水在沸石吸附系统与电化学氧化系统之间循环运动；电化学氧化系统的出水端与盐浓缩系统连接，盐浓缩系统用于对废水中的盐分进行浓缩回收，盐浓缩系统上设有高浓度盐水出口和低浓度盐水出口，其中高浓度盐水出口通过回流管道与废水调节罐连接，回流管道上串联安装有蠕动泵、节流阀和取样设备。

作为本实用新型进一步的方案：所述沸石吸附系统具有管状或塔形的反应腔体，反应腔体内直接填充或通过隔层填充有改性沸石，反应腔体上设有进水口、出水口和循环水口，其中进水口与废水调节罐连接。

作为本实用新型再进一步的方案：所述反应腔体的高度为2-5米。

作为本实用新型再进一步的方案：所述电化学氧化系统为三维电极电化学装置，电化学氧化系统的一侧底部设有进水口，另一侧上部设有出水口，其中，电化学氧化系统的进水口与沸石吸附系统的出水口连接，电化学氧化系统的出水口通过三通与沸石吸附系统的循环水口和盐浓缩系统连接。

作为本实用新型再进一步的方案：所述电化学氧化系统所使用的阳极材料包括但不限于，石墨电极、玻碳电极和形稳电极；化学氧化系统所使用的阴极材料包括但不限于铂、钛和不锈钢，电化学氧化系统中阳极和阴极之间的间距为1-10cm。

作为本实用新型再进一步的方案：所述沸石吸附系统和电化学氧化系统的数量均为多个，多个沸石吸附系统和电化学氧化系统均为串联或并联设计。

作为本实用新型再进一步的方案：一种含氨氮制药有机废水的处理系统，还包括计流量装置和多个增压装置，增压装置安装在废水调节罐、沸石吸附系统、电化学氧化系统和盐浓缩系统之间的管路上，所述计流量装置为流量计，增压装置为增压泵。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本发明凭借氨氮—COD—沸石再生的连续操作，在脱氨氮过程中，不需要添加其他化学制剂，使用的改性沸石制备方法简单，对含中、低浓度氨氮废水中的氨氮进行吸附效率非常高。利用电化学氧化对废水中的COD进行去除，后通过处理后的低氨氮低COD含盐废水循环回吸附柱中对沸石再生，无需额外的再生过程，本发明氨氮废水处理系统使用本发明处理方法在处理过程中可对改性沸石进行反复使用，同时利用了电化学氧化处理彻底处理了COD与氨氮，且所用的改性剂也都能够实现回收利用。本发明废水处理方法能在保证原有常规的污水处理工艺基本不变的条件下，通过增加相应步骤和常规的设备，使氨氮能够稳定达到城镇污水处理厂污染物排放标准GB 18918-2002中一级A标准：氨氮≦8mg/L，COD稳定达到城镇污水处理厂污染物排放标准GB 18918-2002中二级标准：CODCr≦100mg/L。

附图说明

图1为一种含氨氮制药有机废水的处理系统的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1，本实用新型实施例中，一种含氨氮制药有机废水的处理系统，包括废水调节罐、沸石吸附系统、电化学氧化系统和盐浓缩系统，所述废水调节罐通过管道与沸石吸附系统连接，用于对废水中的氨氮进行处理，所述沸石吸附系统与电化学氧化系统通过多根管道连接，使得废水在沸石吸附系统与电化学氧化系统之间循环运动，提升废水的处理效果；电化学氧化系统的出水端与盐浓缩系统连接，盐浓缩系统用于对废水中的盐分进行浓缩回收，盐浓缩系统上设有高浓度盐水出口和低浓度盐水出口，其中高浓度盐水出口通过回流管道与废水调节罐连接，用于回收高浓度盐水并置于废水调节罐内，进行下次使用，回流管道上串联安装有蠕动泵、节流阀和取样设备。

所述沸石吸附系统具有管状或塔形的反应腔体，反应腔体内直接填充或通过隔层填充有改性沸石，反应腔体上设有进水口、出水口和循环水口，其中进水口与废水调节罐连接。

所述反应腔体的高度为2-5米。

所述电化学氧化系统为三维电极电化学装置，电化学氧化系统的一侧底部设有进水口，另一侧上部设有出水口，其中，电化学氧化系统的进水口与沸石吸附系统的出水口连接，电化学氧化系统的出水口通过三通与沸石吸附系统的循环水口和盐浓缩系统连接，可以切换出水流向，废水在沸石吸附系统与电化学氧化系统之间循环运动或排放至盐浓缩系统内。

所述电化学氧化系统所使用的阳极材料包括但不限于，石墨电极、玻碳电极和形稳电极；化学氧化系统所使用的阴极材料包括但不限于铂、钛和不锈钢，电化学氧化系统中阳极和阴极之间的间距为1-10cm。

所述沸石吸附系统和电化学氧化系统的数量均为多个，多个沸石吸附系统和电化学氧化系统均为串联或并联设计，当串联设计时能提升废水的处理效果，并联设计时能提升废水的处理量。

一种含氨氮制药有机废水的处理系统，还包括计流量装置和多个增压装置，增压装置安装在废水调节罐、沸石吸附系统、电化学氧化系统和盐浓缩系统之间的管路上，所述计流量装置为流量计，增压装置为增压泵。

本实用新型的具体工作原理是：本实施例使用的电化学氧化系统为三维电极电化学装置，不锈钢作为阴极，负载二氧化铅电催化剂的陶瓷电极作为阳极，两电极平均相距80mm。在调节罐两侧留有回流口，并安装了带有节流阀门以及蠕动泵的PVC管道，分别作为盐水再生液回用管以及废水出水回流管，以隔层方式填入改性沸石，隔层间距为200mm，填料的用量为可容纳废水重量的1/8(废水密度以1×103kg/m3计)。

其中改性沸石的制备：天然丝光沸石原产地为浙江缙云。

将天然丝光沸石在25℃温度下，在放入氯化钠浓度为15wt％的溶液中浸泡24小时，再用水循环清洗8小时后得到改性沸石成品。

处理方法：

(1)废水在调节罐中加入3wt％的氯化钠后，通过增压泵从电化学装置底部进入系统中，上升速率为4m/h，停留时间为30min。电解时，将电解氧化装置的正极和负极之间的电压调节为6V，电解氧化装置的极板电流密度为120A/㎡。

(2)处理后废水从电化学氧化系统上部流出后，经过检测口取样检测达标后，废水进入盐浓缩系统，高盐水回流至调节罐。

30d运行结果表明，在流量为5.0m³/h，进水量50m³/d，原水COD浓度6000mg/L，氨氮浓度为223mg/L的条件下，每吨沸石的处理水量约为30m³(废水)/t(沸石)。单次处理废水氨氮浓度都可下降至5mg/L以下，氯离子浓度在3mg/L左右，出水达到城镇污水处理厂污染物排放标准GB 18918-2002中一级A标准，且无突发激增，无需进行废水回流在循环；COD降低至70mg/L。

本实施例使用的电化学氧化系统为三维电极电化学装置，钛板阴极与石墨阳极交替排列，两电极平均相距20mm，设有单独的改性沸石吸附塔。在电化学装置一侧，分别设有一道底部侧线，安装了带有节流阀门以及流量计的PVC管道，作为进水管路；另一侧设有上部侧线，作为出水管路。在调节罐两侧留有回流口，并安装了带有节流阀门以及蠕动泵的PVC管道，分别作为盐水再生液回用管以及废水出水回流管。以隔层方式填入改性沸石，隔层间间距为200mm，填料的用量为可容纳废水重量的1/8(废水密度以1×103kg/m3计)。

其中改性沸石的制备：天然丝光沸石原产地为浙江缙云。

将天然丝光沸石在25℃温度下，在放入氯化钠浓度为15wt％的溶液中浸泡24小时，再用水循环清洗8小时后得到改性沸石成品。

处理方法：

(1)废水在调节罐中加入3wt％的氯化钠后，通过增压泵从吸附塔底部进入系统中，上升速率为8m/h，停留时间为15min，从塔顶部出水进入电化学装置进水管路。

(2)废水进入电化学装置进行电解时，将电解氧化装置的正极板和负极板之间的电压调节为6V，电解氧化装置的极板电流密度为120A/㎡。

(3)处理后废水从装置上部侧线流出后，经过检测口取样检测达标后，废水进入纳滤膜系统进行浓缩，并从浓缩室回流盐水至调节罐，脱盐室出水排放。未达标则直接通过废水回流管至调节罐。

10d运行结果表明，在流量为15.0m³/h，进水量120m³/d，原水COD2000-3000mg/L氨氮浓度为500～600mg/L的条件下，每吨沸石的处理水量约为10m3(废水)/t(沸石)。单次处理废水氨氮浓度都可下降至5mg/L以下，氯离子浓度在3mg/L左右，出水达到城镇污水处理厂污染物排放标准GB 18918-2002中一级A标准，偶有出水氨氮超标情况，在二次循环后，均可达标；COD降低至100mg/L；纳滤膜装置处理盐水，对氯化钠消耗较低，在5％左右。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。