本发明涉及一种微波-超重力联合处理稀土生产氨氮废水的装置和应用方法，属于氨氮废水处理技术领域。
背景技术：
稀土氨氮废水是一种水量大，成分复杂，硬度高，氨氮含量高，高污染，难处理的工业废水，大量氨氮废水被直接排放，进入水体可引起水体富营养化，导致水质恶化，其排放受到严格的限制。稀土冶炼过程中产生的氨氮废水主要有2种：①硫铵废水：主要来源于生产 碳酸稀土及稀土分离氨皂化过程，主要污染物为硫酸铵，氨氮浓度大约在8000mg/L，还含有大量的Ca2+，Mg2+、Cl-等杂质，废水的成分较复杂；②氯氨废水：主要来源于稀土萃取的分离生产过程，主要污染物为氯化铵，氨氮浓度在10000～15000mg/L，由于生产过程中所用的水为纯净水，因此废水中其他杂质很少。因此科学合理的废水处理技术和资源回收利用技术已成为稀土行业可持续发展的一个重要影响因素。
目前处理稀土废水中高浓度氨氮的方法较多，比如蒸发浓缩法、折点氯化法、电渗析法、化学沉淀法、离子交换法、生物处理法、碱性蒸氨法（空气吹脱法和蒸汽吹脱法）等，但都存在一定的缺点，比如蒸氨浓缩法成本较高，低浓度废水需先进行浓缩，产品销售困难；折点氯化法处理低浓度氨氮废水效果好，但要防止二次污染产生；膜法回收氨氮废水虽然效果较好，但运行成本较高，处理量有限；化学沉淀法磷酸盐成本较高，因此，这几种方法仍处在研究阶段。而空气吹脱法是一种较为简单广泛采用的方法，一般采用吹脱池和吹脱塔两类设备，存在占地面积大，分离效率低，且易造成二次污染。
技术实现要素：
针对上述现有技术存在的问题及不足，本发明提供一种微波-超重力联合处理稀土生产氨氮废水的装置和应用方法。本发明为了更好地提高吹脱率和降低能耗，首先利用微波的快速加热优势将氨氮废水溶液加热，其次利用超重力强化传递效果的特点，在超重力旋转填料床中，液体由高速旋转填料撕裂切割成液丝、液滴和薄膜，液体流速是重力场中10倍之高，高速液相流体与气体逆流接触，极大的增强气液相界面传质，与传统反应器相比传质效率提高1～3个数量级，且与传统塔设备比设备尺寸极大地降低。本发明通过以下技术方案实现。
一种微波-超重力联合处理稀土生产氨氮废水的装置，包括废水水槽、输液泵、微波炉、喷水管、超重力旋转填料床、旋转盘、网带、旋转抽、电机、液体出口、气体出口、废气吸收瓶、空气入口、鼓风机、吸收液水槽、输液管、进气管、出气管和出液管，废水水槽底部通过输液泵和输液管连通微波炉液体入口，微波炉底部加热液体出口通过输液泵和输液管连通超重力旋转填料床侧部中间位置设置的喷水管，超重力旋转填料床内部设有旋转盘，旋转盘均通过旋转抽连接电机，旋转盘间设有网带，超重力旋转填料床顶部设有气体出口、底部设有液体出口以及侧部底部设有空气入口，气体出口通过出气管连接废气吸收瓶，液体出口通过出液管连接吸收液水槽，空气入口通过进气管连接鼓风机。
所述微波炉底部加热液体出口连接喷水管的液体入口且该输液管处还设有液体流量计。
所述微波炉的微波腔体内设有热电偶。
所述旋转盘间设有10个以上网带。
所述进气管上设有气体流量计。
一种微波-超重力联合处理稀土生产氨氮废水的装置的应用方法，其具体步骤如下：
步骤1、将置于废水水槽中的稀土生产氨氮废水加入NaOH调节pH值10～14；
步骤2、然后通过输液泵和输液管按照1～10L/h输送到微波炉中加热1min使溶液温度达到30～90℃；
步骤3、将微波炉底部加热液体出口通过输液泵和输液管按照1～10L/h输送到超重力旋转填料床的喷水管中，控制鼓风机中吹入超重力旋转填料床空气入口中的空气流速100～2000L/h，电机带动旋转盘转动的转速为100～1500r/min进行吹脱处理，超重力旋转填料床顶部气体出口出来的气体用废气吸收瓶中的水或酸吸收，超重力旋转填料床底部的液体出口中废水如果未达标返回处理，直到废水氨氮达到《稀土工业污染物排放标准》然后进行排放。
所述步骤1中稀土生产氨氮废水中氨氮浓度11000～20000mg/L。
本发明的有益效果是：
（1）本装置可以对溶液进行快速加热，节约时间和成本；
（2）本装置采用鼓风的方式，可以使产生的氨气迅速被带出，防止超重力旋转填料床内部氨气集结过多随着液体一同排出；
（3）本装置超重力旋转填料床内部设有10个以上的网带，可以大大增加溶液的传质效率，使反应更完全；
（4）本方法选取NaOH调节pH值，NaOH不仅来源广泛，而且成本低，若采用Ca(OH)2调节pH值，容易结垢堵塞管道；
（5）本方法利用微波快速加热的优势，加热时间不超过1min，降低能耗；
（6）本方法采取超重力技术处理氨氮废水，设备体积小，占地面积小，安装维修方便，传质效果高，氨吹脱率高。
附图说明
图1是本发明装置结构示意图。
图中：1-废水水槽，2-输液泵Ⅰ，3-微波炉，4-热电偶，5-微波腔体，6-液体流量计，7-液体入口，8-喷水管，9-超重力旋转填料床，10-旋转盘，11-网带，12-旋转抽，13-电机，14-液体出口，15-气体出口，16-废气吸收瓶，17-空气入口，18-气体流量计，19-鼓风机，20-吸收液水槽，21-输液管，22-进气管，23-出气管，24-出液管，25-输液泵Ⅱ。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式，对本发明作进一步说明。
实施例1
如图1所示，该微波-超重力联合处理稀土生产氨氮废水的装置，包括废水水槽1、输液泵、微波炉3、喷水管8、超重力旋转填料床9、旋转盘10、网带11、旋转抽12、电机13、液体出口14、气体出口15、废气吸收瓶16、空气入口17、鼓风机19、吸收液水槽20、输液管21、进气管22、出气管23和出液管24，废水水槽1底部通过输液泵（输液泵Ⅰ2）和输液管21连通微波炉3液体入口，微波炉3底部加热液体出口通过输液泵（输液泵Ⅱ25）和输液管21连通超重力旋转填料床9侧部中间位置设置的喷水管8，超重力旋转填料床9内部设有旋转盘10，旋转盘10均通过旋转抽12连接电机13，旋转盘10间设有网带11，超重力旋转填料床9顶部设有气体出口15、底部设有液体出口14以及侧部底部设有空气入口17，气体出口15通过出气管23连接废气吸收瓶16，液体出口14通过出液管24连接吸收液水槽20，空气入口17通过进气管22连接鼓风机19。
其中微波炉3底部加热液体出口连接喷水管8的液体入口7且该输液管21处还设有液体流量计6；微波炉3的微波腔体5内设有热电偶4；旋转盘10间设有10个以上网带11；进气管22上设有气体流量计18。
该微波-超重力联合处理稀土生产氨氮废水的装置的应用方法，其具体步骤如下：
步骤1、将置于废水水槽1中的稀土生产氨氮废水（稀土生产氨氮废水中氨氮浓度11000mg/L）加入NaOH调节pH值10.5；
步骤2、然后通过输液泵和输液管21按照3L/h输送到微波炉3中加热1min使溶液温度达到90℃；
步骤3、将微波炉3底部加热液体出口通过输液泵和输液管21按照3L/h输送到超重力旋转填料床9的喷水管8中，控制鼓风机19中吹入超重力旋转填料床9空气入口17中的空气流速1600L/h，电机13带动旋转盘10转动的转速为1200r/min进行吹脱处理，超重力旋转填料床9顶部气体出口15出来的气体用废气吸收瓶16中的水或酸吸收，超重力旋转填料床9底部的液体出口14中废水如果未达标返回处理，直到废水氨氮达到《稀土工业污染物排放标准》然后进行排放。
本实施例氨去除率达到99.8%，最终排出的氨氮废水＜25mg/L，达到《稀土工业污染物排放标准》。
对比实施例
将稀土生产氨氮废水（稀土生产氨氮废水中氨氮浓度11000mg/L）加入NaOH调节pH值10.5直接采用现有技术中的板式分离塔，氨去除率达到99.2%，最终排出的氨氮废水＜100mg/L，与本实施例相比，本方法通过快速加热的方式节约时间和成本，增加溶液的传质效率，使传质效果高，氨吹脱率高。
实施例2
如图1所示，该微波-超重力联合处理稀土生产氨氮废水的装置，包括废水水槽1、输液泵、微波炉3、喷水管8、超重力旋转填料床9、旋转盘10、网带11、旋转抽12、电机13、液体出口14、气体出口15、废气吸收瓶16、空气入口17、鼓风机19、吸收液水槽20、输液管21、进气管22、出气管23和出液管24，废水水槽1底部通过输液泵（输液泵Ⅰ2）和输液管21连通微波炉3液体入口，微波炉3底部加热液体出口通过输液泵（输液泵Ⅱ25）和输液管21连通超重力旋转填料床9侧部中间位置设置的喷水管8，超重力旋转填料床9内部设有旋转盘10，旋转盘10均通过旋转抽12连接电机13，旋转盘10间设有网带11，超重力旋转填料床9顶部设有气体出口15、底部设有液体出口14以及侧部底部设有空气入口17，气体出口15通过出气管23连接废气吸收瓶16，液体出口14通过出液管24连接吸收液水槽20，空气入口17通过进气管22连接鼓风机19。
其中微波炉3底部加热液体出口连接喷水管8的液体入口7且该输液管21处还设有液体流量计6；微波炉3的微波腔体5内设有热电偶4；旋转盘10间设有10个网带11；进气管22上设有气体流量计18。
该微波-超重力联合处理稀土生产氨氮废水的装置的应用方法，其具体步骤如下：
步骤1、将置于废水水槽1中的稀土生产氨氮废水（稀土生产氨氮废水中氨氮浓度20000mg/L）加入NaOH调节pH值14；
步骤2、然后通过输液泵和输液管21按照1L/h输送到微波炉3中加热1min使溶液温度达到30℃；
步骤3、将微波炉3底部加热液体出口通过输液泵和输液管21按照1L/h输送到超重力旋转填料床9的喷水管8中，控制鼓风机19中吹入超重力旋转填料床9空气入口17中的空气流速100L/h，电机13带动旋转盘10转动的转速为100r/min进行吹脱处理，超重力旋转填料床9顶部气体出口15出来的气体用废气吸收瓶16中的水或酸吸收，超重力旋转填料床9底部的液体出口14中废水如果未达标返回处理，直到废水氨氮达到《稀土工业污染物排放标准》然后进行排放。
本实施例氨去除率达到99.78%，最终排出的氨氮废水＜25mg/L，达到《稀土工业污染物排放标准》。
实施例3
如图1所示，该微波-超重力联合处理稀土生产氨氮废水的装置，包括废水水槽1、输液泵、微波炉3、喷水管8、超重力旋转填料床9、旋转盘10、网带11、旋转抽12、电机13、液体出口14、气体出口15、废气吸收瓶16、空气入口17、鼓风机19、吸收液水槽20、输液管21、进气管22、出气管23和出液管24，废水水槽1底部通过输液泵（输液泵Ⅰ2）和输液管21连通微波炉3液体入口，微波炉3底部加热液体出口通过输液泵（输液泵Ⅱ25）和输液管21连通超重力旋转填料床9侧部中间位置设置的喷水管8，超重力旋转填料床9内部设有旋转盘10，旋转盘10均通过旋转抽12连接电机13，旋转盘10间设有网带11，超重力旋转填料床9顶部设有气体出口15、底部设有液体出口14以及侧部底部设有空气入口17，气体出口15通过出气管23连接废气吸收瓶16，液体出口14通过出液管24连接吸收液水槽20，空气入口17通过进气管22连接鼓风机19。
其中微波炉3底部加热液体出口连接喷水管8的液体入口7且该输液管21处还设有液体流量计6；微波炉3的微波腔体5内设有热电偶4；旋转盘10间设有20个网带11；进气管22上设有气体流量计18。
该微波-超重力联合处理稀土生产氨氮废水的装置的应用方法，其具体步骤如下：
步骤1、将置于废水水槽1中的稀土生产氨氮废水（稀土生产氨氮废水中氨氮浓度16000mg/L）加入NaOH调节pH值12；
步骤2、然后通过输液泵和输液管21按照10L/h输送到微波炉3中加热1min使溶液温度达到80℃；
步骤3、将微波炉3底部加热液体出口通过输液泵和输液管21按照10L/h输送到超重力旋转填料床9的喷水管8中，控制鼓风机19中吹入超重力旋转填料床9空气入口17中的空气流速2000L/h，电机13带动旋转盘10转动的转速为1500r/min进行吹脱处理，超重力旋转填料床9顶部气体出口15出来的气体用废气吸收瓶16中的水或酸吸收，超重力旋转填料床9底部的液体出口14中废水如果未达标返回处理，直到废水氨氮达到《稀土工业污染物排放标准》然后进行排放。
本实施例氨去除率达到99.79%，最终排出的氨氮废水＜25mg/L，达到《稀土工业污染物排放标准》。
以上结合附图对本发明的具体实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。