[实用新型]一种采用光电化学技术去除水中氨氮的装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及环境工程领域的污水处理技术，具体是一种采用光电化学技术去除水中氨氮的装置。

背景技术

随着全球工业化的迅速发展及城市规模的不断扩大，生活和生产过程中所排放出来的污染物对水体环境的污染日趋严重，其中不同来源的含氮化合物已成为水体环境的重要污染物之一。水中的氨氮主要来源于生活污水中含氮有机物的分解，焦化、合成氨等工业废水，农田排水及自然界过程等。据统计，我国主要湖泊中因氮、磷污染而处于富营养化状态的已占统计湖泊总量的56%之多。大量的氮化合物进入水体环境，造成水体质量恶化,影响渔业、农业和城镇环境质量，进而影响人体健康。污水中氮以氨氮、有机氮、亚硝酸盐氮以及硝酸盐氮四种形式存在。污水中氨氮是微生物活动的产物，水中氨氮量的大小，是衡量水体污染程度的指标。

传统的污水脱氮技术归纳起来可分为物化法和生物法，分别介绍如下。

（1）物化法污水脱氮技术，包括：

A.吹脱法：吹脱法主要用于废水中氨氮的去除。其原理是将空气或其他载气通入水中，使气体与废水充分接触，从而使废水中的NH₃向气相转移，达到脱除水中氨氮的目的。在碱性条件下，用蒸汽气提将废水中氨氮转化成游离氨氮被吹出，以去除废水中NH3-N的方法也称为蒸氨法。

该方法适宜于处理高浓度氨氮废水，除氨效果稳定，操作简单，但易造成二次污染，如在碱性条件下采用氨蒸法，则需消耗大量碱，生产成本高。

B.吸附法：利用吸附剂较大的比表面积和吸附能力或离子交换能力将体系内的氨氮牢牢地地吸附在吸附剂表面，通过吸附剂的脱附及再生，将水中的含氮污染物去除或回收利用。常用的吸附剂有活性炭、天然矿物、陶粒、离子交换树脂等。

该方法绿色环保，材料来源广，工艺简单。但材料吸附容量有限，再生频繁，再生装置复杂，再生后的吸附剂吸附容量下降。

C.湿式催化氧化法：催化湿式氧化法是在一定的温度、压力下，在催化剂的作用下，以空气或氧气为氧化剂使污水中的含氮有机物分解成N₂，从而达到脱氮的目的。

该方法反应速度快，占地面积小，无二次污染，处理效率高。但需升温加压，处理成本高，对反应条件、设备等要求严格，催化剂价格昂贵。

D.折点加氯法：将足够量的氯气或次氯酸钠投入到废水中，达到某一点时，废水中所含的游离氯含量较低，而氨氮含量趋向于零；当氯气通入量超过该点时水中的游离氯含量上升，此点常称为折点，在此状态下的氯化称为折点氯化，废水中的氨氮被氧化成氮气而被脱去。具体反应过程如下：

                         （1）

                   （2）

                 （3）

            （4）

该方法反应速度快，需要设备少，但液氯的安全使用和储存要求高，处理成本也较高。若用次氯酸钠或二氧化氯发生装置代替液氯，尽管较为安全，运行费用可以有所下降，但装置价格昂贵。

E.化学沉淀法：化学沉淀法的主要是通过向废水中投加某种化学药剂，使之与废水中的含氮有机或无机物发生反应，形成难溶盐沉淀下来，从而降低水中氮含量的方法。目前，研究最多的是向废水中添加含有Mg²⁺和PO4^3-的药剂。具体反应过程如下：

      （5）

             （6）

     （7）

该方法反应速度快、操作简单，可自动化控制。但沉淀剂的用量较大，需对污水的pH进行调整。产生的污泥难处理。

F.催化反硝化：催化反硝化即以氢气为还原剂，在金属催化剂作用下，将硝酸盐氮还原成对环境无害的氮气的过程。因其具有反应速度快、不改变饮用水的原成分、不产生二次污染以及反应装置结构简单的优点而被认为是最有发展前景脱氮技术之一。

该方法清洁无二次污染，反应速度快，能适应不同反应条件，易于运行管理。但催化剂的活性和选择性不易控制。

G.膜分离法：膜分离法的是利用天然或人工合成的具有选择透过性的薄膜，以外界能量或化学位差为推动力实现各种组分分离的过程，用于废水脱氮的膜分离法包括反渗透和电渗析两种。分离用的膜具有选择渗透性，常用的反渗透膜主要是醋酸酯膜。

该方法处理效率高，无相变、组件化、流程简单、耗电低。但易出现膜污染，稳定性差、运行成本高，只能处理低浓度废水，组分复杂废水需要预处理。