公布日：2023.09.05
申請日：2023.06.19
分類號：C02F9/00(2023.01)I;C02F1/44(2023.01)N;C02F1/66(2023.01)N;C02F1/42(2023.01)N;C02F101/16(2006.01)N
摘要
本發(fā)明涉及廢水處理領(lǐng)域，具體涉及一種基于滲析‑脫氮的廢水處理系統(tǒng)，包括原水池、堿液罐、酸液罐以及向堿液罐內(nèi)補(bǔ)充強(qiáng)堿的堿液補(bǔ)充管，原水池和堿液罐之間設(shè)有道南滲析組件，原水池和道南滲析組件之間連接有第一管道；堿液罐和酸液罐之間設(shè)有滲透蒸餾組件，堿液罐、道南滲析組件和滲透蒸餾組件之間連接有第二管道，酸液罐和滲透蒸餾組件之間連接有第三管道；堿液罐中設(shè)有攪拌軸，攪拌軸上固定設(shè)有多個葉片，葉片位于堿液罐內(nèi)部。本方案在向堿液罐中補(bǔ)充強(qiáng)堿溶液時(shí)，降低pH檢測計(jì)的檢測誤差，能夠?qū)U水中的氨氮富集后再回收利用，達(dá)到氨氮資源化的目的，并且降低了回收氨氮的成本，解決了次生產(chǎn)物二次污染的可能。
權(quán)利要求書
1.一種基于滲析-脫氮的廢水處理系統(tǒng)，其特征在于：包括原水池、堿液罐、酸液罐以及向堿液罐內(nèi)補(bǔ)充強(qiáng)堿的堿液補(bǔ)充管，所述原水池和堿液罐之間設(shè)有道南滲析組件，原水池和道南滲析組件之間連接有第一管道；堿液罐和酸液罐之間設(shè)有滲透蒸餾組件，所述堿液罐、道南滲析組件和滲透蒸餾組件之間連接有第二管道，所述堿液罐中液體沿第二管道依次進(jìn)入道南滲析組件和滲透蒸餾組件后又回到堿液罐中；所述酸液罐和滲透蒸餾組件之間連接有第三管道；所述第一管道、第二管道、第三管道上均設(shè)有泵；所述堿液罐內(nèi)壁安裝有pH檢測計(jì)，所述堿液罐中設(shè)有攪拌軸，攪拌軸上固定設(shè)有多個葉片，所述葉片位于堿液罐內(nèi)部，所述堿液罐的外側(cè)設(shè)有驅(qū)動攪拌軸轉(zhuǎn)動的驅(qū)動機(jī)構(gòu)，驅(qū)動機(jī)構(gòu)包括電機(jī)；所述攪拌軸的內(nèi)部設(shè)有腔室，葉片的內(nèi)部也設(shè)有腔室，所述葉片的腔室和攪拌軸上的腔室連通，所述葉片上設(shè)有出液孔；所述堿液補(bǔ)充管和攪拌軸的腔室連通；所述堿液罐的外壁固定連接有電磁鐵，電磁鐵圍繞堿液罐周向布置；葉片的出液孔的內(nèi)壁傾斜設(shè)置，葉片的出液孔上插有堵塊，堵塊的形狀為圓臺形狀，堵塊插入到出液孔中，堵塊位于葉片中的一端為小端，堵塊位于葉片外側(cè)的一端為大端；堵塊的斜面和出液孔的內(nèi)壁相匹配并滑動配合；所述葉片的外側(cè)固定連接桿架，堵塊的外側(cè)固定連接有滑動桿，滑動桿包括橫向部位和豎向部位，滑動桿的橫向部位滑動連接在桿架上；滑動桿遠(yuǎn)離堵塊的一端固定連接有固定塊，固定塊和桿架之間連接有壓簧；所述堵塊端部為含有磁性的材質(zhì)制成，電磁鐵和堵塊相互相對的面之間具有吸引力；基于滲析-脫氮的廢水處理系統(tǒng)還包括控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)的輸入端和pH檢測計(jì)電連接，控制系統(tǒng)的輸出端和電機(jī)、電磁鐵電連接；pH檢測計(jì)檢測的pH值信號傳遞給控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)根據(jù)pH值控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速和電磁鐵的磁力大小。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于滲析-脫氮的廢水處理系統(tǒng)，其特征在于：所述原水池上連接有集水池，所述原水池和集水池之間設(shè)有保安過濾器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于滲析-脫氮的廢水處理系統(tǒng)，其特征在于：還包括用于對道南滲析組件、滲透蒸餾組件進(jìn)行清理的清水箱。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于滲析-脫氮的廢水處理系統(tǒng)，其特征在于：所述堿液罐上連接有廢堿液外排泵，所述酸液罐上連接有硫酸銨外排泵。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于滲析-脫氮的廢水處理系統(tǒng)，其特征在于：還包括堿液補(bǔ)充罐、酸液補(bǔ)充罐，所述堿液補(bǔ)充罐和堿液補(bǔ)充管連接，所述酸液補(bǔ)充罐和酸液罐連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于滲析-脫氮的廢水處理系統(tǒng)，其特征在于：所述攪拌軸的側(cè)壁上設(shè)有連通孔，所述連通孔將葉片的腔室和攪拌軸的腔室連通。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于滲析-脫氮的廢水處理系統(tǒng)，其特征在于：所述攪拌軸的頂部轉(zhuǎn)動連接有旋轉(zhuǎn)接頭，所述堿液補(bǔ)充管和旋轉(zhuǎn)接頭連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于滲析-脫氮的廢水處理系統(tǒng)，其特征在于：所述第一管道、第二管道或者第三管道上安裝設(shè)有流量計(jì)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于滲析-脫氮的廢水處理系統(tǒng)，其特征在于：所述泵為計(jì)量泵。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明意在提供一種基于滲析-脫氮的廢水處理系統(tǒng)，以設(shè)計(jì)一種低能耗、低成本的氨氮處理和回收的廢水處理系統(tǒng)。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：一種基于滲析-脫氮的廢水處理系統(tǒng)，包括原水池、堿液罐、酸液罐以及向堿液罐內(nèi)補(bǔ)充強(qiáng)堿的堿液補(bǔ)充管，原水池和堿液罐之間設(shè)有道南滲析組件，原水池和道南滲析組件之間連接有第一管道；堿液罐和酸液罐之間設(shè)有滲透蒸餾組件，堿液罐、道南滲析組件和滲透蒸餾組件之間連接有第二管道，堿液罐中液體沿第二管道依次進(jìn)入道南滲析組件和滲透蒸餾組件后又回到堿液罐中；酸液罐和滲透蒸餾組件之間連接有第三管道；第一管道、第二管道和第三管道上均設(shè)有泵；堿液罐中設(shè)有攪拌軸，攪拌軸上固定設(shè)有多個葉片，葉片位于堿液罐內(nèi)部，堿液罐的外側(cè)設(shè)有驅(qū)動攪拌軸轉(zhuǎn)動的驅(qū)動機(jī)構(gòu)。
本方案的原理及優(yōu)點(diǎn)是：原水池中的廢水通過第一管道進(jìn)入到道南滲析組件中，堿液罐中的堿液溶液通過第二管道進(jìn)入到道南滲析組件中，道南滲析組件中設(shè)有陽離子交換膜，廢水和堿液溶液分別位于陽離子交換膜的兩側(cè)，廢水中的銨離子與堿液溶液中的驅(qū)動離子在濃差作用下跨陽離子交換膜置換，銨離子與堿液溶液中的氫氧根離子發(fā)生反應(yīng)生成氨氣。然后道南滲析組件中的氨氣沿第二管道進(jìn)入到滲透蒸餾組件中，酸液罐中的酸液溶液通過第三管道進(jìn)入到滲透蒸餾組件中，滲透蒸餾組件中設(shè)有透氣疏水膜，帶有氨氣的堿液溶液、酸液分別位于透氣疏水模的兩側(cè)，氨氣在透氣疏水膜兩側(cè)氣壓差的作用下跨透氣疏水膜與酸液進(jìn)行混合，氨氣和酸液混合后通過第三管道進(jìn)入到酸液罐中，氨氣和酸液混合后轉(zhuǎn)化成銨鹽，以便于后續(xù)進(jìn)行回收利用。通過本系統(tǒng)，整個過程均在自然濃差驅(qū)動下進(jìn)行，無需額外能源輸入，可將污水中氨氮持續(xù)削減，脫氮效率高，運(yùn)行穩(wěn)定，能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)廢水中氨氮的去除與回收,并且耦合工藝比單獨(dú)工藝的處理效率更佳。此外，系統(tǒng)中的驅(qū)動力均為濃差（壓差）驅(qū)動,無需外加能源,是一種低能耗、低成本的氨氮處理和回收系統(tǒng)。并且整個系統(tǒng)無需復(fù)雜的操作和管理,適用于無人管理模式和在偏遠(yuǎn)地區(qū)運(yùn)行。
本方案對氨氮進(jìn)行回收的核心思路是在系統(tǒng)中加入一種DD-OD新技術(shù)，該技術(shù)基于膜分離強(qiáng)化不同形態(tài)氮素的遷移轉(zhuǎn)化過程，首先利用道南滲析零能耗從氨氮污水中富集氨氮，以降低后續(xù)處理的物耗，再通過滲透蒸餾零能耗將氨氮回收，同時(shí)滲透蒸餾可以提高道南滲析對氨氮的富集率，最終氮素以產(chǎn)品的形式再利用，體現(xiàn)出可持續(xù)發(fā)展的理念。通過該系統(tǒng)對廢水中的氨氮進(jìn)行回收處理，降低了回收氨氮的成本，氨氮的回收率高、投資小，二次污染小。
另外，該系統(tǒng)中的堿液罐隨著不斷使用，堿液罐中的pH值會發(fā)生變化，因此需要補(bǔ)充強(qiáng)堿溶液以維持堿液罐中的堿性環(huán)境。為此發(fā)明人在堿液罐內(nèi)壁安裝有pH檢測計(jì)，通過pH檢測計(jì)對堿液罐中的溶液的pH值進(jìn)行檢測，當(dāng)pH值低于一定值時(shí)，通過堿液補(bǔ)充管道向堿液罐中補(bǔ)充強(qiáng)堿。但是，強(qiáng)堿溶液補(bǔ)充的位置固定，當(dāng)強(qiáng)堿溶液從堿液罐的一側(cè)補(bǔ)充入到堿液罐中后，強(qiáng)堿溶液不會立刻與堿液罐中的液體混合并分散開，強(qiáng)堿溶液緩慢在堿液罐中分散混合，從而使得pH檢測計(jì)對pH值檢測具有一定的延遲誤差，pH檢測計(jì)對pH值檢測不準(zhǔn)，pH檢測計(jì)檢測值會低于實(shí)際值。而當(dāng)pH檢測計(jì)檢測到pH值符合要求后，此時(shí)仍有一定量的強(qiáng)堿溶液已經(jīng)加入到堿液罐中，從而會造成強(qiáng)堿溶液加入過量的現(xiàn)象。由于離子銨-氨氣在不同的pH值環(huán)境下分布不同，堿液罐中的堿液需要進(jìn)入到道南滲析組件以及滲透蒸餾組件中發(fā)生反應(yīng)，堿液罐中的pH值會影響兩個組件中的反應(yīng)，因此堿液罐中pH值檢測、控制較為重要，堿液罐中的堿液pH值檢測不準(zhǔn)確會影響整個系統(tǒng)對廢水中氨氮回收處理的效果。
故本方案中在向堿液罐中補(bǔ)充強(qiáng)堿溶液時(shí)，通過驅(qū)動機(jī)構(gòu)驅(qū)動攪拌軸轉(zhuǎn)動，攪拌軸帶動葉片轉(zhuǎn)動，從而對堿液罐中的堿液進(jìn)行攪拌，這樣實(shí)現(xiàn)了強(qiáng)堿溶液的邊加入邊攪拌邊混合，使得加入的強(qiáng)堿溶液能夠較快的在堿液罐中分散開，相比強(qiáng)堿溶液在堿液罐中自然緩慢分散，這樣堿液罐內(nèi)壁的pH檢測計(jì)能夠較為快速的檢測到pH值的變化，減小了pH檢測計(jì)的檢測的延遲，減小了pH檢測計(jì)對pH值的檢測誤差，使得pH檢測計(jì)對pH值的檢測更加的精準(zhǔn)，能夠?qū)A液罐中的pH值更加精準(zhǔn)的控制，從而更容易精準(zhǔn)的控制加入的強(qiáng)堿量。這樣能夠更為精準(zhǔn)的控制堿液罐中堿液的pH值，使得離子銨-氨氣處于較為適宜的pH值環(huán)境下中，保證整個系統(tǒng)對廢水中氨氮回收處理的效果。
另外，即便在不補(bǔ)充強(qiáng)堿溶液時(shí)，攪拌軸也可處于持續(xù)轉(zhuǎn)動的狀態(tài)，因?yàn)閴A液罐中的液體不斷的流向道南滲析組件以及滲透蒸餾組件中，道南滲析組件以及滲透蒸餾組件中也不斷有液體流回堿液罐中，這樣通過攪拌軸對堿液罐中流回的液體進(jìn)行攪拌，能夠使得堿液罐中的液體持續(xù)處于混合攪動的狀態(tài)，從而保證了從堿液罐中進(jìn)入到道南滲析組件以及滲透蒸餾組件的液體成分較為均勻，保證氨氮處理的效果。
優(yōu)選的，作為一種改進(jìn)，原水池上連接有集水池，原水池和集水池之間設(shè)有保安過濾器。由此，通過保安過濾器能夠?qū)M(jìn)入到原水池之前的液體進(jìn)行過濾，去除水中雜質(zhì)，避免對道南滲析組件、滲透蒸餾組件和整個系統(tǒng)造成損壞。
優(yōu)選的，作為一種改進(jìn)，還包括用于對道南滲析組件、滲透蒸餾組件進(jìn)行清理的清水箱。由此，清水箱中盛裝清水，當(dāng)兩個膜組件及整個系統(tǒng)需要清洗時(shí)，可使清水箱中的水進(jìn)入到兩個膜組件中流動，從而對兩個膜組件和系統(tǒng)進(jìn)行清洗使用。
優(yōu)選的，作為一種改進(jìn)，堿液罐上連接有廢堿液外排泵，酸液罐上連接有硫酸銨外排泵。由此，系統(tǒng)運(yùn)行一定周期后，堿液罐和酸液罐中的液體需要相應(yīng)的排出，因此通過分別打開廢堿液外排泵、硫酸銨外排泵的方式，可實(shí)現(xiàn)堿液罐或者酸液罐中的廢液排出。
優(yōu)選的，作為一種改進(jìn)，還包括堿液補(bǔ)充罐、酸液補(bǔ)充罐，堿液補(bǔ)充罐和堿液補(bǔ)充管連接，所述酸液補(bǔ)充罐和酸液罐連接。由此，堿液補(bǔ)充罐和酸液補(bǔ)充罐中分別裝有需要補(bǔ)充的堿液和酸液，當(dāng)需要補(bǔ)充堿液或者酸液時(shí)，可將堿液補(bǔ)充罐或者酸液補(bǔ)充罐中的液體補(bǔ)充到相應(yīng)的堿液罐或者酸液罐中。
優(yōu)選的，作為一種改進(jìn)，攪拌軸的內(nèi)部設(shè)有腔室，葉片的內(nèi)部也設(shè)有腔室，葉片的腔室和攪拌軸上的腔室連通，葉片上設(shè)有出液孔；堿液補(bǔ)充管和攪拌軸的腔室連通。
由此，在補(bǔ)充強(qiáng)堿溶液時(shí)，強(qiáng)堿溶液通過堿液補(bǔ)充管進(jìn)入到攪拌軸的腔室中，強(qiáng)堿溶液進(jìn)入到葉片的腔室中，并從不同的葉片的出液孔中流出，這樣加入到堿液罐中的強(qiáng)堿溶液從不同的葉片上流出，因此強(qiáng)堿溶液流出的位置不固定，強(qiáng)堿溶液是從攪拌軸的四周流出并向四周流動，從而更有利于強(qiáng)堿溶液和堿液罐中的液體的混合攪拌、分散，避免了強(qiáng)堿溶液加入的位置固定而不利于快速擴(kuò)散，進(jìn)而提高了pH檢測計(jì)的檢測的準(zhǔn)確程度，減少了檢測的誤差。
優(yōu)選的，作為一種改進(jìn)，攪拌軸的側(cè)壁上設(shè)有連通孔，連通孔將葉片的腔室和攪拌軸的腔室連通。由此，通過連通孔實(shí)現(xiàn)了葉片的腔室和攪拌軸的腔室的連通。
優(yōu)選的，作為一種改進(jìn)，攪拌軸的頂部轉(zhuǎn)動連接有旋轉(zhuǎn)接頭，堿液補(bǔ)充管和旋轉(zhuǎn)接頭連接。由此，通過旋轉(zhuǎn)接頭，使得堿液補(bǔ)充管不會跟隨攪拌軸一同轉(zhuǎn)動，堿液補(bǔ)充管能夠處于靜止的狀態(tài)。
優(yōu)選的，作為一種改進(jìn)，第一管道、第二管道或者第三管道上安裝設(shè)有流量計(jì)。由此，通過流量計(jì)，能夠?qū)Φ谝还艿�、第二管道、第三管道上的液體流量進(jìn)行檢測。
優(yōu)選的，作為一種改進(jìn)，泵為計(jì)量泵。計(jì)量泵可以在0-100%范圍內(nèi)無級調(diào)節(jié)，用來輸送液體(特別是腐蝕性液體)一種特殊容積泵，因此計(jì)量泵可以對酸堿液體、廢水進(jìn)行輸送，同時(shí)還可根據(jù)實(shí)際需求調(diào)節(jié)輸送量。
（發(fā)明人：孫通;李果;李明星;徐君;姚海軍）
