权利要求
1.一种用于氨氮废水的模块化处理装置，包括装置本体(1)、吸收塔(5)、曝气系统(11)和加药系统(3)，其特征在于：所述装置本体(1)的内腔中安装有脱氮主机(16)，所述脱氮主机(16)的内腔中开设有曝气槽(17)，所述脱氮主机(16)的侧边安装有溢流堰(18);
所述吸收塔(5)的顶部安装有循环管(10)，所述循环管(10)的外壁法兰连接有循环泵(9)，所述循环管(10)的另一端安装有稀硫酸储存箱(8)，所述脱氮主机(16)的顶部设置有集气罩(7);
所述曝气系统(11)包括加热电阻(12)、曝气管(13)、温控探头(14)和无机陶瓷微孔曝气管(15)。
2.根据权利要求1所述的一种用于氨氮废水的模块化处理装置，其特征在于：所述脱氮主机(16)的数量至少有四个，所述脱氮主机(16)串联在装置本体(1)的内腔中，顶部和底部所述脱氮主机(16)处的溢流堰(18)处于相反位置，所述装置本体(1)外壁的顶部安装有进水口(2)，所述进水口(2)用于将氨氮废水输入至顶部所述脱氮主机(16)的内腔中，每个所述脱氮主机(16)均通过溢流堰(18)进行氨氮废水的流通。
3.根据权利要求1所述的一种用于氨氮废水的模块化处理装置，其特征在于：所述曝气槽(17)内腔的顶部安装有布水板(19)，所述布水板(19)处安装有pH探头(20)，所述无机陶瓷微孔曝气管(15)位于曝气槽(17)内腔的底部。
4.根据权利要求1述的一种用于氨氮废水的模块化处理装置，其特征在于：所述吸收塔(5)的侧边安装有排气管(6)，所述排气管(6)与集气罩(7)连接，所述集气罩(7)安装在装置本体(1)的内腔中，所述稀硫酸储存箱(8)通过管道与吸收塔(5)连接，所述集气罩(7)的数量和脱氮主机(16)一致。
5.根据权利要求1所述的一种用于氨氮废水的模块化处理装置，其特征在于：所述曝气系统(11)为曝气风机，所述曝气系统(11)与加热电阻(12)连接，所述曝气管(13)与加热电阻(12)连接，所述曝气管(13)与无机陶瓷微孔曝气管(15)连接，所述温控探头(14)安装在曝气管(13)处，所述温控探头(14)用于监测曝气管(13)内的温度，所述无机陶瓷微孔曝气管(15)的数量和脱氮主机(16)一致。
6.根据权利要求1所述的一种用于氨氮废水的模块化处理装置，其特征在于：所述加药系统(3)为加药管道，所述加药管道通过输液泵与药箱(4)连接，所述加药管道的数量和脱氮主机(16)一致，所述加药管道的另一端贯穿装置本体(1)的外壁并延伸至装置本体(1)的内腔中，所述加药管道用于将碱液注入至脱氮主机(16)的内腔中。
7.根据权利要求1所述的一种用于氨氮废水的模块化处理装置，其特征在于：所述装置本体(1)侧边的底部安装有排水管，所述排水管位于最底部所述溢流堰(18)的侧边，每个所述无机陶瓷微孔曝气管(15)通过安装在曝气管(13)处的调节阀门进行曝气量的调节。
8.根据权利要求1所述的一种用于氨氮废水的模块化处理装置，其特征在于：所述集气罩(7)和排气管(6)用于将废水中的氨氮废气输入至吸收塔(5)的内腔中，所述吸收塔(5)为逆向喷淋式。
9.根据权利要求1所述的一种用于氨氮废水的模块化处理装置，其特征在于：所述进水口(2)和加药系统(3)处均法兰连接有电动调节阀和电磁流量计。
说明书
技术领域
[0001]本发明涉及氨氮废水的处理领域，特别涉及一种用于氨氮废水的模块化处理装置。
背景技术
[0002]目前，畜禽养殖废水、稀土冶炼废水、焦炭冶炼废水、化工废水等高浓度氨氮废水对水体造成的危害已成为全世界关注的环境问题。绝大部分含氨氮的废水在未经任何处理或处理不达标的情况下直接排入水体，导致水体污染及富营养化，进而影响土壤、空气等。常见的含氮化合物主要包括有机氮、氨氮、亚硝酸盐氮以及硝酸盐氮。
[0003]其中氨氮是导致水体富营养化的主要污染物，其排放控制已成为目前水处理领域的重点和难点。针对高浓度氨氮废水，主要有：
1.化学沉淀法，又称为MAP沉淀法，是通过向含有氨氮的废水中投加镁化物和磷酸或磷酸氢盐，使废水中的NH4﹢与Mg2+、PO43-在水溶液中反应生成磷酸铵镁沉淀，从而达到去除氨氮的目的。磷酸按镁俗称鸟粪石，可用作堆肥、土壤的添加剂或建筑结构制品的阻火剂。由于受磷酸铁镁溶度积的限制，废水中的氨氮达到一定浓度后，再投人药剂量，则去除效果不明显，且使投入成本大大增加，同时药剂使用量大，产生的污泥较多，处理成本偏高;投加药剂时引人的氯离子和余磷易造成二次污染。
[0004]2.普通吹脱法，吹脱法去除氨氮是通过调整pH值至碱性，使废水中的氨离子向氨转化，使其主要以游离氨形态存在，再通过载气将游离氨从废水中带出，从而达到去除氨氮的目的。影响吹脱效率的因素主要有pH值、温度、气液比、气体流速、初始浓度等。目前，吹脱法在高浓度氨氮废水处理中的应用较多。吹脱法去除氨氮效果较好，操作简便，易于控制，但低温时氨氮去除效率低，吹脱的气体形成二次污染等。
[0005]3.折点氯化法，除氨的机理为氯气与氨反应生成无害的氮气，折点氯化法液氯安全使用和贮存要求高，处理成本高，另外副产物氯胺和氯代有机物会造成二次污染，不适用于高浓度氨氮废水处理。
[0006]4.催化氧化法，通过催化剂作用，在一定温度、压力下，经空气氧化，可使污水中的有机物和氨分别氧化分解成CO2、N2和H2O等无害物质，达到净化的目的。应用难点在于如何防止催化剂流失以及对设备的腐蚀防护。
[0007]5.电化学氧化法，利用具有催化活性的电极氧化去除水中污染物的方法。影响因素有电流密度、进水流量、出水放置时间和点解时间等。其去除率高，但存在安全隐患，电极结垢，操作管理复杂等问题。
[0008]6.传统生物法，在各种微生物作用下，经过硝化、反硝化等一系列反应将废水中的氨氮转化为氮气，从而达到废水治理的目的。传统生物法去除氨氮需要经过两个阶段，第一阶段为硝化过程，在有氧条件下硝化菌将氨转化为亚硝酸盐和硝酸盐;第二阶段为反硝化过程，在无氧或低氧条件下，反硝化菌将污水中的硝酸盐和亚硝酸盐转化为氮气。该法处理氨氮废水具有效果稳定、操作简单、不产生二次污染、成本较低等优点。该法也存在一些弊端，如当废水中C/N比值较低时必须补充碳源，对温度要求相对严格，低温时效率低，占地面积大，需氧量大，有些有害物质如重金属离子等对微生物有压制作用，需在进行生物法之前去除，此外，废水中，氨氮浓度过高对硝化过程也产生抑制作用，所以在处理高浓度氨氮废水前应进行预处理，使氨氮废水浓度小于300mg/L。传统生物法适用于处理含有有机物的低浓度氨氮废水。
[0009]因此，提出一种用于氨氮废水的模块化处理装置来解决上述问题很有必要。
发明内容
[0010]本发明的主要目的在于提供一种用于氨氮废水的模块化处理装置，可以有效解决背景技术中的问题。
[0011]为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
一种用于氨氮废水的模块化处理装置，包括装置本体、吸收塔、曝气系统和加药系统，所述装置本体的内腔中安装有脱氮主机，所述脱氮主机的内腔中开设有曝气槽，所述脱氮主机的侧边安装有溢流堰;
所述吸收塔的顶部安装有循环管，所述循环管的外壁法兰连接有循环泵，所述循环管的另一端安装有稀硫酸储存箱，所述脱氮主机的顶部设置有集气罩;
所述曝气系统包括加热电阻、曝气管、温控探头和无机陶瓷微孔曝气管。
[0012]优选的，所述脱氮主机的数量至少有四个，所述脱氮主机串联在装置本体的内腔中，顶部和底部所述脱氮主机处的溢流堰处于相反位置，所述装置本体外壁的顶部安装有进水口，所述进水口用于将氨氮废水输入至顶部所述脱氮主机的内腔中，每个所述脱氮主机均通过溢流堰进行氨氮废水的流通。
[0013]优选的，所述曝气槽内腔的顶部安装有布水板，所述布水板处安装有pH探头，所述无机陶瓷微孔曝气管位于曝气槽内腔的底部。
[0014]优选的，所述吸收塔的侧边安装有排气管，所述排气管与集气罩连接，所述集气罩安装在装置本体的内腔中，所述稀硫酸储存箱通过管道与吸收塔连接，所述集气罩的数量和脱氮主机一致。
[0015]优选的，所述曝气系统为曝气风机，所述曝气系统与加热电阻连接，所述曝气管与加热电阻连接，所述曝气管与无机陶瓷微孔曝气管连接，所述温控探头安装在曝气管处，所述温控探头用于监测曝气管内的温度，所述无机陶瓷微孔曝气管的数量和脱氮主机一致。
[0016]优选的，所述加药系统为加药管道，所述加药管道通过输液泵与药箱连接，所述加药管道的数量和脱氮主机一致，所述加药管道的另一端贯穿装置本体的外壁并延伸至装置本体的内腔中，所述加药管道用于将碱液注入至脱氮主机的内腔中。
[0017]优选的，所述装置本体侧边的底部安装有排水管，所述排水管位于最底部所述溢流堰的侧边，每个所述无机陶瓷微孔曝气管通过安装在曝气管处的调节阀门进行曝气量的调节。
[0018]优选的，所述集气罩和排气管用于将废水中的氨氮废气输入至吸收塔的内腔中，所述吸收塔为逆向喷淋式。
[0019]优选的，所述进水口和加药系统处均法兰连接有电动调节阀和电磁流量计。
[0020]与现有技术相比，本发明提供了一种用于氨氮废水的模块化处理装置，具备以下有益效果：
该用于氨氮废水的模块化处理装置，采用立式多级串联浅层微孔曝气工艺，在碱性条件下使废水中的氨离子向氨转化，使其主要以游离氨形态存在，再通过载气将游离氨从废水中带出，从而达到去除氨氮的目的。与传统吹脱法不同的是，在浅层曝气条件下，游离氨可快速从水体中逃逸，同时不需要高的气液比，降低处理成本;本装置的曝气系统采用热空气作为载气，确保在低温条件下的高处理效率;通过采用脱氮主机的多级模块化的串联，能根据不同浓度和要求进行组合，应用灵活;能通过设置的药箱和进水口，能减少药剂成本，提高处理效率;尾气进行资源化利用，也避免了二次污染。
[0021]该用于氨氮废水的模块化处理装置，能针对高浓度氨氮废水处理领域，如畜禽养殖废水、稀土冶炼废水、焦炭冶炼废水、化工废水等，能进行低成本、高效率的氨氮去除工作，同时可以避免二次污染，进行资源化利用。
[0022]该用于氨氮废水的模块化处理装置，具有以下优点：
浅层曝气，降低气液比，提高处理效率;模块化设计和制作，多级串联，应用灵活;热空气作为载气，具备低温条件下的良好应用和处理效果;精准加药，减少药剂消耗，降低运行成本;单独气道，根据浓度和达标要求进行调整，降低能耗;尾气资源化利用，无二次污染;自动化控制，人工操作劳动强度低;立式塔式结构，占地面积少。
附图说明
[0023]图1是本发明整体的结构示意图;
图2是本发明装置本体的剖面图;
图3是本发明吸收塔的结构示意图;
图4是本发明曝气系统的结构示意图;
图5是本发明脱氮主机的结构示意图。
[0024]图中：1、装置本体;2、进水口;3、加药系统;4、药箱;5、吸收塔;6、排气管;7、集气罩;8、稀硫酸储存箱;9、循环泵;10、循环管;11、曝气系统;12、加热电阻;13、曝气管;14、温控探头;15、无机陶瓷微孔曝气管;16、脱氮主机;17、曝气槽;18、溢流堰;19、布水板;20、pH探头。
具体实施方式
[0025]为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
[0026]实施例一：
如图1-图5所示，一种用于氨氮废水的模块化处理装置，包括装置本体1、吸收塔5、曝气系统11和加药系统3，装置本体1的内腔中安装有脱氮主机16，脱氮主机16的内腔中开设有曝气槽17，脱氮主机16的侧边安装有溢流堰18，脱氮主机16的数量至少有四个，脱氮主机16串联在装置本体1的内腔中，顶部和底部脱氮主机16处的溢流堰18处于相反位置，装置本体1外壁的顶部安装有进水口2，进水口2用于将氨氮废水输入至顶部脱氮主机16的内腔中，每个脱氮主机16均通过溢流堰18进行氨氮废水的流通，曝气槽17内腔的顶部安装有布水板19，布水板19处安装有pH探头20，无机陶瓷微孔曝气管15位于曝气槽17内腔的底部，加药系统3为加药管道，加药管道通过输液泵与药箱4连接，加药管道的数量和脱氮主机16一致，加药管道的另一端贯穿装置本体1的外壁并延伸至装置本体1的内腔中，加药管道用于将碱液注入至脱氮主机16的内腔中，进水口2和加药系统3处均法兰连接有电动调节阀和电磁流量计。
[0027]实施例二：
如图1-图5所示，一种用于氨氮废水的模块化处理装置，吸收塔5的顶部安装有循环管10，循环管10的外壁法兰连接有循环泵9，循环管10的另一端安装有稀硫酸储存箱8，脱氮主机16的顶部设置有集气罩7，吸收塔5的侧边安装有排气管6，排气管6与集气罩7连接，集气罩7安装在装置本体1的内腔中，稀硫酸储存箱8通过管道与吸收塔5连接，集气罩7的数量和脱氮主机16一致，装置本体1侧边的底部安装有排水管，排水管位于最底部溢流堰18的侧边，每个无机陶瓷微孔曝气管15通过安装在曝气管13处的调节阀门进行曝气量的调节，集气罩7和排气管6用于将废水中的氨氮废气输入至吸收塔5的内腔中，吸收塔5为逆向喷淋式。
[0028]实施例三：
如图1-图5所示，一种用于氨氮废水的模块化处理装置，曝气系统11包括加热电阻12、曝气管13、温控探头14和无机陶瓷微孔曝气管15，曝气系统11为曝气风机，曝气系统11与加热电阻12连接，曝气管13与加热电阻12连接，曝气管13与无机陶瓷微孔曝气管15连接，温控探头14安装在曝气管13处，温控探头14用于监测曝气管13内的温度，无机陶瓷微孔曝气管15的数量和脱氮主机16一致。
[0029]采用立式多级串联浅层微孔曝气工艺，在碱性条件下使废水中的氨离子向氨转化，使其主要以游离氨形态存在，再通过载气将游离氨从废水中带出，从而达到去除氨氮的目的。与传统吹脱法不同的是，在浅层曝气条件下，游离氨可快速从水体中逃逸，同时不需要高的气液比，降低处理成本;本装置的曝气系统11采用热空气作为载气，确保在低温条件下的高处理效率;通过采用脱氮主机16的多级模块化的串联，能根据不同浓度和要求进行组合，应用灵活;能通过设置的药箱4和进水口2，能减少药剂成本，提高处理效率;尾气进行资源化利用，也避免了二次污染;
能针对高浓度氨氮废水处理领域，如畜禽养殖废水、稀土冶炼废水、焦炭冶炼废水、化工废水等，能进行低成本、高效率的氨氮去除工作，同时可以避免二次污染，进行资源化利用。
[0030]该用于氨氮废水的模块化处理装置，具有以下优点：
浅层曝气，降低气液比，提高处理效率;模块化设计和制作，多级串联，应用灵活;热空气作为载气，具备低温条件下的良好应用和处理效果;精准加药，减少药剂消耗，降低运行成本;单独气道，根据浓度和达标要求进行调整，降低能耗;尾气资源化利用，无二次污染;自动化控制，人工操作劳动强度低;立式塔式结构，占地面积少。
[0031]实施例四：
一种用于氨氮废水的模块化处理装置，脱氮主机16采用立式多级串联浅层微孔曝气工艺;利用碱性状态下，铵离子转化为游离氨，经热空气吹脱后从水体中分离的原理达到脱氮效果。每级脱氮主机16内设有无机陶瓷微孔曝气管15，无机陶瓷微孔曝气管15安装于脱氮主机16的内腔底部;无机陶瓷微孔曝气管15的上方为布水板19;布水板19上方是集气罩7;各级脱氮主机16之间采用溢流堰18连接;集气罩7的气体经排气管6收集进入吸收塔5，吸收塔5采用稀硫酸储存箱8和循环泵9进行逆向喷淋循环，回收硫酸铵。脱氮主机16各级均设置pH探头20，控制联合加药系统3投加药剂，保证脱氮主机16内各层pH符合工艺要求;曝气系统11通过温控探头14控制加热电阻12加热，保证进入脱氮主机16的空气温度，以达到最大脱氨效率。装置本体1整体采用模块化、标准化设计和制作，可针对不同浓度和达标要求进行组装。其内部的脱氮主机16采用立式串联，所以结构紧凑，占地面积小，投入建设的成本低;模块化的设计使得装置组装便捷，应用灵活，适用于不同应用场景;采用无机陶瓷微孔曝气管15，具备抗污染、抗老化，使用寿命大大提高;采用pH、温度控制精准加药，精准控温，降低药剂消耗及后续pH回调，减少电能损耗，降低运营成本;循环吸收，变废为宝，符合资源化和可持续发展理念。
[0032]实施例四：
本装置为一种针对高浓度氨氮废水处理及资源化利用的模块化装置，包括装置本体1、脱氮主机16、曝气系统11、吸收塔5、加药系统3、循环管10、温控系统、进出水系统、布水系统、溢流堰18、电气控制等;
装置本体1采用多级立式的脱氮主机16串联;
每级均为模块化设计及制作;
单个脱氮主机16从下到上分为曝气区、布水区、集气室，分别为无机陶瓷微孔曝气管15、布水板19和集气罩7;
曝气区为曝气槽17，内设有无机陶瓷微孔曝气管15，位于单个脱氮主机16的曝气槽17内腔的底部;
每级脱氮主机16通过溢流堰18进行连接;
每级脱氮主机16均设置pH探头20及加药系统3，用于精准投加药剂;
曝气管13处设置加热电阻12和温控探头14，用于精准控温;
加药系统3和进水口2处均设置电磁流量计及电动调节阀，用于自动调节流量
装置本体1的进水方式为上进下出;
加药系统3为分级进气，根据氨氮浓度分配各级曝气量;
各级脱氮主机16处均有加药系统3和排气管6;
脱氮主机16分离处的氨氮气经排气管6收集后进入吸收塔5;
吸收塔5为逆向喷淋循环吸收。
[0033]装置本体1工作时，氨氮废水从进水口2进入，经布水板19均匀流入曝气槽17，同时药箱4内腔中的碱液在pH探头20控制下将废水调节至设定pH，此时废水中铵离子转换为游离氨，曝气槽17内的高温空气将废水中的游离氨从废水中分离进入集气罩7，集气罩7的含氨氮气体经排气管6进入吸收塔5，采用稀硫酸储存箱8内腔中稀硫酸循环吸收，达到资源化利用的目的。每一级为一个完整的脱氨模块，多个模块串联组成脱氨主机，根据不同的浓度和达标要求选择模块的数量。
[0034]装置本体1为塔式结构，通过脱氮主机16的模块化设计及制作，不同脱氮主机16间采用承插式连接及密封或法兰式连接及密封。
[0035]装置本体1的材料为碳钢、不锈钢、PP、PVC、HDPE等。
[0036]经过本装置处理后，废水中的氨氮最终形成硫酸铵溶液或晶体进行回收利用。
[0037]采用浅层吹脱，每级脱氮主机16内废水高度不超过0.8m。
[0038]采用高温空气吹脱，进水口2的温度超过50℃，并根据水温进行调整。各级气液比为6:1~12:1，根据氨氮浓度进行调整.
采用分层加药控制pH，各级pH控制在9-11之间，根据氨氮浓度进行调整。
[0039]需要说明的是，本发明为一种用于氨氮废水的模块化处理装置，使用时废水经进水口2进入装置本体1内部的第一级脱氮主机16，经布水板19作用均匀流入曝气槽17。曝气槽17内的废水停留10-30min，完成浅层吹脱，氨氮从废水中分离，经溢流堰18进入下一级，经多级处理后达标进入后续处理工艺或排放。
[0040]曝气系统11出气经过加热电阻12加热，达到预设温度后由曝气管13通过无机陶瓷微孔曝气管15进入各级脱氮主机16，根据浓度调节风量。热空气在各级脱氮主机16内经底部的无机陶瓷微孔曝气管15进入曝气槽17，并形成微小分散均匀的气泡，作为氨氮分离的载气，气泡与废水接触后，氨氮进入气泡内，气泡逐渐扩大，最终脱离废水进入集气罩7，集气罩7内含氨氮气体经排气管6进入吸收塔5，吸收塔5内的稀硫酸喷淋与含氨氮空气接触，反应形成硫酸铵，不断循环以提高硫酸铵浓度，达到资源化目的，空气则经烟囱排入大气中。
[0041]脱氮主机16各级通过药箱4和加药系统3投加碱液，根据设置在脱氮主机16各级的pH探头20控制各级加药量，保证各级反应pH为设定值，达到节省药剂的目的。
[0042]因采用浅层吹脱，可快速分离废水中的氨氮，同时曝气系统11的压力也很低，降低了能耗。
[0043]其采用了无机陶瓷微孔曝气管15，耐腐蚀，使用寿命长。
[0044]无机陶瓷微孔曝气管15的孔径小，能形成大量微米级的气泡，大大增加了气液接触的面积，提高分离效率。
[0045]曝气管13的载气经过加热电阻12，提高载气温度，使得本装置在低温条件下也有良好的处理效果，同时相比直接加热废水，节省能耗。
[0046]从上到下每一级脱氮主机16的氨氮浓度逐渐下降，能根据实际浓度进行药剂投加量和空气流量分配，达到精准控制的目的，提高了处理效率，降低了运行成本。
[0047]含氨氮空气经吸收塔5吸收后，既达到了资源化的目的，同时防止了二次污染。
[0048]以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
说明书附图(5)
