本发明涉及废水处理技术领域，特别是涉及难降解氨氮废水的处理。难降解氨氮废水的来源主要是钢铁、饲料、焦化、制药、化肥、石化、养殖、玻璃制造等行业生产排放的废水，另外人们日常生产生活中释放的污水、动物排泄物、垃圾渗透液及农业产生的废水等，该类废水含有极高浓度的氨氮(500mg/l以上，甚至达到几千mg/l)，随着国家对氨氮的排放标准要求的提高，高浓度、难降解氨氮废水的处理需要更加重视。
背景技术：
目前对于工业上产生的废水中高浓度氨氮的去除主要有物化法、生物法以及生化联合法，主要有吹脱法、沸石脱氨法、膜分离技术、map沉淀法、化学氧化法等。但对于难降解氨氮，无论是物化法、生化法或者是生化联合法都离不开高投资、高运行成本的预处理工艺，运行过程产生的费用高，且处理效果较差，较难达到现有的国家排放标准要求。近年来，随着水环境治理力度加大，部分地区、行业对于高难度难降解氨氮提出了更为严格的标准，难降解氨氮的去除是现有水污染防治遇到的重要难题。
技术实现要素：
本发明的第一个目的是，克服上述现有技术的不足，提供一种新的难降解氨氮废水的处理方法，适用于制药废水、焦化废水、化工厂废水、印染厂废水、食品企业废水等难降解氨氮废水的处理，还可以用于市政生活污水的处理。
本发明所采用的技术方案是：一种难降解氨氮废水的高效处理方法，其特征在于，它在箱体内先通过光触媒催化氧化工艺对难降解氨氮废水进行处理，然后通过溢流，直接在同一个箱体内进入纳米净化工艺阶段，在曝气搅拌下，纳米球净化材料释放出羟基负离子与废水进行充分混合，完成废水中小分子氨氮的快速氧化，处理后的达标废水自下部出水口出水。
本发明再一个目的是，克服上述现有技术的不足，提供一种新的难降解氨氮废水的处理装置，适用于制药废水、焦化废水、化工厂废水、印染厂废水、食品企业废水等难降解氨氮废水的处理，还可以用于市政生活污水的处理，结构简单，效率高，环境清洁。
本发明采用的技术方案是：一种难降解氨氮废水的高效处理装置，其特征在于：包括箱体，箱体中设置光触媒催化氧化工艺单元和纳米净化工艺单元；所述箱体通过隔离板分割而形成有上下游关系的光触媒催化氧化工艺内水箱和纳米净化工艺内水箱，并通过从隔离板上部溢水，而将两个内水箱连通，使废水在经过光触媒催化氧化工艺单元处理后直接从纳米净化工艺单元上部进水，纳米净化工艺单元的出水为下部出水，在纳米净化工艺内水箱中的底部设置空气曝气管，在纳米净化工艺内水箱中填充陶粒纳米球净化材料。
进一步地：所述光触媒催化氧化工艺内水箱的废水进水管设置在箱体的下部，在光触媒催化氧化工艺内水箱，沿着水流方向，竖直装有若干片光触媒滤网，滤网通过箱体上预留槽安装在箱体上，在两片滤网中间安装有产臭氧紫外灯管；臭氧紫外灯管的一部分处在隔离板高度之下，一部分处在隔离板高度之上；在光触媒催化氧化工艺内水箱的底部设置空气曝气管。
本发明所采用的技术方案采用光触媒催化氧化+高效纳米净化工艺单元组成。光触媒催化氧化工艺单元中采用紫外灯(uv)与臭氧(o3)联合，发挥特有的氧化能力，分别与布置在水体中的光触媒纳米tio2净化材料混合反应，将难降解、大分子氨氮氧化分解为易降解、小分子氨氮流入后续的高效纳米净化工艺单元；高效纳米净化工艺单元中
纳米材料分解水产生羟基负离子，高效、快速氧化氨氮等有机物，促进废水中的小分子、易降解氨氮分解、转化，从而降低废水中氨氮浓度。
在光触媒催化氧化单元中，由于纳米tio2网具有巨大的比表面积，与废水中的有机物接触更为充分，可将它们最大限度地吸附在其表面，在紫外线和臭氧的作用下，并迅速将大分子、难降解氨氮和有机物分解，处理效果优于生物处理，有机物去除率和氨氮去除率均较高。通过对池底进行鼓风曝气，产臭氧紫外灯在与液面上方的空气中的氧气以及水体曝气过程的氧气接触，形成臭氧；利用uv与o3两者相乘的氧化能力，同时在池底曝气搅拌下，纳米tio2光催化剂与臭氧联合与废水中的氨氮混合反应加剧，大大提高了大分子氨氮分解。
在高效纳米净化工艺单元，陶粒纳米球净化材料采用天然的电极性材料(主要是电气石)，并可添加多种功能性添加材料(au、ag等贵金属材料和网状纤维等)，经过纳米级加工后混炼焙烧制成的3-5nm的陶粒纳米净化材料，该材料天然的电场特性，可以利用温度、压力变化，氧化分解水，自行释放出羟基负离子，羟基负离子有很强的氧化电位(2.04v)，可以高效快速氧化分解氨氮以及有机物，从而处理废水中氨氮以及有机物的目的。陶粒纳米球净化材料处于悬浮状态，与废水充分混合，加快小分子、易降解氨氮等污染物的去除，特别是当水中的氨氮浓度很高时，具有更明显的优势，是其他传统方法无法比拟的。
与传统工艺相比，本发明的方法装置不仅能够达到更好的氨氮处理效果，并且投入产出比高，有效降低氨氮处理的投资成本以及运行成本，较好完成对水中氨氮的去除，将高浓度、难降解氨氮废水的氨氮控制在15mg/l以下，达到国家一级排放标准，解决现阶段废水中难降解氨氮处理的不足，也使得废水中其它污染物浓度得到进一步降低。
本发明的技术优点是：降解速度快，一般只需30分钟到1小时即可取得良好的废水处理效果；对难降解氨氮的去除尤为显著，氧化反应条件温和，投资少，能耗低，用紫外光照射、和空气曝气即可发生光催化氧化反应；无二次污染，有机物彻底被氧化降解为co2、h2o和no3+；应用范围广，几乎所有的污水都可以采用。纳米球净化材料、光触媒tio2作为催化剂能连续使用，不需要分离回收，可广泛应用于工业水处理。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
具体实施方式
在图1中，本发明的处理装置设有水箱11一座，其内分为前后两个工艺单元，采用下进水下出水的方式，前部工艺单元为光触媒催化氧化工艺单元，后部工艺单元为高效纳米净化工艺单元。本套处理装置以处理某制药车间所排放350m3/h废水为例，该车间废水具有间歇排放、水质水量变化大、氨氮浓度较高、有机物浓度高、成分复杂的特点，原水中氨氮指标在1400-25000mg/l。首先将车间高氨氮废水收集至污水收集池中，通过提升泵泵送至本次发明所述装置进水口1。所述装置在水箱11的中部设置隔离板12而在水箱11中形成前处理水箱111和后深度净化水箱112，前处理水箱111在远离后部工艺单元那一侧的下部进水，在隔离板12的上端溢水出水，在水流方向每20cm布置一片竖直的铝基光触媒滤网2，上面附着有纳米tio2，在每两片铝基光触媒滤网2之间，根据宽度每20cm布置一支密封产臭氧紫外灯3，灯管外套有灯罩密封，紫外灯采用竖直布置，灯罩一部分浸没于水体，还有一部分暴露在水体上空，而灯头9将固定在前处理水箱111上方的箱体内密封空间113中，附图标号10位灯头的接线；布置在前处理水箱111底的空气管4通过
鼓风机鼓风曝气。污水通过进水管1进入水箱11的前处理水箱111中，产臭氧紫外灯3在其产生臭氧情况下，发挥了巨大的氧化能力，对水中的难降解、高浓度氨氮进行氧化分解形成易降解、小分子氨氮；此后，废水经隔离板12溢流至高效纳米净化工艺单元。
高效纳米净化工艺单元处在后深度净化水箱112中，其内填充有1/20箱体的轻质陶粒纳米球净化材料6，在高效纳米净化工艺单元的后深度净化水箱112底部布置有空气管4，通过鼓风机进行鼓风曝气。废水从上部也即从隔离板12溢水直接流入，在曝气的带动下轻质纳米球净化材料6迅速搅动，与废水接触，纳米球净化材料6释放出羟基负离子完成废水中小分子氨氮的快速氧化，氨氮得到的去除，经过处理后达到城市纳管排放要求后由出水排放管8排出。其中，附图标号7为出水排放管8进水口的挡渣网罩。
上述的空气曝气管4安装有微孔曝气器5。
本发明中采用多种处理手段有机叠加，既能减小设备体积，保持环境清洁和运行的经济性；同时，在处理效果上发挥出“1+1＞2”的效果，装置中设有产臭氧紫外灯管，既能够发出紫外线，又能产生臭氧，光触媒在这两种条件下，使臭氧和紫外线的叠加的氧化能力大大提升，迅速分解水中的氨氮。采用池底曝气，曝气对水充氧，可在水中直接生成溶解性臭氧，此外，曝气还起到气搅拌的作用，一方面，气搅拌使陶粒纳米净化材料悬浮在水中，与废水充分接触，反应更充分、迅速。另一方面，使得液面上空生成的臭氧也可以借此溶解于水，使得水体中臭氧含量提高，氧化能力增强。大大提高了废水中氨氮的去除效果。
本文中所描述的具体实例仅仅是对本发明作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式代替，但并不会偏离本发明或者超越所附权利要求书所定义的范围。
技术特征：
1.一种难降解氨氮废水的高效处理方法，其特征在于，它在箱体内先通过光触媒催化氧化工艺对难降解氨氮废水进行处理，然后通过溢流，直接在同一个箱体内进入纳米净化工艺阶段，在曝气搅拌下，纳米球净化材料释放出羟基负离子与废水进行充分混合，完成废水中小分子氨氮的快速氧化，处理后的达标废水自下部出水口出水。
2.一种难降解氨氮废水的高效处理装置，其特征在于：包括箱体，箱体中设置光触媒催化氧化工艺单元和纳米净化工艺单元；所述箱体通过隔离板分割而形成有上下游关系的光触媒催化氧化工艺内水箱和纳米净化工艺内水箱，并通过从隔离板上部溢水，而将两个内水箱连通，使废水在经过光触媒催化氧化工艺单元处理后直接从纳米净化工艺单元上部进水，纳米净化工艺单元的出水为下部出水，在纳米净化工艺内水箱中的底部设置空气曝气管，在纳米净化工艺内水箱中填充陶粒纳米球净化材料。
3.如权利要求2所述的一种难降解氨氮废水的高效处理装置，其特征在于：所述光触媒催化氧化工艺内水箱的废水进水管设置在箱体的下部，在光触媒催化氧化工艺内水箱，沿着水流方向，竖直装有若干片光触媒滤网，滤网通过箱体上预留槽安装在箱体上，在两片滤网中间安装有产臭氧紫外灯管；臭氧紫外灯管的一部分处在隔离板高度之下，一部分处在隔离板高度之上；在光触媒催化氧化工艺内水箱的底部设置空气曝气管。
技术总结
本发明提供了一种难降解氨氮废水的高效处理方法和处理装置，它在箱体内先通过光触媒催化氧化工艺对难降解氨氮废水进行处理，然后通过溢流，直接在同一个箱体内进入纳米净化工艺阶段，在曝气搅拌下，纳米球净化材料释放出羟基负离子与废水进行充分混合，完成废水中小分子氨氮的快速氧化，处理后的达标废水自下部出水口出水。本发明不仅能够达到更好的氨氮处理效果，而且投入产出比高，有效降低氨氮处理的投资成本以及运行成本，较好完成对水中氨氮的去除，将高浓度、难降解氨氮废水的氨氮控制在15mg/L以下，达到国家一级排放标准，解决现阶段废水中难降解氨氮处理的不足，也使得废水中其它污染物浓度得到进一步降低。
技术研发人员：林桂添;盛晟;郦建锋;陈奋飞;田哲毅;叶成恒;郭隽
受保护的技术使用者：中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司
技术研发日：2019.11.07
技术公布日：2020.03.24
声明：
“难降解氨氮废水的高效处理方法和处理装置与流程” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
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编辑：中冶有色技术网
来源：中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司
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2024年06月21日 ~ 23日 
