[发明专利]一种水中硝氮富集方法及装置

说明书

技术领域

本发明属于水处理技术领域，尤其涉及一种对水中硝氮富集方法及装置。

背景技术

目前，NO₃^-分离富集的主要方法有吸附与离子交换法、膜吸收法及电渗析等方法。吸附与离子交换法（如沸石，离子交换树脂），可以分离浓缩NO₃^-，但存在吸附容量有限，再生频率高，化学再生易造成二次污染等问题，因此，目前沸石法脱氮的应用大多数针对微污染河道水、景观水、二沉池出水等含氮不高的水体。电渗析(ED)法常被用于废水的NO₃^-富集，该方法具有低能耗，高效率等优点，但电渗析有一定局限性，即只允许特定离子透过膜，而水分子不能透过，而且当膜污染时，膜清洗难度很大。

发明内容

本发明的目的是针对现有NO₃^-分离富集方法的不足和缺陷，提供一种水中硝氮富集方法及装置，该方法及装置能够在单一处理单元中对水中硝氮进行富集，系统出水含有NO₃^-浓度较高，进而实现了对硝氮富集，并且装置结构简单，便于实际操作运行。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种水中硝氮富集装置，其特征在于：该装置包括敞口的硝氮分离器，放置在硝氮分离器内的膜组件A、曝气头和电极，气泵，气体流量计，气路管线，出水蠕动泵，压力表，进水泵，进水管，出水管，电源，导线，时间继电器；膜组件A出水口与出水管、压力表和出水蠕动泵依次相连，并受时间继电器的控制；进水泵受时间继电器控制；曝气头与气路管线、气体流量计和气泵依次相连；曝气头位于膜组件A下部；电极的两极经导线分别和电源相连，两极放在膜组件A两侧；进水泵接进水管，进水管末端位于硝氮分离器内，且靠近硝氮分离器底部；膜组件A由阴离子交换膜、超滤膜或者微滤膜和带有导流槽和孔洞的支撑板组成，阴离子交换膜、超滤膜或者微滤膜之一分别设置在支撑版两侧；电极采用板状或者圆柱状石墨电极。

本发明提供了一种利用上述装置的硝氮富集方法，其步骤包括：

(1)原水引入：原水经进水泵增压后，以4-6.6ml/min进入硝氮分离器中，进水泵受时间继电器控制，进水为间歇性型进水即进水泵抽停时间比为5分钟：1-4分钟；

(2)膜组件A连接、流量设定及微曝气：将膜组件A浸没于硝氮分离器中，其出水口与出水管、压力表和出水蠕动泵依次相连，并受时间继电器的控制，打开出水蠕动泵，调整流量为4-6.6ml/min，经出水管出水。同时，将曝气头放入硝氮分离器中膜组件A下部进行曝气，调整气体流量计，控制DO在0.5-0.7mg/L；

(3)电源连接及电流设定：将电极的两极经导线分别与电源相连，并将阳极正对超滤膜，阴极正对阴离子交换膜，打开电源，调整到电流为0.05-0.25A，并保持不变；

(4)抽停时间比设定及膜组件A清洗：出水蠕动泵，在时间继电器的控制下，出水为间歇性型出水即出水蠕动泵抽停时间比为5分钟:1-4分钟，且与进水泵同步间歇进出水，当压力表指示数值超过15kpa时，需对膜组件A进行清洗或替换。

将膜组件A清洗后可重新投入运行。整个过程被富集的硝氮从出水管流出，进而实现了硝氮富集。

本发明还提供了一种膜组件A，其特征在于：该膜组件A由阴离子交换膜、超滤膜或者微滤膜和带有导流槽和孔洞的支撑板组成；阴离子交换膜和超滤膜或者微滤膜分别固定在支撑板的两面。

本发明的一种水中硝氮富集方法及装置，其原理在于：

膜组件A由阴离子交换膜、超滤膜和带有导流槽和孔洞的支撑板组成，膜组件A中的超滤膜可以允许水分子透过进入到超滤膜和支撑板之间，透过的水分子通过支撑板的孔洞进入到支撑板和阴离子交换膜之间，使阴离子交换膜两侧均为水溶液，由于阴离子交换膜具有阴离子（如NO₃^-）选择透过性，在不外加电流下，可以通过渗析原理，进入膜组件A内，在外加电流作用下，单位时间内加快NO₃^-进入膜组件A的数量增加，进入膜组件A的离子，会迅速进入到从超滤膜透过的水中，形成高浓度的硝氮浓缩液，在蠕动泵的抽吸作用下，将硝氮浓缩液转移到后续处理工艺，从而实现硝氮富集。

本发明与现有技术相比，具有以下优点及突出效果：