一種去除海水反硝化反應(yīng)器出水中氨氮的裝置和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于工廠化循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)出水脫氮技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種去除氨氮的裝置 和方法，尤其涉及一種去除海水反硝化反應(yīng)器出水中氨氮的裝置和方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 根據(jù)《2013中國漁業(yè)統(tǒng)計年鑒》，2013年中國水產(chǎn)品總產(chǎn)量高達(dá)5907. 68萬噸，同 比上年增長了 5. 4%。其中，養(yǎng)殖水產(chǎn)產(chǎn)量為4023. 26萬噸，占總產(chǎn)量的71. 80%，同比增長 5.08%。漁業(yè)生產(chǎn)穩(wěn)定增長，水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)保持了較快增長，為國計民生提供了重要保障。然 而隨著漁業(yè)資源的持續(xù)衰竭，漁業(yè)的可持續(xù)發(fā)展必須要通過養(yǎng)殖業(yè)來實現(xiàn)，漁業(yè)養(yǎng)殖走向 現(xiàn)代化、自動化、集約化勢在必行。
[0003] 工廠化循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)通過機械自動化、電子工程、生物化學(xué)、信息技術(shù)等多門學(xué) 科，對養(yǎng)殖水體和環(huán)境達(dá)到精密控制與科學(xué)管理，從而在根本上擺脫傳統(tǒng)養(yǎng)殖中土地和水 資源等自然條件的限制。在循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)中，由于高密度的水產(chǎn)養(yǎng)殖，養(yǎng)殖生物的代謝產(chǎn) 物、殘餌及殘骸等產(chǎn)生的氨氮及亞硝氮是養(yǎng)殖水體的主要污染源。養(yǎng)殖水體直接排放入自 然環(huán)境，由于過高的氮磷含量，會破壞周邊的土壤及水體環(huán)境，造成水域的富營養(yǎng)化。
[0004] 傳統(tǒng)的生物脫氮方法主要依靠硝化細(xì)菌和反硝化細(xì)菌將污水中含氮物質(zhì)逐步轉(zhuǎn) 化為對魚類危害較小的硝氮或氮氣排出系統(tǒng)外。以硝化技術(shù)和反硝化技術(shù)為基礎(chǔ)的傳統(tǒng)生 物硝化脫氮技術(shù)存在著受溫度限制較大、生物濾器掛膜時間長、增氧能耗大、化學(xué)試劑使用 量高、氨氮去除率不高等諸多缺陷，這些不足對循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)的推廣及發(fā)展有著嚴(yán)重的 制約作用。
[0005] 廢水中的NH3-N可在適當(dāng)pH值條件下，利用氯系的氧化劑（如Cl2、NaC10)使之氧 化成氯胺（NH2C1、NHC12、NC13)之后，再氧化分解成隊而達(dá)脫除之目的。在折點處，基本上 全部氧化性的氯都被還原，全部氨氮都被氧化，進(jìn)一步加氯將都產(chǎn)生自由余氯。其總反應(yīng)式 如下：


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種去除海水反硝化反應(yīng)器出水中氨 氮的裝置和方法，該裝置結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，該方法不受環(huán)境溫度影響、無啟動時間且能 減少化學(xué)試劑使用量，具有良好的成本效益。
[0007] 本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為： 去除海水反硝化反應(yīng)器出水中氨氮的裝置，包括電解槽、循環(huán)水栗、水槽、第一閥門、第 二閥門、滴定器、緩沖槽以及測定立管；電解槽和水槽通過循環(huán)水栗連接，實現(xiàn)電解槽和水 槽中水的循環(huán)；水槽出水經(jīng)第一閥門接入滴定器，滴定器設(shè)于緩沖槽正上方，緩沖槽的進(jìn)水 口連接反硝化反應(yīng)器的出水口，緩沖槽的出水口通過管道依次連接測定立管底端開口和第 二閥門；在測定立管上沿軸向設(shè)有若干取樣閥門。
[0008] 優(yōu)選的，所述的電解槽采用無隔膜電解，陰極材料是Ti，陽極材料為Ti/Ru02-Ti02，電極間距為6cm，電極尺寸為6cm_ 8cm，電流密度為1. 25KA/m2,循環(huán)流速為1. 7L/ min〇
[0009] 優(yōu)選的，所述的測定立管直徑為32cm，長2. 5m，均布有12個取樣閥門，取樣閥門間 隔為23cm。
[0010] 應(yīng)用上述的裝置去除海水反硝化反應(yīng)器出水中氨氮的方法，包括如下步驟： 1) 開啟循環(huán)水栗使水槽中的海水進(jìn)入電解槽進(jìn)行電解，當(dāng)水中氯濃度至少為 4000mgCl2/L時，關(guān)閉循環(huán)水栗，電解停止； 2) 反硝化反應(yīng)器的反硝化出水進(jìn)入緩沖槽中，開啟第一閥門，使水槽中的水進(jìn)入滴定 管再滴入緩沖槽中，與反硝化出水進(jìn)行去除氨氮反應(yīng)； 3) 緩沖槽出水從測定立管底部進(jìn)入測定立管，在測定立管上各取樣閥門之間水力停留 至少2. 5min，當(dāng)水位達(dá)到測定立管頂部時，打開最高處取樣閥門取樣檢測； 4) 若TAN>lmgN/L，則關(guān)閉第一閥門，打開第二閥門排空測定立管，開啟循環(huán)水栗繼續(xù)進(jìn) 行電解，電解至Cl2/N質(zhì)量比為10-10. 5,再關(guān)閉循環(huán)水栗，繼續(xù)步驟2)、3)，若TAN〈lmgN/L， 開始由頂部至底部依次打開取樣閥門取樣檢測，當(dāng)所有取樣均滿足TAN小于lmgN/L時，則 反硝化反應(yīng)器出水處理完成。
[0011] 本發(fā)明具有的有益效果是： 本發(fā)明是基于電化學(xué)法的去除海水反硝化反應(yīng)器出水中氨氮的裝置及方法。其結(jié)構(gòu)簡 單，操作方便，不但能快速高效去除出水氨氮，且不受環(huán)境溫度的影響，無啟動時間；并可減 少化學(xué)試劑的使用量，能量消耗少，具有良好的成本效益，可有效解決循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)推廣 及發(fā)展中的制約因素。
【附圖說明】
[0012] 圖1是本發(fā)明裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0013] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0014] 參照圖1，本發(fā)明的去除海水反硝化反應(yīng)器出水中氨氮的裝置，包括電解槽1、循 環(huán)水栗2、水槽3、第一閥門4、第二閥門8、滴定器5、緩沖槽6以及測定立管7 ;所述的電解 槽1采用無隔膜電解，陰極材料是Ti，陽極材料為Ti/Ru02-Ti02，其中此02與Ti02的表面 積比為3:7,電極間距為6cm，電極尺寸為6cmX8cm，電流密度為1. 25KA/m2，循環(huán)流速為 1. 7L/min。電解槽1和水槽3通過循環(huán)水栗2連接，實現(xiàn)電解槽1和水槽3中水的循環(huán)；水 槽3出水經(jīng)第一閥門4接入滴定器5,滴定器5設(shè)于緩沖槽6正上方，緩沖槽6的進(jìn)水口連 接反硝化反應(yīng)器的出水口，緩沖槽6的出水口通過管道依次連接測定立管7底端開口和第 二閥門8 ;所述的測定立管7直徑為32cm，長2. 5m，均布有12個取樣閥門，取樣閥門間隔為 23cm〇
[0015] 去除海水反硝化反應(yīng)器出水中氨氮的方法，包括如下步驟： 1)開啟循環(huán)水栗2使水槽3中的海水進(jìn)入電解槽1進(jìn)行電解，當(dāng)水中氯濃度至少為 4000mgCl2/L時，關(guān)閉循環(huán)水栗2,電解停止； 2) 反硝化反應(yīng)器的反硝化出水進(jìn)入緩沖槽6中，開啟第一閥門4,使水槽3中的水進(jìn)入 滴定管5再滴入緩沖槽6中，與反硝化出水進(jìn)行去除氨氮反應(yīng)； 3) 緩沖槽6出水從測定立管7底部進(jìn)入測定立管7,在測定立管上各取樣閥門之間水 力停留至少2. 5min，當(dāng)水位達(dá)到測定立管7頂部時，打開最高處取樣閥門取樣檢測； 4) 若TAN>lmgN/L，則關(guān)閉第一閥門4,打開第二閥門8排空測定立管7,開啟循環(huán)水栗 2繼續(xù)進(jìn)行電解，電解至Cl2/N質(zhì)量比為10-10. 5,再關(guān)閉循環(huán)水栗2,繼續(xù)步驟2)、3)，若 TAN〈lmgN/L，開始由頂部至底部依次打開取樣閥門取樣檢測，當(dāng)所有取樣均滿足TAN小于 lmgN/L時，則反硝化反應(yīng)器出水處理完成。
[0016] 該方法采用電化學(xué)法新型脫氮技術(shù)，經(jīng)電化學(xué)處理富含有效氯溶液與反硝化反應(yīng) 器出水在緩沖池中混合，不但能快速高效去除出水氨氮，且不受環(huán)境溫度的影響，無啟動時 間，并減少化學(xué)試劑的使用量，具有良好的成本效益。
【主權(quán)項】
1. 一種去除海水反硝化反應(yīng)器出水中氨氮的裝置，其特征是：包括電解槽（1)、循環(huán)水 栗（2)、水槽（3)、第一閥門（4)、第二閥門（8)、滴定器（5)、緩沖槽（6)以及測定立管（7);電 解槽（1)和水槽（3)通過循環(huán)水栗（2)連接，實現(xiàn)電解槽（1)和水槽（3)中水的循環(huán)；水槽 (3 )出水經(jīng)第一閥門（4 )接入滴定器（5 )，滴定器（5 )設(shè)于緩沖槽（6 )正上方，緩沖槽（6 )的 進(jìn)水口連接反硝化反應(yīng)器的出水口，緩沖槽（6 )的出水口通過管道依次連接測定立管（7 ) 底端開口和第二閥門（8 );在測定立管（7 )上沿軸向設(shè)有若干取樣閥門。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的去除海水反硝化反應(yīng)器出水中氨氮的裝置，其特征是，所述 的電解槽（1)采用無隔膜電解，陰極材料是Ti，陽極材料為TVRuO 2-TiO2，電極間距為6cm， 電極尺寸為6cmX8cm，電流密度為I. 25KA/m2,循環(huán)流速為I. 7L/min。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的去除海水反硝化反應(yīng)器出水中氨氮的裝置，其特征是，所述 的測定立管（7)直徑為32cm，長2. 5m，均布有12個取樣閥門，取樣閥門間隔為23cm。4. 應(yīng)用如權(quán)利要求1-3任一項所述的裝置去除海水反硝化反應(yīng)器出水中氨氮的方法， 其特征是，包括如下步驟： 1) 開啟循環(huán)水栗（2)使水槽（3)中的海水進(jìn)入電解槽（1)進(jìn)行電解，當(dāng)水中氯濃度至 少為4000mgCl2/L時，關(guān)閉循環(huán)水栗（2)，電解停止； 2) 反硝化反應(yīng)器的反硝化出水進(jìn)入緩沖槽（6)中，開啟第一閥門（4)，使水槽（3)中的 水進(jìn)入滴定管（5 )再滴入緩沖槽（6 )中，與反硝化出水進(jìn)行去除氨氮反應(yīng)； 3 )緩沖槽（6 )出水從測定立管（7 )底部進(jìn)入測定立管（7 )，在測定立管上各取樣閥門之 間水力停留至少2. 5min，當(dāng)水位達(dá)到測定立管（7)頂部時，打開最高處取樣閥門取樣檢測； 4)若TAN>lmgN/L，則關(guān)閉第一閥門（4)，打開第二閥門（8)排空測定立管（7)，開啟循環(huán) 水栗（2)繼續(xù)進(jìn)行電解，電解至Cl2/N質(zhì)量比為10-10. 5,再關(guān)閉循環(huán)水栗（2)，繼續(xù)步驟2)、 3)，若TAN〈lmgN/L，開始由頂部至底部依次打開取樣閥門取樣檢測，當(dāng)所有取樣均滿足TAN 小于lmgN/L時，則反硝化反應(yīng)器出水處理完成。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種去除海水反硝化反應(yīng)器出水中氨氮的裝置和方法，該裝置包括電解槽、循環(huán)水泵、水槽、第一閥門、第二閥門、滴定器、緩沖槽以及測定立管。水槽中的水經(jīng)循環(huán)水泵進(jìn)入電解槽進(jìn)行電解，當(dāng)其中氯濃度達(dá)到4000mgCl2/L時電解停止。水槽出水經(jīng)第一閥門和滴定器后與反硝化反應(yīng)器出水在緩沖池混合，隨后進(jìn)入測定立管。本發(fā)明中所設(shè)計的反硝化反應(yīng)器出水氨氮處理系統(tǒng)中，其氨氮去除單元具有不受環(huán)境溫度的影響，無啟動時間，減少化學(xué)試劑的使用量，能耗少以及快速高效去除出水氨氮等優(yōu)點。
【IPC分類】C02F103/08, C02F101/12, C02F1/461, C02F101/16, C02F1/70, A01K63/04, C02F9/06
【公開號】CN105130070
【申請?zhí)枴緾N201510555191
【發(fā)明人】葉章穎, 王朔, 林孝昶, 趙建, 高薇珊, 裴洛偉, 朱松明
【申請人】浙江大學(xué)
【公開日】2015年12月9日
【申請日】2015年9月5日