一種交聯(lián)聚乙烯吡咯烷酮擔體吸附凈化系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種交聯(lián)聚乙烯吡咯烷酮擔體吸附凈化系統(tǒng)，包括不銹鋼池體、交聯(lián)聚乙烯吡咯烷酮擔體網(wǎng)箱、電動網(wǎng)箱滑軌、電加熱線圈、進水閥門、排水閥門、擔體網(wǎng)箱加熱區(qū)入口、擔體網(wǎng)箱加熱區(qū)出口、冷凝管。本系統(tǒng)創(chuàng)造性的利用了交聯(lián)聚乙烯吡咯烷酮對水中氨態(tài)氮的選擇吸附性，其分子結(jié)構(gòu)中的羰基可與氨基化合形成氫鍵絡合物。將含有交聯(lián)聚乙烯吡咯烷酮的人造沸石與生活廢水混合，使其充分吸附其中的氨氮，再通過加熱解吸的方式使交聯(lián)聚乙烯吡咯烷酮釋放出所吸附的氨氮，并以氨氣的形式放出。
【專利說明】
一種交聯(lián)聚乙烯吡咯烷酮擔體吸附凈化系統(tǒng)
技術(shù)領域
[0001]本發(fā)明涉及一種交聯(lián)聚乙烯吡咯烷酮擔體吸附凈化系統(tǒng)，屬于環(huán)境保護中的廢水處理領域。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，隨著我國城鎮(zhèn)人民生活水平的不斷提高，城鎮(zhèn)生活廢水中的氮含量急劇上升，越來越多的含氮廢水的任意排放給環(huán)境造成了極大的危害。氮在廢水中以有機態(tài)氮、氨態(tài)氮(NH/-N)、硝態(tài)氮(N03—-N)以及亞硝態(tài)氮(NO2--N)等多種形式存在，而氨態(tài)氮是最主要的存在形式之一。生活廢水中的氨氮是指以游離氨和離子銨形式存在的氮，主要來源于食物殘渣和洗衣污水。氨氮的污染源多，排放量大，并且排放的濃度變化大。
[0003]從環(huán)境污染方面看，水環(huán)境中存在過量的氨氮會造成水體中溶解氧濃度降低，導致水體發(fā)黑發(fā)臭，水質(zhì)下降，對水生動植物的生存造成影響，并會導致水體富營養(yǎng)化。
[0004]目前，生活廢水中氨氮的處理實用性較好、國內(nèi)運用最多的技術(shù)為:生物脫氮法、氨吹脫汽提法、折點氯化法、化學沉淀法、離子交換法、液膜法、土壤灌溉法等。
[0005](I)生物脫氮法:在好氧條件下，通過好氧硝化菌的作用，將廢水中的氨氮氧化為亞硝酸鹽或硝酸鹽，然后在缺氧條件下，利用反硝化菌(脫氮菌)將亞硝酸鹽和硝酸鹽還原為氮氣并從廢水中逸出。
[0006](2)氨吹脫汽提法:吹脫、汽提法主要用于脫除廢水中溶解氣體和某些易揮發(fā)性物質(zhì)。即將氣體通入水中，使氣與水相互充分接觸，使水中溶解氣體和揮發(fā)性溶質(zhì)穿過氣液界面，向氣相轉(zhuǎn)移，從而達到脫除污染物的目的。
[0007](3)折點氯化法:折點氯化法是將氯氣通入廢水中達到某一點，在該點時水中游離氯含量較低，而氨的濃度降為零。當氯氣通入量超過該點時，水中的游離氯就會增多，因此，該點稱為折點，該狀態(tài)下的氯化稱為折點氯化。
[0008](4)化學沉淀法:化學沉淀法是向廢水中投加Mg+和P043—，使之與氨氮生成難溶復鹽MgNH4P04*6H20(簡稱MAP)結(jié)晶，再通過重力沉淀使MAP從廢水中分離。
[0009](5)離子交換法:離子交換的實質(zhì)是不溶性離子化合物(離子交換劑)上的可交換離子與廢水中的其它同性離子的交換反應，是一種特殊的吸附過程，通常是可逆性化學吸附。
[0010](6)液膜法:乳狀液膜法去除氨氮的機理為氨態(tài)氮易溶于膜相，它從膜相外高濃度的外側(cè)，通過膜相的擴散迀移，到達膜相內(nèi)側(cè)與內(nèi)相界面，與膜內(nèi)相中的酸發(fā)生解脫反應，生成的NH4+不溶于油相而穩(wěn)定在膜內(nèi)相中，在膜內(nèi)外兩側(cè)氨濃度差的推動下，氨分子不斷通過膜表面吸附，滲透擴散迀移至膜相內(nèi)側(cè)解吸，從而達到分離去除氨氮的目的。
[0011 ] (7)土壤灌溉法:土壤灌溉是把低濃度的氨氮廢水(<50mg/L)作為農(nóng)作物的肥料來使用，既為污灌區(qū)農(nóng)業(yè)提供了穩(wěn)定的水源，又避免了水體富營養(yǎng)化，提高了水資源利用率。但用于土壤灌溉的廢水必須經(jīng)過預處理，去除病菌、重金屬、酚類、氰化物、油類等有害物質(zhì)。
[0012]由于上述傳統(tǒng)處理方法存在成本高、技術(shù)復雜、處理效果不穩(wěn)定等缺點，因此，有必要擺脫現(xiàn)有的處理技術(shù)思路，開辟出處理生活廢水中氨氮的新途徑，進而開發(fā)一種全新形式的生活廢水中氨氮處理技術(shù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013]為解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供了一種交聯(lián)聚乙烯吡咯烷酮擔體吸附凈化系統(tǒng)，其特征在于，包括不銹鋼池體、交聯(lián)聚乙烯吡咯烷酮擔體網(wǎng)箱、電動網(wǎng)箱滑軌、電加熱線圈、進水閥門、排水閥門、擔體網(wǎng)箱加熱區(qū)入口、擔體網(wǎng)箱加熱區(qū)出口、冷凝管等，池體中部固定有一圈電動網(wǎng)箱滑軌，電動網(wǎng)箱滑軌上等間隔安裝有10個交聯(lián)聚乙烯吡咯烷酮擔體網(wǎng)箱，池體上方設有擔體網(wǎng)箱加熱區(qū)，加熱區(qū)上下兩側(cè)均裝有電加熱線圈，交聯(lián)聚乙烯吡咯烷酮擔體網(wǎng)箱由加熱區(qū)左側(cè)的入口進入加熱區(qū)，并經(jīng)右側(cè)的出口離開加熱區(qū)，加熱區(qū)右上部安裝有冷凝管，池體左下部設有進水閥門，右上部設有排水閥門。
[0014]經(jīng)過pH值調(diào)節(jié)處理后(處理后pH值為6.5?8.0)的生活廢水通過交聯(lián)聚乙烯吡咯烷酮擔體吸附凈化系統(tǒng)左下部的進水閥門進入池體內(nèi)部，10個交聯(lián)聚乙烯吡咯烷酮擔體網(wǎng)箱在電動網(wǎng)箱滑軌的驅(qū)動下作慢速的順時針轉(zhuǎn)動，使廢水與擔體網(wǎng)箱中的含有交聯(lián)聚乙烯吡咯烷酮的人造沸石充分接觸，交聯(lián)聚乙烯吡咯烷酮能夠充分吸附廢水中的氨態(tài)氮以及部分水分，吸附近飽和后的交聯(lián)聚乙烯吡咯烷酮擔體網(wǎng)箱延順時針運動路徑抬升至擔體網(wǎng)箱加熱區(qū)入口，并進入加熱區(qū)內(nèi)部，經(jīng)過電加熱線圈的加熱，使交聯(lián)聚乙烯吡咯烷酮發(fā)生熱解吸，其吸附的氨態(tài)氮及水分以氨氣-水蒸汽混合氣體的形勢排出，混合氣體經(jīng)過冷凝管的冷卻后，沸點較高的水蒸汽凝結(jié)為液態(tài)水滴，經(jīng)加熱區(qū)出口回流至池體內(nèi)，而沸點較低的氨氣不會受冷凝結(jié)為液態(tài)，而是繼續(xù)保持氣體形態(tài)經(jīng)氣體出口進入到下一處理環(huán)節(jié)的酸洗塔內(nèi)，經(jīng)過熱解吸處理后的交聯(lián)聚乙烯吡咯烷酮擔體網(wǎng)箱得以再生，并延順時針運動路徑經(jīng)擔體網(wǎng)箱加熱區(qū)出口處下降至池體內(nèi)部，再次與廢水接觸并發(fā)揮吸附作用，經(jīng)過本系統(tǒng)凈化處理后的廢水由池體右上部的排水閥門排出池體，進入下一處理環(huán)節(jié)。
[0015]進一步，交聯(lián)聚乙烯吡咯烷酮擔體吸附凈化系統(tǒng)的池體有效容積為350m3;交聯(lián)聚乙烯吡咯烷酮擔體網(wǎng)箱容積為5.5m3，孔徑為12mm;電動網(wǎng)箱滑軌的工作電壓為380V，轉(zhuǎn)速為25min/圈。
[0016]進一步，交聯(lián)聚乙烯吡咯烷酮擔體選用人造沸石作為交聯(lián)聚乙烯吡咯烷酮的擔體物質(zhì)，其交聯(lián)聚乙烯吡咯烷酮質(zhì)量含量為40.5%。
[0017]進一步，交聯(lián)聚乙烯吡咯烷酮擔體吸附凈化系統(tǒng)的電加熱線圈的工作電壓為380V，加熱溫度可達到225°C;冷凝管采用溴化鋰制冷劑，制冷機工作電壓為380V，制冷溫度可達15°C。
[0018]本發(fā)明的優(yōu)點在于:
(1)本系統(tǒng)擺脫了現(xiàn)有的生活廢水氨氮凈化處理原理，創(chuàng)造性的利用了交聯(lián)聚乙烯吡咯烷酮(PVPP)對水中氨態(tài)氮的選擇吸附性，其分子結(jié)構(gòu)中的羰基可與氨基化合形成氫鍵絡合物，將含有交聯(lián)聚乙烯吡咯烷酮的人造沸石與生活廢水混合，使其充分吸附其中的氨氮，從而使含氨氮的生活廢水得到凈化，其氨氮去除效率可達98.8%
(2)本系統(tǒng)使用的物料為人造沸石和交聯(lián)聚乙烯吡咯烷酮(交聯(lián)聚乙烯吡咯烷酮)，二者均無毒性，從而消除了引入新的、危害更大的污染物的風險；同時，這兩種物料簡單易得，價格便宜，大大降低了系統(tǒng)運行成本。
[0019](3)本系統(tǒng)原理簡單易行，設計施工成本較低，并且處理效果較好，運行維護成本很低，有利于大范圍推廣應用。
【附圖說明】
[0020]圖1是交聯(lián)聚乙烯吡咯烷酮擔體吸附凈化系統(tǒng)的示意圖。
[0021]51-不銹鋼池體、52-交聯(lián)聚乙烯吡咯烷酮擔體網(wǎng)箱、53-電動網(wǎng)箱滑軌、54-電加熱線圈、55-進水閥門、56-排水閥門、57-擔體網(wǎng)箱加熱區(qū)入口、58-擔體網(wǎng)箱加熱區(qū)出口、59-
冷凝管。
【具體實施方式】
[0022]如圖1所示的交聯(lián)聚乙烯吡咯烷酮擔體吸附凈化系統(tǒng)，包括不銹鋼池體51、交聯(lián)聚乙烯吡咯烷酮擔體網(wǎng)箱52、電動網(wǎng)箱滑軌53、電加熱線圈54、進水閥門55、排水閥門56、擔體網(wǎng)箱加熱區(qū)入口 57、擔體網(wǎng)箱加熱區(qū)出口 58、冷凝管59 ο池體中部固定有一圈電動網(wǎng)箱滑軌53，電動網(wǎng)箱滑軌53上等間隔安裝有10個交聯(lián)聚乙烯吡咯烷酮擔體網(wǎng)箱52，池體上方設有擔體網(wǎng)箱加熱區(qū)，加熱區(qū)上下兩側(cè)均裝有電加熱線圈54，交聯(lián)聚乙烯吡咯烷酮擔體網(wǎng)箱52由加熱區(qū)左側(cè)的入口 57進入加熱區(qū)，并經(jīng)右側(cè)的出口 58離開加熱區(qū)，加熱區(qū)右上部安裝有冷凝管59，池體左下部設有進水閥門55，右上部設有排水閥門56;經(jīng)過pH值調(diào)節(jié)處理后(處理后PH值為6.5?8.0)的生活廢水通過交聯(lián)聚乙烯吡咯烷酮擔體吸附凈化系統(tǒng)5左下部的進水閥門55進入池體內(nèi)部，10個交聯(lián)聚乙烯吡咯烷酮擔體網(wǎng)箱52在電動網(wǎng)箱滑軌53的驅(qū)動下作慢速的順時針轉(zhuǎn)動，使廢水與擔體網(wǎng)箱52中的含有交聯(lián)聚乙烯吡咯烷酮的人造沸石充分接觸，交聯(lián)聚乙烯吡咯烷酮能夠充分吸附廢水中的氨態(tài)氮以及部分水分，吸附近飽和后的交聯(lián)聚乙烯吡咯烷酮擔體網(wǎng)箱52延順時針運動路徑抬升至擔體網(wǎng)箱加熱區(qū)入口 57，并進入加熱區(qū)內(nèi)部，經(jīng)過電加熱線圈54的加熱，使交聯(lián)聚乙烯吡咯烷酮發(fā)生熱解吸，其吸附的氨態(tài)氮及水分以氨氣-水蒸汽混合氣體的形勢排出，混合氣體經(jīng)過冷凝管59的冷卻后，沸點較高的水蒸汽凝結(jié)為液態(tài)水滴，經(jīng)加熱區(qū)出口58回流至池體內(nèi)，而沸點較低的氨氣不會受冷凝結(jié)為液態(tài)，而是繼續(xù)保持氣體形態(tài)經(jīng)氣體出口進入到下一處理環(huán)節(jié)的酸洗塔10內(nèi)，經(jīng)過熱解吸處理后的交聯(lián)聚乙烯吡咯烷酮擔體網(wǎng)箱52得以再生，并延順時針運動路徑經(jīng)擔體網(wǎng)箱加熱區(qū)出口 58處下降至池體內(nèi)部，再次與廢水接觸并發(fā)揮吸附作用，經(jīng)過本系統(tǒng)凈化處理后的廢水由池體右上部的排水閥門56排出池體，進入下一處理環(huán)節(jié)。
[0023]通過本系統(tǒng)處理后的生活廢水，其氨氮去除效率可達98.8%。
【主權(quán)項】
1.一種交聯(lián)聚乙烯吡咯烷酮擔體吸附凈化系統(tǒng)，其特征在于，包括不銹鋼池體、交聯(lián)聚乙烯吡咯烷酮擔體網(wǎng)箱、電動網(wǎng)箱滑軌、電加熱線圈、進水閥門、排水閥門、擔體網(wǎng)箱加熱區(qū)入口、擔體網(wǎng)箱加熱區(qū)出口、冷凝管等，池體中部固定有一圈電動網(wǎng)箱滑軌，電動網(wǎng)箱滑軌上等間隔安裝有10個交聯(lián)聚乙烯吡咯烷酮擔體網(wǎng)箱，池體上方設有擔體網(wǎng)箱加熱區(qū)，加熱區(qū)上下兩側(cè)均裝有電加熱線圈，交聯(lián)聚乙烯吡咯烷酮擔體網(wǎng)箱由加熱區(qū)左側(cè)的入口進入加熱區(qū)，并經(jīng)右側(cè)的出口離開加熱區(qū)，加熱區(qū)右上部安裝有冷凝管，池體左下部設有進水閥門，右上部設有排水閥門。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的交聯(lián)聚乙烯吡咯烷酮擔體吸附凈化系統(tǒng)，其特征在于，池體有效容積為350m3，其交聯(lián)聚乙烯吡咯烷酮擔體網(wǎng)箱容積為5.5m3，孔徑為12mm，其電動網(wǎng)箱滑軌的工作電壓為380V，轉(zhuǎn)速為25min/圈。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的交聯(lián)聚乙烯吡咯烷酮擔體吸附凈化系統(tǒng)，其特征在于，交聯(lián)聚乙烯吡咯烷酮擔體選用人造沸石作為交聯(lián)聚乙烯吡咯烷酮的擔體物質(zhì)，其交聯(lián)聚乙烯吡咯烷酮質(zhì)量含量為40.5%。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的交聯(lián)聚乙烯吡咯烷酮擔體吸附凈化系統(tǒng)，其特征在于，電加熱線圈的工作電壓為380V，加熱溫度達到225°C，冷凝管采用溴化鋰制冷劑，制冷機工作電壓為380V，制冷溫度可達15°C。
【文檔編號】C02F1/28GK105883965SQ201610314354
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年5月13日
【發(fā)明人】葉澄
【申請人】杭州啟澄科技有限公司