一种针对河道水中氨氮的快速处理系统及方法 |
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| 申请号 | CN201710539130.6 | 申请日 | 2017-07-04 | 公开(公告)号 | CN107381772A | 公开(公告)日 | 2017-11-24 |
| 申请人 | 武汉理工大学; | 发明人 | 李孟; 张轶芳; 李博远; 江以恒; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了一种针对河道 水 中 氨 氮的快速处理系统及方法。药剂投加管道根据河道横断面的U型形状，布置成左、中、右三段；左边段管道由河岸坡向河道底部，中间段管道布置在河道底部且与河道水面平行，右边段管道也由河岸坡向河道底部；所述药剂投加管道均按照与河道水流方向的垂直方向铺设。 次氯酸 钠、氯化 铁 和 碳 酸钠溶解并混合；通过药剂投加管道在河道横断面的左、中、右三段同时投加。本发明采用的是化学处理法，系统装置简单、反应迅速、管理方便、成本低、效果显著。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种针对河道水中氨氮的快速处理系统，包括药剂投加管道；其特征在于： |
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| 说明书全文 | 一种针对河道水中氨氮的快速处理系统及方法技术领域背景技术[0002] 由于我国很多河道作为纳污河道，大量未达标处理的工业废水和居民生活污水的排入导致河道水受到严重污染，水中氨氮等污染物浓度不断升高。大量氨氮排入水环境后，容易使水体形成富营养化，降低水环境中溶解氧气含量，严重破坏城市人居环境及河流生态系统的原有功能和稳定性。因此，河道中氨氮等污染物的处理是一个亟需解决的问题。 [0003] 目前河道的处理方法主要分为生态修复法、生物处理法和化学处理法。生态修复法主要包括人工湿地、生物浮床等技术，主要是通过辅以人工措施，利用生态系统的自我恢复能力、自我调节能力和自我组织能力使其向有序的方向进行演化。这些方法运行效果较慢，而且对所选植物的要求较高，系统管理不便，不适用于河道水中氨氮的快速处理以及小2 型规模河道水的处理。生物处理法主要包括生物膜法、生物稳定塘、生物接触氧化、A/O和HYBAS等工艺，主要是通过利用活性污泥中微生物的新陈代谢功能对水中的污染物进行分解和转化，从而实现污染物的去除。这些方法主要是通过旁路处理或异地处理等方式实现，不仅运行速度较慢、占地面积大、工艺复杂、运行成本高、管理不便，而且为了保证微生物的正常活动，工艺运行时还需要曝气、投加碳源等物质，增加处理成本。除此之外，生物处理法中微生物的生存条件较为苛刻，对水量、水质变化的适应性差，而且很容易受气温的影响，尤其到了冬季，处理效果不稳定。 [0004] 相比之下，化学处理法主要通过向水中投加不同种类的药剂，以快速实现水体水质的改善和透明度的提高。相对于生物处理法，采用化学处理法处理氨氮见效快、运行简单，而且对水质的适应性强，尤其是水质变化较大的河道污染，还能够方便用于小型规模河道水的处理。 [0005] 如中国专利文献CN100586874C中公开了一种氨氮废水的处理方法，具体涉及提供一种氨氮脱除率高、反应时间短、药剂用量少的废水处理方法。此专利主要是将废水分为两部分，分别调节成不同的pH值，一部分加入镁盐沉淀剂，另一部分加入磷酸沉淀剂，再将两部分废水进行混和，并进行沉淀。若将此方法用于河道水中氨氮的处理，不仅需要将水分成两部分，实施困难，而且若磷酸沉淀剂投加过量，会存留在水中，无法去除，反而会增加水中的含磷量，引起二次有机污染。 [0006] 如中国专利文献CN105502615A中公开了一种高锰酸盐复合剂，主要由高锰酸钾、磷酸二氢钠、氯化铁、次氯酸钠、氢氧化钙、硅酸钠、硫酸铜、硫酸亚铁等复合而成。如中国专利文献CN106186235A中公开了一种高效污水氨氮去除剂，主要由硅藻土、三氯化铁、次氯酸钠、氯化铁和粉末活性炭等组成。所述两种复合药剂配方均较为复杂、管理麻烦，又由于河道具有一定的流速，效果难以保证。而且若是投加含磷酸盐的药剂，可能会引起二次有机污染，投加含硅酸盐的药剂，硅酸盐不稳定，效果也难以保证。因此，如何为河道水中的氨氮提供一种简单、具有持久性和强稳定性的处理系统至关重要。 发明内容[0007] 本发明所要解决的技术问题是针对现有技术处理河道水中氨氮存在的问题，提供一种针对河道水中氨氮的快速处理系统，系统运行简单、管理便利、反应快速、效果显著。同时，本发明还提供了一种针对河道水中氨氮的快速处理方法。 [0008] 为达到上述目的，采用技术方案如下： [0009] 一种针对河道水中氨氮的快速处理系统，包括药剂投加管道； [0010] 所述药剂投加管道根据河道水流横断面的U型形状，布置成左、中、右三段；左边段管道由河岸坡向河道底部，中间段管道布置在河道底部且与河道水面平行，右边段管道也由河岸坡向河道底部； [0011] 所述药剂投加管道均按照与河道水流方向的垂直方向铺设。 [0012] 按上述方案，所述药剂投加管道在河道中的布置高度离底部1.0m以上，离河道水面0.5m以上。 [0013] 按上述方案，所述药剂投加管道采用管嘴向水流中投加药剂；所述管嘴呈斜向上与水流方向夹角为30°和60°间隔布置。 [0014] 按上述方案，还包括药剂溶解装置；所述药剂溶解装置设有若干个单元，分别用于不同药剂的溶解；溶解后的药剂在输送管道中混合，混合完全后分成三个分支管道，分别通往河道横断面的左、中、右三段药剂投加管道。 [0015] 按上述方案，所述三个分支管道上均设置一个计量泵，用于控制药剂投加量以及提供药剂的提升动力。 [0016] 采用上述系统的河道水中氨氮的快速处理方法，包括以下步骤： [0017] 次氯酸钠、氯化铁和碳酸钠溶解并混合； [0018] 通过药剂投加管道在河道横断面的左、中、右三段同时投加。 [0019] 按上述方案，次氯酸钠、氯化铁和碳酸钠投加重量配比为(40～50):5:1。 [0020] 每段管道上的管嘴均按照与水流方向呈斜向上30°和60°的方向间隔布置，以增大药剂投入水流的覆盖面积，并增强与水流的混合作用，提高药剂反应效果，缩短反应时间。 [0022] 次氯酸钠作为氧化剂，主要用于氧化河道水中的氨氮，从而降低水中氨氮的含量，减小氨氮对河道生态系统的影响；氯化铁作为强化剂，增强次氯酸钠对氨氮的氧化作用；碳酸钠作为稳定剂，保障次氯酸钠在水中的稳定性，使其不容易被分解，从而延长次氯酸钠的作用时间。所述药剂成本低廉，来源广泛，效果显著。 [0023] 本发明的有益效果： [0024] 1、本发明采用的是化学处理法，系统装置简单、反应迅速、管理方便、成本低、效果显著，还可以适用于小规模河道水的处理； [0025] 2、本发明药剂投加管道分成了左、中、右三段，可以根据河道的横断面实际情况进行布置，应用灵活，而且每个药剂投加管道独立，药剂投加量可以根据实际水质情况进行调节。 [0026] 3、本发明所加药剂为次氯酸钠、氯化铁和碳酸钠，药剂组合简单、管理便利、来源广泛、成本低廉，且系统所用药剂不含磷等成分，不会对水体形成二次有机污染； [0028] 图1：本发明针对河道水中氨氮的快速处理系统示意图； [0029] 图2：药剂投加管道上管嘴示意图； [0030] 其中，1-河道；2-河岸；3-药剂溶解装置；4-输送管道；5-左边段分支管道；6-中间段分支管道；7-右边段分支管道；8-计量泵；9-左边段药剂投加管道；10-中间段药剂投加管道；11-右边段药剂投加管道；12-管嘴。 具体实施方式[0031] 以下实施例进一步阐释本发明的技术方案，但不作为对本发明保护范围的限制。 [0032] 参照附图1所示，本发明针对河道水中氨氮的快速处理系统，包括药剂投加管道； [0033] 所述药剂投加管道根据河道横断面的U型形状，布置成左边段药剂投加管道9；中间段药剂投加管道10；右边段药剂投加管道11；左边段管道坡向河道1中间底部，中间段管道与河道1水面平行，右边段管道也坡向河道1中间底部； [0034] 所述药剂投加管道均按照与河道水流方向的垂直方向铺设。 [0035] 所述药剂投加管道在河道中的布置高度离底部1.0m以上，离河道水面0.5m以上。 [0036] 参照附图2所示，所述药剂投加管道采用管嘴12向水流中投加药剂；所述管嘴12呈斜向上与水流方向夹角为30°和60°间隔布置。 [0037] 参照附图1所示，还包括河岸2上设置的药剂溶解装置3；所述药剂溶解装置3设有若干个单元，分别用于不同药剂的溶解；溶解后的药剂在输送管道4中混合，混合完全后分成三个分支管道(左边段分支管道5、中间段分支管道6、右边段分支管道7)，分别通往河道横断面的左、中、右三段药剂投加管道。 [0038] 所述三个分支管道均设置一个计量泵8，用于控制药剂投加量以及提供药剂的提升动力。 [0039] 实施例1 [0040] 如图1所示的一种针对河道水中氨氮的快速处理系统，其系统设置如上所述一致，其中：河道横断面宽度为28.2m，深度为5.2m，宽深比(宽度/深度)为5.4，河道水流速为0.8m/s，氨氮浓度为5.8mg/L。三段药剂投加管道长度分别为6.0m，10.0m，7.8m，中间段药剂投加管道上的管嘴布置间距为0.4m，其他两段药剂投加管道上的管嘴布置间距为0.6m。次氯酸钠投加量为50mg/L，次氯酸钠：氯化铁：碳酸钠的投加重量比为50:5:1。 [0041] 实施例2 [0042] 如图1所示的一种针对河道水中氨氮的快速处理系统，其系统设置如上所述一致，其中：河道横断面宽度为22.0m，深度为4.8m，宽深比为4.6，流速为1.2m/s，氨氮浓度为8.6mg/L。三段药剂投加管道长度分别为4.5m，8.0m，4.5m。中间段药剂投加管道上的管嘴布置间距为0.4m，其他两段药剂投加管道上的管嘴布置间距为0.6m。次氯酸钠投加量为60mg/L，次氯酸钠：氯化铁：碳酸钠的投加重量比为50:5:1。 [0043] 实施例3 [0044] 如图1所示的一种针对河道水中氨氮的快速处理系统，其系统设置如上所述一致，其中：河道横断面宽度为11.4m，深度为3.4，宽深比为3.3，河道水流速为0.6m/s，氨氮浓度为14.8mg/L。三段药剂投加管道长度分别为2.5m、3.0m和2.0m，中间段药剂投加管道上的管嘴布置间距为0.3m，旁边两段管道上的间距为0.5m。次氯酸钠的投加量为100mg/L，次氯酸钠：氯化铁：碳酸钠的投加重量比为50:5:1。 [0045] 实施例4 [0046] 如图1所示的一种针对河道水中氨氮的快速处理系统，其系统设置如上实施例3所述一致，除以下设置：氨氮处理前测得浓度为13.6mg/L，次氯酸钠：氯化铁：碳酸钠的投加重量比为40:5:1。 [0047] 实施例1、实施例2、实施例3和实施例4对河道水中氨氮的处理效果见表1。其中，处理前氨氮浓度测量所用水样取自药剂投加装置的上游10m河道横断面的中间部位，处理后氨氮浓度测量所用水样取自药剂投加装置的下游50m河道横断面的中间部位。氨氮浓度测量采用纳氏比色法。 [0048] 表1实施例氨氮处理前后河道水中氨氮含量 [0049]指标 处理前氨氮浓度(mg/L) 处理后氨氮浓度(mg/L) 去除率 实施例1 5.8 0.2 96.6％ 实施例2 8.6 1.0 88.4％ 实施例3 14.8 1.4 90.5％ 实施例4 13.6 0.8 94.1％ |
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