一种去除海水反硝化反应器出水中氨氮的装置和方法

摘要

本发明公开了一种去除海水反硝化反应器出水中氨氮的装置和方法，该装置包括电解槽、循环水泵、水槽、第一阀门、第二阀门、滴定器、缓冲槽以及测定立管。水槽中的水经循环水泵进入电解槽进行电解，当其中氯浓度达到4000mgCl

说明书

技术领域

本发明属于工厂化循环水养殖系统出水脱氮技术领域，涉及一种去除氨氮的装置和方法，尤其涉及一种去除海水反硝化反应器出水中氨氮的装置和方法。

背景技术

根据《2013中国渔业统计年鉴》，2013年中国水产品总产量高达5907.68万吨，同比上年增长了5.4%。其中，养殖水产产量为4023.26万吨，占总产量的71.80%，同比增长5.08%。渔业生产稳定增长，水产养殖业保持了较快增长，为国计民生提供了重要保障。然而随着渔业资源的持续衰竭，渔业的可持续发展必须要通过养殖业来实现，渔业养殖走向现代化、自动化、集约化势在必行。

工厂化循环水养殖系统通过机械自动化、电子工程、生物化学、信息技术等多门学科，对养殖水体和环境达到精密控制与科学管理，从而在根本上摆脱传统养殖中土地和水资源等自然条件的限制。在循环水养殖系统中，由于高密度的水产养殖，养殖生物的代谢产物、残饵及残骸等产生的氨氮及亚硝氮是养殖水体的主要污染源。养殖水体直接排放入自然环境，由于过高的氮磷含量，会破坏周边的土壤及水体环境，造成水域的富营养化。

传统的生物脱氮方法主要依靠硝化细菌和反硝化细菌将污水中含氮物质逐步转化为对鱼类危害较小的硝氮或氮气排出系统外。以硝化技术和反硝化技术为基础的传统生物硝化脱氮技术存在着受温度限制较大、生物滤器挂膜时间长、增氧能耗大、化学试剂使用量高、氨氮去除率不高等诸多缺陷，这些不足对循环水养殖系统的推广及发展有着严重的制约作用。

废水中的NH₃-N可在适当pH值条件下，利用氯系的氧化剂(如Cl₂、NaClO)使之氧化成氯胺(NH₂Cl、NHCl₂、NCl₃)之后，再氧化分解成N₂而达脱除之目的。在折点处，基本上全部氧化性的氯都被还原，全部氨氮都被氧化，进一步加氯将都产生自由余氯。其总反应式如下：

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种去除海水反硝化反应器出水中氨氮的装置和方法，该装置结构简单，操作方便，该方法不受环境温度影响、无启动时间且能减少化学试剂使用量，具有良好的成本效益。

本发明所采用的技术方案为：

去除海水反硝化反应器出水中氨氮的装置，包括电解槽、循环水泵、水槽、第一阀门、第二阀门、滴定器、缓冲槽以及测定立管；电解槽和水槽通过循环水泵连接，实现电解槽和水槽中水的循环；水槽出水经第一阀门接入滴定器，滴定器设于缓冲槽正上方，缓冲槽的进水口连接反硝化反应器的出水口，缓冲槽的出水口通过管道依次连接测定立管底端开口和第二阀门；在测定立管上沿轴向设有若干取样阀门。

优选的，所述的电解槽采用无隔膜电解，阴极材料是Ti，阳极材料为Ti/RuO₂-TiO₂，电极间距为6cm，电极尺寸为6cm8cm，电流密度为1.25KA/，循环流速为1.7L/min。

优选的，所述的测定立管直径为32cm，长2.5m，均布有12个取样阀门，取样阀门间隔为23cm。

应用上述的装置去除海水反硝化反应器出水中氨氮的方法，包括如下步骤：

1）开启循环水泵使水槽中的海水进入电解槽进行电解，当水中氯浓度至少为4000mgCl₂/L时，关闭循环水泵，电解停止；

2）反硝化反应器的反硝化出水进入缓冲槽中，开启第一阀门，使水槽中的水进入滴定管再滴入缓冲槽中，与反硝化出水进行去除氨氮反应；

3）缓冲槽出水从测定立管底部进入测定立管，在测定立管上各取样阀门之间水力停留至少2.5min，当水位达到测定立管顶部时，打开最高处取样阀门取样检测；

4）若TAN>1mgN/L，则关闭第一阀门，打开第二阀门排空测定立管，开启循环水泵继续进行电解，电解至Cl₂/N质量比为10-10.5，再关闭循环水泵，继续步骤2）、3），若TAN<1mgN/L，开始由顶部至底部依次打开取样阀门取样检测，当所有取样均满足TAN小于1mgN/L时，则反硝化反应器出水处理完成。

本发明具有的有益效果是：

本发明是基于电化学法的去除海水反硝化反应器出水中氨氮的装置及方法。其结构简单，操作方便，不但能快速高效去除出水氨氮，且不受环境温度的影响，无启动时间；并可减少化学试剂的使用量，能量消耗少，具有良好的成本效益，可有效解决循环水养殖系统推广及发展中的制约因素。

附图说明

图1是本发明装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

参照图1，本发明的去除海水反硝化反应器出水中氨氮的装置，包括电解槽1、循环水泵2、水槽3、第一阀门4、第二阀门8、滴定器5、缓冲槽6以及测定立管7；所述的电解槽1采用无隔膜电解，阴极材料是Ti，阳极材料为Ti/RuO₂-TiO₂，其中RuO₂与TiO₂的表面积比为3:7，电极间距为6cm，电极尺寸为6cm8cm，电流密度为1.25KA/，循环流速为1.7L/min。电解槽1和水槽3通过循环水泵2连接，实现电解槽1和水槽3中水的循环；水槽3出水经第一阀门4接入滴定器5，滴定器5设于缓冲槽6正上方，缓冲槽6的进水口连接反硝化反应器的出水口，缓冲槽6的出水口通过管道依次连接测定立管7底端开口和第二阀门8；所述的测定立管7直径为32cm，长2.5m，均布有12个取样阀门，取样阀门间隔为23cm。

去除海水反硝化反应器出水中氨氮的方法，包括如下步骤：

1）开启循环水泵2使水槽3中的海水进入电解槽1进行电解，当水中氯浓度至少为4000mgCl₂/L时，关闭循环水泵2，电解停止；

2）反硝化反应器的反硝化出水进入缓冲槽6中，开启第一阀门4，使水槽3中的水进入滴定管5再滴入缓冲槽6中，与反硝化出水进行去除氨氮反应；

3）缓冲槽6出水从测定立管7底部进入测定立管7，在测定立管上各取样阀门之间水力停留至少2.5min，当水位达到测定立管7顶部时，打开最高处取样阀门取样检测；

4）若TAN>1mgN/L，则关闭第一阀门4，打开第二阀门8排空测定立管7，开启循环水泵2继续进行电解，电解至Cl₂/N质量比为10-10.5，再关闭循环水泵2，继续步骤2）、3），若TAN<1mgN/L，开始由顶部至底部依次打开取样阀门取样检测，当所有取样均满足TAN小于1mgN/L时，则反硝化反应器出水处理完成。

该方法采用电化学法新型脱氮技术，经电化学处理富含有效氯溶液与反硝化反应器出水在缓冲池中混合，不但能快速高效去除出水氨氮，且不受环境温度的影响，无启动时间，并减少化学试剂的使用量，具有良好的成本效益。