一种高盐废水中少量硝酸根的深度脱除系统的制作方法

1.本实用新型涉及硝酸根废水处理的技术领域，进一步地说，是涉及一种高盐废水中少量硝酸根的深度脱除系统。


背景技术：

2.冶金行业、能源行业、农药行业、化肥行业等行业都会产生大量含硝酸盐的废水。近年来，工业污水的硝酸盐排放量与日俱增，使氮的自然循环遭到了破坏。工业生产过程中排放的含氮废水，农业上施用的氮肥随雨水冲刷进入江河、湖泊，对环境造成的污染越来越严重，已引起人们的普遍关注。硝酸盐对人体健康有很多危害，no
3-进入血液后与血红蛋白作用，将fe(ⅱ)氧化成fe(ⅲ)形成高铁血红蛋白，高铁血红蛋白与氧发生不可逆结合，引起高铁血红蛋白症，严重时可导致缺氧死亡。而在硝酸盐转化过程中形成的亚硝酸胺等也具有致癌、致畸和致基因突变等危害作用。过多的硝酸盐对农作物的生长也有一定的影响。因此，按照中华人民共和国环境保护部发布的《铜、镍、钴工业污染物排放标准》no
3-的直接排放标准为不超过15mg/l，间接排放标准为不超过40mg/l。所以处理解决废水中硝酸盐的问题已经刻不容缓。
3.硝酸盐的污染已经受到了广泛的关注，国内外对废水中硝酸盐处理技术的研究也越来越多。目前，对硝酸盐的处理技术主要有生物法、物理化学法和化学还原法。生物法是指污水中的含氮物质在微生物的作用下逐步转化为氮气的一种方法。但生物法有严格的废水盐度限制，若废水中的盐度较高时，微生物根本无法生存，更无法处理硝酸盐。
4.物理化学法主要包括膜分离法、离子交换法和吸附法。但这些方法一般运行成本较高，再生过程比较繁琐，处理效率低，适合水中污染物组成较简单的情况，难以在实际生产中得到推广。
5.化学还原法是一种十分有效的处理硝酸盐的方法，其中，催化加氢还原法能够有效地提高还原产物中的氮气选择性，但这种方法使用氢气作为还原剂，具有一定的安全隐患，且氢气在水中的溶解度较小，利用率偏低。另外，在碱性条件下，通过化学还原方法，在催化剂铜的作用下，可以将水中的硝酸盐还原成氨，但由于成本太高，此工艺难以实际应用。
6.因此，化学还原法中如何高效处理硝酸盐以及有效降低生产成本是目前的研究热点。


技术实现要素：

7.本发明解决的技术问题是如何高效处理硝酸盐以及有效降低生产成本。本实用新型提出了一种高盐废水中少量硝酸根的深度脱除系统。本实用新型的高盐废水中少量硝酸根的深度脱除系统是采用硫化氢气体作为强还原剂，在酸性条件下与废水中硝酸根发生氧化还原反应生成氮氧化物气体和单质硫，生成的氮氧化物气体和单质硫均可以回收利用的思路设计的，该深度脱除系统不仅可以有效降低了还原产物中的有害物质含量，而且可以
有效降低生产成本，具有非常大的实用价值。
8.为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：
9.本实用新型的目的之一是提供一种高盐废水中少量硝酸根的深度脱除系统，所述深度脱除系统包括硫化氢气体发生器、硫化氢气体进料管线、废水进料管线、废水处理系统、反应尾气出料管线、尾气吸收处理系统和废水处理液出料管线；
10.所述硫化氢气体发生器的出料口与所述硫化氢气体进料管线的进料口相连；
11.所述硫化氢气体进料管线的出料口与所述废水处理系统的硫化氢气体进料口相连；
12.所述废水进料管线的出料口与所述废水处理系统的废水进料口相连；
13.所述反应尾气出料管线的进料口与所述废水处理系统的反应尾气出料口相连；
14.所述反应尾气出料管线的出料口与所述尾气吸收处理系统的进料口相连；
15.所述废水处理液出料管线的进料口与所述废水处理系统的废水处理液出料口相连；
16.所述废水处理系统中，废水的流动方向与硫化氢气体的流动方向相反，进行逆向接触反应。
17.优选的，
18.所述废水处理系统包括硝酸根处理槽、溶液循环泵、废水流动系统和硫化氢气体流动系统；
19.所述硝酸根处理槽的数目为一个以上，硝酸根处理槽之间设置有废水流动系统和硫化氢气体流动系统，所述废水流动系统中的废水的流动方向与所述硫化氢气体流动系统中的硫化氢气体的流动方向相反，使所述废水与硫化氢气体在废水处理系统中进行多级逆向接触反应。
20.优选的，
21.所述废水流动系统包括各硝酸根处理槽之间液相串联连通的废水反应液溢流连接管路；
22.所述硫化氢气体流动系统包括文秋里式喷射真空吸气装置和各硝酸根处理槽之间气相串联连通的反应气连接管路；
23.所述废水进料管线的出料口与所述废水处理系统中处于串联首位的硝酸根处理槽的废水进料口相连；
24.所述硫化氢气体进料管线的出料口与所述废水处理系统中处于串联末位的硝酸根处理槽的硫化氢气体进料口相连；
25.所述反应尾气出料管线的进料口与所述废水处理系统中处于串联首位的硝酸根处理槽的反应尾气出料口相连；
26.所述废水处理液出料管线的进料口与所述废水处理系统中处于串联末位的硝酸根处理槽的废水处理液出料口相连。即废水在依次串联的密闭硝酸根处理槽中顺向流动，硫化氢气体在上述密闭的硝酸根处理槽中逆向流动，实现多级逆向接触。通过密闭、多级、逆向串联反应，系统中的硫化氢气体得到完全吸收利用，使最后得到的氮氧化物中硫化氢的体积含量小于0.01％。
27.优选的，
28.所述硝酸根处理槽为密闭的反应器。
29.优选的，
30.所述硝酸根处理槽上设置有使槽内液体循环流动的溶液循环泵；所述溶液循环泵与文丘里喷射真空吸气装置连接，使所述反应气连接管路中的下一级的气体与上一级的溶液均匀快速混合反应。
31.优选的，
32.所述硝酸根处理槽的数目为5个及以上。
33.优选的，
34.所述深度脱除系统还包括稀硫酸进料管线；
35.所述硫化氢气体发生器内设置有硫化钠浆液，所述稀硫酸进料管线的出料口与硫化氢气体发生器的进料口相连；
36.所述硫化氢气体发生器的气体出料口与所述硫化氢气体进料管线的进料口相连。
37.优选的，
38.所述深度脱除系统还包括蒸发器；
39.所述硫化氢气体发生器的液体出料管线与所述蒸发器的进料口相连。
40.优选的，
41.所述反应尾气出料管线上还设置有连锁自控系统，所述连锁自控系统包括硫化氢含量探测器、plc控制器和稀硫酸流量调节器；
42.所述plc控制器通过硫化氢含量探测器的反馈信号调控稀硫酸流量调节器的流量参数。即硫化氢含量探测器中探测出反应尾气出料管线中氮氧化物气体中硫化氢气体的体积含量含量超出0.01％时，plc控制器可以相应减少稀硫酸的加入量。plc控制器采用的现有常用的常规装置即可。
43.优选的，
44.所述尾气吸收处理系统为尾气吸收塔。
45.本实用新型的深度脱除系统的废水处理原理如下：
46.硫化氢气体发生器发生如下反应产生硫化氢气体：
47.h2so4(稀) na2s＝h2s na2so448.硝酸根处理槽中发生如下反应，不断消耗废水中的硝酸根，反应产生氮氧化物气体和单质硫
49.尾气吸收处理系统吸收产生氮氧化物气体：
50.3no2 h2o＝2hno3 no
51.蒸发器中将硫化氢气体发生器中生成的硫酸钠蒸发浓缩结晶制得元明粉，元明粉纯度达到99％以上。
52.本实用新型采用硫化氢气体、硫酸和废水中的硝酸根发生氧化还原反应生成氮氧化物气体和单质硫，实现废水中硝酸根的脱除。
53.本发明实施例提供的上述技术方案，至少具有如下有益效果：
54.本实用新型的高盐废水中少量硝酸根的深度脱除系统环保无废水排放、工艺简洁高效、投资和运行成本低、解决了现有高盐废水硝酸根处理技术中运行成本较高、处理效率低、难以在实际生产中得到推广的问题。
55.本实用新型的高盐废水中少量硝酸根的深度脱除方法采用废水与硫化氢气体在密闭条件下通过多级逆向接触充分反应，使高盐废水硝酸根和危险性较大的硫化氢气体都反应比较完全，保证硝酸根的深度脱除和生产的安全性。
56.本实用新型的高盐废水中少量硝酸根的深度脱除系统处理后废水中硝酸根浓度小于12mg/l，符合环保排放标准，处理效果高效。综上，本实用新型具有显著的经济效益及社会效益。本实用新型具有显著的经济效益及社会效益。
附图说明
57.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
58.图1为本实用新型的高盐废水中少量硝酸根的深度脱除系统的示意图。
59.其中，1-废水进料管线，2-硝酸根处理槽，3-硫化氢气体进料管线，4-废水处理液出料管线，5-反应尾气出料管线，6-尾气吸收处理系统，7-废水反应液连接管路，8-反应气连接管路，9-溶液循环泵，10-硫化氢气体发生器，11-稀硫酸进料管线，12-硫化氢气体发生器的液体出料管线，13-蒸发器，14-plc控制器。
具体实施方式
60.为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述，有必要在此指出的是以下实施例只用于对本实用新型的进一步说明，不能理解为对本实用新型保护范围的限制，本领域技术人员根据本

技术实现要素：
对本实用新型做出的一些非本质的改进和调整仍属本实用新型的保护范围。
61.如图1所示，为本实用新型的一种高盐废水中少量硝酸根的深度脱除系统，所述深度脱除系统包括硫化氢气体发生器10、硫化氢气体进料管线3、废水进料管线1、废水处理系统、反应尾气出料管线5、尾气吸收处理系统6和废水处理液出料管线4；
62.所述硫化氢气体发生器10的出料口与所述硫化氢气体进料管线3的进料口相连；
63.所述硫化氢气体进料管线3的出料口与所述废水处理系统的硫化氢气体进料口相连；
64.所述废水进料管线1的出料口与所述废水处理系统的废水进料口相连；
65.所述反应尾气出料管线5的进料口与所述废水处理系统的反应尾气出料口相连；
66.所述反应尾气出料管线5的出料口与所述尾气吸收处理系统6的进料口相连；
67.所述废水处理液出料管线4的进料口与所述废水处理系统的废水处理液出料口相连；
68.所述废水处理系统中，废水的流动方向与硫化氢气体的流动方向相反，进行逆向接触反应。
69.所述废水处理系统包括硝酸根处理槽2、溶液循环泵9、废水流动系统和硫化氢气体流动系统；
70.所述硝酸根处理槽2的数目为一个以上，硝酸根处理槽2之间设置有废水流动系统
和硫化氢气体流动系统，所述废水流动系统中的废水的流动方向与所述硫化氢气体流动系统中的硫化氢气体的流动方向相反，使所述废水与硫化氢气体在废水处理系统中进行多级逆向接触反应。
71.优选的，
72.所述废水流动系统包括各硝酸根处理槽2之间液相串联连通的废水反应液溢流连接管路7；
73.所述硫化氢气体流动系统包括文秋里式喷射真空吸气装置和各硝酸根处理槽之间气相串联连通的反应气连接管路8；
74.所述废水进料管线1的出料口与所述废水处理系统中处于串联首位的硝酸根处理槽的废水进料口相连；
75.所述硫化氢气体进料管线3的出料口与所述废水处理系统中处于串联末位的硝酸根处理槽的硫化氢气体进料口相连；
76.所述反应尾气出料管线5的进料口与所述废水处理系统中处于串联首位的硝酸根处理槽的反应尾气出料口相连；
77.所述废水处理液出料管线4的进料口与所述废水处理系统中处于串联末位的硝酸根处理槽2的废水处理液出料口相连。
78.即废水在依次串联的密闭硝酸根处理槽中顺向流动，硫化氢气体在上述密闭的硝酸根处理槽中逆向流动，实现多级逆向接触。通过密闭、多级、逆向串联反应，系统中的硫化氢气体得到完全吸收利用，使最后得到的氮氧化物中硫化氢的体积含量小于0.01％。
79.优选的，
80.所述硝酸根处理槽2为密闭的反应器。
81.优选的，
82.所述硝酸根处理槽2上设置有使槽内液体循环流动的溶液循环泵9；所述溶液循环泵9与文丘里喷射真空吸气装置(图中未示出)连接，使所述反应气连接管路中的下一级的气体与上一级的溶液均匀快速混合反应。
83.优选的，
84.所述硝酸根处理槽2的数目为5个及以上。
85.优选的，
86.所述深度脱除系统还包括稀硫酸进料管线11；
87.所述硫化氢气体发生器10内设置有硫化钠，所述稀硫酸进料管线11的出料口与硫化氢气体发生器10的进料口相连；
88.所述硫化氢气体发生器10的气体出料口与所述硫化氢气体进料管线3的进料口相连。
89.优选的，
90.所述深度脱除系统还包括蒸发器13；
91.所述硫化氢气体发生器的液体出料管线12与所述蒸发器13的进料口相连。
92.优选的，
93.所述反应尾气出料管线5上还设置有连锁自控系统，所述连锁自控系统包括硫化氢含量探测器、plc控制器14和稀硫酸流量调节器；
94.所述plc控制器通过硫化氢含量探测器的反馈信号调控稀硫酸流量调节器的流量参数。即硫化氢含量探测器中探测出反应尾气出料管线5中氮氧化物气体中硫化氢气体的体积含量含量超出0.01％时，plc控制器可以相应减少稀硫酸的加入量。plc控制器采用的现有常用的常规装置即可。
95.所述尾气吸收处理系统为尾气吸收塔。
96.采用本实用新型高盐废水中少量硝酸根的深度脱除系统，详细使用步骤如下：
97.a、质量浓度为20％的稀硫酸和硫化钠在反应槽内反应生成硫化氢气体和硫酸钠。
98.b、采用硫酸调节废水的ph值至5的条件下，步骤a所得硫化氢气体作为强还原剂和废水中含量为1g/l的硝酸盐在反应槽1～5中发生氧化还原反应生成氮氧化物气体和单质硫，废水的流动速率与硫化氢气体的流动速率之比为1.5:1；即废水在5个依次串联的密闭反应槽中顺向流动，硫化氢气体在上述密闭的反应槽中逆向流动，实现多级逆向接触。通过密闭、多级、逆向串联反应，系统中的硫化氢气体得到完全吸收利用，使最后得到的氮氧化物气体中硫化氢的体积含量小于0.01％。
99.c、步骤b所得氮氧化物气体进尾气吸收塔前进行硫化氢气体含量检测，连锁自控系统根据硫化氢含量检测结果自动调节稀硫酸加入量，保证硫化氢气体反应完全、反应槽1排出氮氧化物气体中不含硫化氢气体，氮氧化物气体进尾气吸收塔处理合格后排放。
100.d、步骤a所得硫酸钠溶液经蒸发器蒸发浓缩结晶制得纯度99％以上的元明粉；步骤b所得单质硫通过过滤回收；氮氧化物气体进尾气吸收塔处理合格后，可以新生成稀硝酸或硝酸盐利用。
101.经本实用新型深度脱除方法处理后废水中硝酸根浓度为11mg/l，符合环保排放标准，处理效果高效。
102.以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。