公布日：2024.12.13
申請日：2024.08.06
分類號：C02F9/00(2023.01)I;C02F11/12(2019.01)I;B01D53/78(2006.01)I;B01D53/58(2006.01)I;C02F1/00(2023.01)N;C02F1/52(2023.01)N;C02F1/66(2023.01)N;C02F1
/44(2023.01)N;C02F103/18(2006.01)N;C02F1/469(2023.01)N;C02F101/38(2006.01)N
摘要
本發明涉及一種尿素水解廢水資源化處理系統及方法，包括依次連接的尿素預處理裝置、集成反應裝置、超濾裝置、反滲透裝置和雙極膜電滲析裝置及與集成反應裝置連接的氨氣處理裝置，集成反應裝置包括連通的反應區和調節區，調節區與雙極膜電滲析裝置的酸液出口連通，反應區與雙極膜電滲析裝置的堿液出口連通，通過將雙極膜電滲析產生的酸液和堿液與集成反應裝置配合回用，可以不用在系統運行過程中反復加酸和加堿，有效節約運行成本和人力成本，且氨氣經反應區進入氨氣處理裝置同時可以實現對氨氣的回收利用。因此，本發明實現了廢水的資源化合理利用，有效節約了資源及成本，且處理過程中無其他廢料及二次廢水產生的同時還能額外生成氮肥，最大程度地實現了合理資源化利用同時不會造成二次污染。
權利要求書
1.一種尿素水解廢水資源化處理系統，其特征在于，包括依次連接的尿素預處理裝置、集成反應裝置、超濾裝置、反滲透裝置和雙極膜電滲析裝置及與所述集成反應裝置連接的氨氣處理裝置；所述集成反應裝置包括反應區和調節區，所述反應區和所述調節區連通；所述反應區與所述尿素預處理裝置連通，且所述反應區與所述雙極膜電滲析裝置的堿液出口連通，所述反應區內水樣PH值為大于等于12；所述調節區與所述雙極膜電滲析裝置的酸液出口連通，所述調節區內水樣PH值為6.5-7.5；所述超濾裝置進口與所述調節區的中性水樣出口連通；所述氨氣處理裝置進口與所述反應區連通。
2.如權利要求1所述的尿素水解廢水資源化處理系統，其特征在于，所述集成反應裝置設有隔板，所述隔板將所述集成反應裝置隔離成上部連通的所述反應區和所述調節區，所述反應區和所述調節區上部連通的空間為溢流空間，所述溢流空間用于將所述反應區的水樣溢流到所述調節區。
3.如權利要求1或2所述的尿素水解廢水資源化處理系統，其特征在于，所述反應區底部連通有排污管和堿液進口，所述堿液進口與所述雙極膜電滲析裝置的堿液出口連通；所述反應區設有第一PH計，所述尿素預處理裝置與所述反應區的連通口在高度方向上位于所述第一PH計和所述堿液進口之間；所述反應區還連接有第二加藥裝置，用于補充堿液。
4.如權利要求1或2所述的尿素水解廢水資源化處理系統，其特征在于，所述集成反應裝置頂部對應所述反應區的區域通過氣體管路連接有所述氨氣處理裝置；所述氣體管路內設有風機，用于將反應區的氨氣傳輸至所述氨氣處理裝置；所述集成反應裝置頂部為錐形，所述氣體管路的入口位于錐形尖端。
5.如權利要求1或2所述的尿素水解廢水資源化處理系統，其特征在于，所述集成反應裝置頂部對應所述調節區的區域連通有所述雙極膜電滲析裝置的酸液出口，所述調節區設有第二PH計，所述第二PH計位于所述調節區與所述超濾裝置的連接處。
6.如權利要求4所述的尿素水解廢水資源化處理系統，其特征在于，所述氨氣處理裝置內部具有吸收液容納腔，所述吸收液容納腔分別與工業水池的供水出口和所述雙極膜電滲析裝置的酸液出口連通，以使得工業供水和酸液混合配置成吸收液，所述氣體管路的出口位于所述吸收液容納腔的下層；所述吸收液容納腔中設有第三PH計，所述第三PH計用于測量所述氨氣處理裝置中的吸收液PH值；所述吸收液PH值為4-5。
7.如權利要求1所述的尿素水解廢水資源化處理系統，其特征在于，所述尿素預處理裝置連接有第一加藥裝置，所述第一加藥裝置具有絮凝劑出口；所述尿素預處理裝置包括污泥出口和一次去污水樣出口，所述一次去污水樣出口和所述集成反應裝置的反應區之間連接有一次去污水樣管路，所述一次去污水樣出口的外周設有第一濁度表。
8.如權利要求1所述的尿素水解廢水資源化處理系統，其特征在于，還包括依次連接的污泥濃縮池和污泥脫水機；所述污泥濃縮池進口分別與所述反應區底部的排污管和所述尿素預處理裝置的污泥出口連通，所述污泥脫水機進口與所述污泥濃縮池出口連通。
9.一種尿素水解廢水資源化處理方法，適用于權利要求1-8任一條所述的尿素水解廢水資源化處理系統，其特征在于，包括以下步驟：步驟S1、尿素廢水從尿素水解廢水池進入所述尿素預處理裝置沉淀處理，處理后生成一次去污水樣和污泥，一次去污水樣進入所述反應區內，污泥進入污泥濃縮池；步驟S2、控制所述雙極膜電滲析裝置輸入所述反應區的堿液輸入量，并實時檢測所述反應區內的水樣PH值，若滿足PH值≥12，則維持當前一次去污水樣的輸入量和堿液輸入量；若不滿足PH值≥12，則增加所述雙極膜電滲析裝置輸入所述反應區的堿液輸入量；所述反應區產生的高堿水樣溢流至所述調節區，產生的氨氣進入到所述氨氣處理裝置，產生的雜質沉淀進入污泥濃縮池；步驟S3、控制所述雙極膜電滲析裝置輸入所述調節區的酸液輸入量，并實時檢測所述調節區內的水樣PH值，若滿足PH值＝6.5-7.5，則維持當前酸液輸入量和中性水樣輸出量；若PH值＜6.5，則減少所述雙極膜電滲析裝置輸入所述調節區的酸液輸入量，或增加所述反應區溢流至所述調節區的高堿水樣量，暫停中性水樣輸出直至PH值＝6.5-7.5；若PH值＞7，則增加所述雙極膜電滲析裝置輸入所述調節區的酸液輸入量，或，減少所述反應區溢流至所述調節區的高堿水樣量，暫停中性水樣輸出直至PH值＝6.5-7.5；步驟S4、處理后的中性水樣進入所述超濾裝置內，所述超濾裝置將中性水樣進行超濾，得到二次去污水樣進入到所述反滲透裝置內；步驟S5、所述反滲透裝置將二次去污水樣進行反滲透脫鹽，得到高鹽廢水和淡水，淡水廠內回用，高鹽廢水進入所述雙極膜電滲析裝置內；步驟S6、所述雙極膜電滲析裝置將高鹽廢水轉化為酸液和堿液，酸液返回所述調節區和所述氨氣處理裝置回用，堿液返回所述反應區回用。
10.如權利要求9所述的方法，其特征在于，所述步驟S2還包括：控制所述雙極膜電滲析裝置輸入所述反應區的堿液輸入量，并實時檢測反應區內的水樣PH值，若不滿足PH值≥12，且所述雙極膜電滲析裝置輸入所述反應區的堿液輸入量為最大值，則啟動第二加藥裝置，直至所述反應區內水樣PH值≥12后；和/或所述步驟S2還包括：控制所述雙極膜電滲析裝置輸入所述氨氣處理裝置的酸液輸入量，并實時監測所述氨氣處理裝置內的吸收液PH值，若滿足PH值＝4-5，則維持當前酸液輸入量和工業水池水樣輸出量；若PH值＜4，則減少所述雙極膜電滲析裝置輸入所述氨氣處理裝置的酸液輸入量，或增加抽取的工業水池水樣量，暫停氨氣進入直至PH值＝4-5；若PH值＞5，則增加所述雙極膜電滲析裝置輸入所述氨氣處理裝置的酸液輸入量，或，減少抽取的工業水池水樣量，暫停氨氣進入直至PH值＝4-5；所述氨氣處理裝置將氨氣吸收，得到氯化銨、硫酸氫銨和硫酸銨中的任意一種或多種組合。
發明內容
針對現有技術存在的不足，本發明的目的在于提供一種尿素水解廢水資源化處理系統及方法，解決了現有技術在處理含尿素廢水時無法有效實現資源的優化利用，且成本較高的問題。
為實現上述目的，本發明采用了如下技術方案：
一種尿素水解廢水資源化處理系統，包括依次連接的尿素預處理裝置、集成反應裝置、超濾裝置、反滲透裝置和雙極膜電滲析裝置及與所述集成反應裝置連接的氨氣處理裝置；
所述集成反應裝置包括反應區和調節區，所述反應區和所述調節區連通；
所述反應區與所述尿素預處理裝置連通，且所述反應區與所述雙極膜電滲析裝置的堿液出口連通，所述反應區內水樣PH值為大于等于12；
所述調節區與所述雙極膜電滲析裝置的酸液出口連通，所述調節區內水樣PH值為6.5-7.5；
所述超濾裝置進口與所述調節區的中性水樣出口連通；
所述氨氣處理裝置進口與所述反應區連通。
進一步地，所述集成反應裝置設有隔板，所述隔板將所述集成反應裝置隔離成上部連通的所述反應區和所述調節區，所述反應區和所述調節區上部連通的空間為溢流空間，所述溢流空間用于將所述反應區的水樣溢流到所述調節區。
進一步地，所述反應區底部連通有排污管和堿液進口，所述堿液進口與所述雙極膜電滲析裝置的堿液出口連通；
所述反應區設有第一PH計，所述尿素預處理裝置與所述反應區的連通口在高度方向上位于所述第一PH計和所述堿液進口之間；
所述反應區還連接有第二加藥裝置，用于補充堿液。
進一步地，所述集成反應裝置頂部對應所述反應區的區域通過氣體管路連接有所述氨氣處理裝置；
所述氣體管路內設有風機，用于將反應區的氨氣傳輸至所述氨氣處理裝置；
所述集成反應裝置頂部為錐形，所述氣體管路的入口位于錐形尖端。
進一步地，所述集成反應裝置頂部對應所述調節區的區域連通有所述雙極膜電滲析裝置的酸液出口，所述調節區設有第二PH計，所述第二PH計位于所述調節區與所述超濾裝置的連接處。
進一步地，所述氨氣處理裝置內部具有吸收液容納腔，所述吸收液容納腔分別與工業水池的供水出口和所述雙極膜電滲析裝置的酸液出口連通，以使得工業供水和酸液混合配置成吸收液，所述氣體管路的出口位于所述吸收液容納腔的下層；
所述吸收液容納腔中設有第三PH計，所述第三PH計用于測量所述氨氣處理裝置中的吸收液PH值；
所述吸收液PH值為4-5。
進一步地，所述尿素預處理裝置連接有第一加藥裝置，所述第一加藥裝置具有絮凝劑出口；
所述尿素預處理裝置包括污泥出口和一次去污水樣出口，
所述一次去污水樣出口和所述集成反應裝置的反應區之間連接有一次去污水樣管路，所述一次去污水樣出口的外周設有第一濁度表。
進一步地，還包括依次連接的污泥濃縮池和污泥脫水機；
所述污泥濃縮池進口分別與所述反應區底部的排污管和所述尿素預處理裝置的污泥出口連通，所述污泥脫水機進口與所述污泥濃縮池出口連通。
為了實現上述目的，本發明還采用了如下技術方案：
一種尿素水解廢水資源化處理方法，適用于任一條所述的尿素水解廢水資源化處理系統，包括以下步驟：
步驟S1、尿素廢水從尿素水解廢水池進入所述尿素預處理裝置沉淀處理，處理后生成一次去污水樣和污泥，一次去污水樣進入所述反應區內，污泥進入污泥濃縮池；
步驟S2、控制所述雙極膜電滲析裝置輸入所述反應區的堿液輸入量，并實時檢測所述反應區內的水樣PH值，
若滿足PH值≥12，則維持當前一次去污水樣的輸入量和堿液輸入量；
若不滿足PH值≥12，則增加所述雙極膜電滲析裝置輸入所述反應區的堿液輸入量；
所述反應區產生的高堿水樣溢流至所述調節區，產生的氨氣進入到所述氨氣處理裝置，產生的雜質沉淀進入污泥濃縮池；
步驟S3、控制所述雙極膜電滲析裝置輸入所述調節區的酸液輸入量，并實時檢測所述調節區內的水樣PH值，
若滿足PH值＝6.5-7.5，則維持當前酸液輸入量和中性水樣輸出量；
若PH值＜6.5，則減少所述雙極膜電滲析裝置輸入所述調節區的酸液輸入量，或增加所述反應區溢流至所述調節區的高堿水樣量，暫停中性水樣輸出直至PH值＝6.5-7.5；
若PH值＞7，則增加所述雙極膜電滲析裝置輸入所述調節區的酸液輸入量，或，減少所述反應區溢流至所述調節區的高堿水樣量，暫停中性水樣輸出直至PH值＝6.5-7.5；
步驟S4、處理后的中性水樣進入所述超濾裝置內，所述超濾裝置將中性水樣進行超濾，得到二次去污水樣進入到所述反滲透裝置內；
步驟S5、所述反滲透裝置將二次去污水樣進行反滲透脫鹽，得到高鹽廢水和淡水，淡水廠內回用，高鹽廢水進入所述雙極膜電滲析裝置內；
步驟S6、所述雙極膜電滲析裝置將高鹽廢水轉化為酸液和堿液，酸液返回所述調節區和所述氨氣處理裝置回用，堿液返回所述反應區回用。
進一步地，所述步驟S2還包括：
控制所述雙極膜電滲析裝置輸入所述反應區的堿液輸入量，并實時檢測反應區內的水樣PH值，
若不滿足PH值≥12，且所述雙極膜電滲析裝置輸入所述反應區的堿液輸入量為最大值，則啟動第二加藥裝置，直至所述反應區內水樣PH值≥12后；
和/或
所述步驟S2還包括：
控制所述雙極膜電滲析裝置輸入所述氨氣處理裝置的酸液輸入量，并實時監測所述氨氣處理裝置內的吸收液PH值，
若滿足PH值＝4-5，則維持當前酸液輸入量和工業水池水樣輸出量；
若PH值＜4，則減少所述雙極膜電滲析裝置輸入所述氨氣處理裝置的酸液輸入量，或增加抽取的工業水池水樣量，暫停氨氣進入直至PH值＝4-5；
若PH值＞5，則增加所述雙極膜電滲析裝置輸入所述氨氣處理裝置的酸液輸入量，或，減少抽取的工業水池水樣量，暫停氨氣進入直至PH值＝4-5；
所述氨氣處理裝置將氨氣吸收，得到氯化銨、硫酸氫銨和硫酸銨中的任意一種或多種組合。
綜上所述，與現有技術相比，本發明至少具備以下有益效果：
本發明的尿素水解廢水資源化處理系統包括依次連接的尿素預處理裝置、集成反應裝置、超濾裝置、反滲透裝置和雙極膜電滲析裝置及與所述集成反應裝置連接的氨氣處理裝置，所述集成反應裝置包括連通的反應區和調節區，所述調節區與所述雙極膜電滲析裝置的酸液出口連通，所述反應區與所述雙極膜電滲析裝置的堿液出口連通，通過將雙極膜電滲析產生的酸液和堿液與所述集成反應裝置配合回用，可以不用在系統運行過程中反復加酸和加堿，有效節約運行成本和人力成本，且氨氣經反應區進入氨氣處理裝置同時可以實現對氨氣的回收利用。因此，本發明實現了廢水的資源化合理利用，有效節約了資源及成本，且處理過程中無其他廢料及二次廢水產生的同時還能額外生成氮肥，最大程度地實現了合理資源化利用同時不會造成二次污染。
（發明人：晉銀佳;徐展;郭棟;衡世權;蘭永龍;邱敏;曹榮）
