公布日：2024.12.13
申请日：2024.08.06
分类号：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
本发明涉及一种尿素水解废水资源化处理系统及方法，包括依次连接的尿素预处理装置、集成反应装置、超滤装置、反渗透装置和双极膜电渗析装置及与集成反应装置连接的氨气处理装置，集成反应装置包括连通的反应区和调节区，调节区与双极膜电渗析装置的酸液出口连通，反应区与双极膜电渗析装置的碱液出口连通，通过将双极膜电渗析产生的酸液和碱液与集成反应装置配合回用，可以不用在系统运行过程中反复加酸和加碱，有效节约运行成本和人力成本，且氨气经反应区进入氨气处理装置同时可以实现对氨气的回收利用。因此，本发明实现了废水的资源化合理利用，有效节约了资源及成本，且处理过程中无其他废料及二次废水产生的同时还能额外生成氮肥，最大程度地实现了合理资源化利用同时不会造成二次污染。
权利要求书
1.一种尿素水解废水资源化处理系统，其特征在于，包括依次连接的尿素预处理装置、集成反应装置、超滤装置、反渗透装置和双极膜电渗析装置及与所述集成反应装置连接的氨气处理装置；所述集成反应装置包括反应区和调节区，所述反应区和所述调节区连通；所述反应区与所述尿素预处理装置连通，且所述反应区与所述双极膜电渗析装置的碱液出口连通，所述反应区内水样PH值为大于等于12；所述调节区与所述双极膜电渗析装置的酸液出口连通，所述调节区内水样PH值为6.5-7.5；所述超滤装置进口与所述调节区的中性水样出口连通；所述氨气处理装置进口与所述反应区连通。
2.如权利要求1所述的尿素水解废水资源化处理系统，其特征在于，所述集成反应装置设有隔板，所述隔板将所述集成反应装置隔离成上部连通的所述反应区和所述调节区，所述反应区和所述调节区上部连通的空间为溢流空间，所述溢流空间用于将所述反应区的水样溢流到所述调节区。
3.如权利要求1或2所述的尿素水解废水资源化处理系统，其特征在于，所述反应区底部连通有排污管和碱液进口，所述碱液进口与所述双极膜电渗析装置的碱液出口连通；所述反应区设有第一PH计，所述尿素预处理装置与所述反应区的连通口在高度方向上位于所述第一PH计和所述碱液进口之间；所述反应区还连接有第二加药装置，用于补充碱液。
4.如权利要求1或2所述的尿素水解废水资源化处理系统，其特征在于，所述集成反应装置顶部对应所述反应区的区域通过气体管路连接有所述氨气处理装置；所述气体管路内设有风机，用于将反应区的氨气传输至所述氨气处理装置；所述集成反应装置顶部为锥形，所述气体管路的入口位于锥形尖端。
5.如权利要求1或2所述的尿素水解废水资源化处理系统，其特征在于，所述集成反应装置顶部对应所述调节区的区域连通有所述双极膜电渗析装置的酸液出口，所述调节区设有第二PH计，所述第二PH计位于所述调节区与所述超滤装置的连接处。
6.如权利要求4所述的尿素水解废水资源化处理系统，其特征在于，所述氨气处理装置内部具有吸收液容纳腔，所述吸收液容纳腔分别与工业水池的供水出口和所述双极膜电渗析装置的酸液出口连通，以使得工业供水和酸液混合配置成吸收液，所述气体管路的出口位于所述吸收液容纳腔的下层；所述吸收液容纳腔中设有第三PH计，所述第三PH计用于测量所述氨气处理装置中的吸收液PH值；所述吸收液PH值为4-5。
7.如权利要求1所述的尿素水解废水资源化处理系统，其特征在于，所述尿素预处理装置连接有第一加药装置，所述第一加药装置具有絮凝剂出口；所述尿素预处理装置包括污泥出口和一次去污水样出口，所述一次去污水样出口和所述集成反应装置的反应区之间连接有一次去污水样管路，所述一次去污水样出口的外周设有第一浊度表。
8.如权利要求1所述的尿素水解废水资源化处理系统，其特征在于，还包括依次连接的污泥浓缩池和污泥脱水机；所述污泥浓缩池进口分别与所述反应区底部的排污管和所述尿素预处理装置的污泥出口连通，所述污泥脱水机进口与所述污泥浓缩池出口连通。
9.一种尿素水解废水资源化处理方法，适用于权利要求1-8任一条所述的尿素水解废水资源化处理系统，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1、尿素废水从尿素水解废水池进入所述尿素预处理装置沉淀处理，处理后生成一次去污水样和污泥，一次去污水样进入所述反应区内，污泥进入污泥浓缩池；步骤S2、控制所述双极膜电渗析装置输入所述反应区的碱液输入量，并实时检测所述反应区内的水样PH值，若满足PH值≥12，则维持当前一次去污水样的输入量和碱液输入量；若不满足PH值≥12，则增加所述双极膜电渗析装置输入所述反应区的碱液输入量；所述反应区产生的高碱水样溢流至所述调节区，产生的氨气进入到所述氨气处理装置，产生的杂质沉淀进入污泥浓缩池；步骤S3、控制所述双极膜电渗析装置输入所述调节区的酸液输入量，并实时检测所述调节区内的水样PH值，若满足PH值＝6.5-7.5，则维持当前酸液输入量和中性水样输出量；若PH值＜6.5，则减少所述双极膜电渗析装置输入所述调节区的酸液输入量，或增加所述反应区溢流至所述调节区的高碱水样量，暂停中性水样输出直至PH值＝6.5-7.5；若PH值＞7，则增加所述双极膜电渗析装置输入所述调节区的酸液输入量，或，减少所述反应区溢流至所述调节区的高碱水样量，暂停中性水样输出直至PH值＝6.5-7.5；步骤S4、处理后的中性水样进入所述超滤装置内，所述超滤装置将中性水样进行超滤，得到二次去污水样进入到所述反渗透装置内；步骤S5、所述反渗透装置将二次去污水样进行反渗透脱盐，得到高盐废水和淡水，淡水厂内回用，高盐废水进入所述双极膜电渗析装置内；步骤S6、所述双极膜电渗析装置将高盐废水转化为酸液和碱液，酸液返回所述调节区和所述氨气处理装置回用，碱液返回所述反应区回用。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述步骤S2还包括：控制所述双极膜电渗析装置输入所述反应区的碱液输入量，并实时检测反应区内的水样PH值，若不满足PH值≥12，且所述双极膜电渗析装置输入所述反应区的碱液输入量为最大值，则启动第二加药装置，直至所述反应区内水样PH值≥12后；和/或所述步骤S2还包括：控制所述双极膜电渗析装置输入所述氨气处理装置的酸液输入量，并实时监测所述氨气处理装置内的吸收液PH值，若满足PH值＝4-5，则维持当前酸液输入量和工业水池水样输出量；若PH值＜4，则减少所述双极膜电渗析装置输入所述氨气处理装置的酸液输入量，或增加抽取的工业水池水样量，暂停氨气进入直至PH值＝4-5；若PH值＞5，则增加所述双极膜电渗析装置输入所述氨气处理装置的酸液输入量，或，减少抽取的工业水池水样量，暂停氨气进入直至PH值＝4-5；所述氨气处理装置将氨气吸收，得到氯化铵、硫酸氢铵和硫酸铵中的任意一种或多种组合。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种尿素水解废水资源化处理系统及方法，解决了现有技术在处理含尿素废水时无法有效实现资源的优化利用，且成本较高的问题。
为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种尿素水解废水资源化处理系统，包括依次连接的尿素预处理装置、集成反应装置、超滤装置、反渗透装置和双极膜电渗析装置及与所述集成反应装置连接的氨气处理装置；
所述集成反应装置包括反应区和调节区，所述反应区和所述调节区连通；
所述反应区与所述尿素预处理装置连通，且所述反应区与所述双极膜电渗析装置的碱液出口连通，所述反应区内水样PH值为大于等于12；
所述调节区与所述双极膜电渗析装置的酸液出口连通，所述调节区内水样PH值为6.5-7.5；
所述超滤装置进口与所述调节区的中性水样出口连通；
所述氨气处理装置进口与所述反应区连通。
进一步地，所述集成反应装置设有隔板，所述隔板将所述集成反应装置隔离成上部连通的所述反应区和所述调节区，所述反应区和所述调节区上部连通的空间为溢流空间，所述溢流空间用于将所述反应区的水样溢流到所述调节区。
进一步地，所述反应区底部连通有排污管和碱液进口，所述碱液进口与所述双极膜电渗析装置的碱液出口连通；
所述反应区设有第一PH计，所述尿素预处理装置与所述反应区的连通口在高度方向上位于所述第一PH计和所述碱液进口之间；
所述反应区还连接有第二加药装置，用于补充碱液。
进一步地，所述集成反应装置顶部对应所述反应区的区域通过气体管路连接有所述氨气处理装置；
所述气体管路内设有风机，用于将反应区的氨气传输至所述氨气处理装置；
所述集成反应装置顶部为锥形，所述气体管路的入口位于锥形尖端。
进一步地，所述集成反应装置顶部对应所述调节区的区域连通有所述双极膜电渗析装置的酸液出口，所述调节区设有第二PH计，所述第二PH计位于所述调节区与所述超滤装置的连接处。
进一步地，所述氨气处理装置内部具有吸收液容纳腔，所述吸收液容纳腔分别与工业水池的供水出口和所述双极膜电渗析装置的酸液出口连通，以使得工业供水和酸液混合配置成吸收液，所述气体管路的出口位于所述吸收液容纳腔的下层；
所述吸收液容纳腔中设有第三PH计，所述第三PH计用于测量所述氨气处理装置中的吸收液PH值；
所述吸收液PH值为4-5。
进一步地，所述尿素预处理装置连接有第一加药装置，所述第一加药装置具有絮凝剂出口；
所述尿素预处理装置包括污泥出口和一次去污水样出口，
所述一次去污水样出口和所述集成反应装置的反应区之间连接有一次去污水样管路，所述一次去污水样出口的外周设有第一浊度表。
进一步地，还包括依次连接的污泥浓缩池和污泥脱水机；
所述污泥浓缩池进口分别与所述反应区底部的排污管和所述尿素预处理装置的污泥出口连通，所述污泥脱水机进口与所述污泥浓缩池出口连通。
为了实现上述目的，本发明还采用了如下技术方案：
一种尿素水解废水资源化处理方法，适用于任一条所述的尿素水解废水资源化处理系统，包括以下步骤：
步骤S1、尿素废水从尿素水解废水池进入所述尿素预处理装置沉淀处理，处理后生成一次去污水样和污泥，一次去污水样进入所述反应区内，污泥进入污泥浓缩池；
步骤S2、控制所述双极膜电渗析装置输入所述反应区的碱液输入量，并实时检测所述反应区内的水样PH值，
若满足PH值≥12，则维持当前一次去污水样的输入量和碱液输入量；
若不满足PH值≥12，则增加所述双极膜电渗析装置输入所述反应区的碱液输入量；
所述反应区产生的高碱水样溢流至所述调节区，产生的氨气进入到所述氨气处理装置，产生的杂质沉淀进入污泥浓缩池；
步骤S3、控制所述双极膜电渗析装置输入所述调节区的酸液输入量，并实时检测所述调节区内的水样PH值，
若满足PH值＝6.5-7.5，则维持当前酸液输入量和中性水样输出量；
若PH值＜6.5，则减少所述双极膜电渗析装置输入所述调节区的酸液输入量，或增加所述反应区溢流至所述调节区的高碱水样量，暂停中性水样输出直至PH值＝6.5-7.5；
若PH值＞7，则增加所述双极膜电渗析装置输入所述调节区的酸液输入量，或，减少所述反应区溢流至所述调节区的高碱水样量，暂停中性水样输出直至PH值＝6.5-7.5；
步骤S4、处理后的中性水样进入所述超滤装置内，所述超滤装置将中性水样进行超滤，得到二次去污水样进入到所述反渗透装置内；
步骤S5、所述反渗透装置将二次去污水样进行反渗透脱盐，得到高盐废水和淡水，淡水厂内回用，高盐废水进入所述双极膜电渗析装置内；
步骤S6、所述双极膜电渗析装置将高盐废水转化为酸液和碱液，酸液返回所述调节区和所述氨气处理装置回用，碱液返回所述反应区回用。
进一步地，所述步骤S2还包括：
控制所述双极膜电渗析装置输入所述反应区的碱液输入量，并实时检测反应区内的水样PH值，
若不满足PH值≥12，且所述双极膜电渗析装置输入所述反应区的碱液输入量为最大值，则启动第二加药装置，直至所述反应区内水样PH值≥12后；
和/或
所述步骤S2还包括：
控制所述双极膜电渗析装置输入所述氨气处理装置的酸液输入量，并实时监测所述氨气处理装置内的吸收液PH值，
若满足PH值＝4-5，则维持当前酸液输入量和工业水池水样输出量；
若PH值＜4，则减少所述双极膜电渗析装置输入所述氨气处理装置的酸液输入量，或增加抽取的工业水池水样量，暂停氨气进入直至PH值＝4-5；
若PH值＞5，则增加所述双极膜电渗析装置输入所述氨气处理装置的酸液输入量，或，减少抽取的工业水池水样量，暂停氨气进入直至PH值＝4-5；
所述氨气处理装置将氨气吸收，得到氯化铵、硫酸氢铵和硫酸铵中的任意一种或多种组合。
综上所述，与现有技术相比，本发明至少具备以下有益效果：
本发明的尿素水解废水资源化处理系统包括依次连接的尿素预处理装置、集成反应装置、超滤装置、反渗透装置和双极膜电渗析装置及与所述集成反应装置连接的氨气处理装置，所述集成反应装置包括连通的反应区和调节区，所述调节区与所述双极膜电渗析装置的酸液出口连通，所述反应区与所述双极膜电渗析装置的碱液出口连通，通过将双极膜电渗析产生的酸液和碱液与所述集成反应装置配合回用，可以不用在系统运行过程中反复加酸和加碱，有效节约运行成本和人力成本，且氨气经反应区进入氨气处理装置同时可以实现对氨气的回收利用。因此，本发明实现了废水的资源化合理利用，有效节约了资源及成本，且处理过程中无其他废料及二次废水产生的同时还能额外生成氮肥，最大程度地实现了合理资源化利用同时不会造成二次污染。
（发明人：晋银佳;徐展;郭栋;衡世权;兰永龙;邱敏;曹荣）
