专利名称：高新去除地下水中硝酸盐氮的装置技术
技术领域：
本高新技术涉及去除地下水中硝酸盐氮装置，具体地说是一种离子交换与光催化还原技术耦合装置。
背景技术：
随着工农业生产的快速发展，地下水硝酸盐污染日趋严重。硝酸盐摄入人体后， 容易还原成亚硝酸盐，导致高铁血红蛋白症，亚硝酸盐还具有使人体致癌的风险。因此， 许多国家和国际组织都对饮用水中硝酸盐的浓度设定了最高限值，如欧盟和世界卫生组织 (WHO)规定的限值为11.3mg / L，美国环保署(EPA)的限值为IOmg / L，在我国生活饮用水卫生标准中规定NO3-N最高限值为IOmg / L0去除地下水中硝酸盐氮的离子交换法具有简单、高效、树脂经再生后可重复使用、 投资和运行费用相对较低等特点，比较适于小规模供水系统脱硝酸盐，但现有的离子交换法仍存在一些缺点，具体的是该方法只是进行硝酸盐的浓缩再转移，产生的高浓度硝酸盐仍然存在二次污染问题。TiO2光催化还原去除水中硝酸盐氮是近年发展起来的脱氮新方法，该方法是将硝酸盐氮转化为氮气而彻底消除。TiO2由于具有化学稳定性好、光催化活性高、价廉易得等优点，且不会造成二次污染，操作简单，易于实现自动控制，但硝酸盐在被还原为氮气的同时还会有副产物NH4+生成，不能保证出水中的氨氮浓度满足饮用水的要求，制约该技术的进
一步应用。
发明内容本高新技术的目的是提供一种去除地下水中硝酸盐氮的装置，该装置综合了现有离子交换与光催化还原两项技术的优点，从而彻底地消除地下水中的硝酸盐氮。为解决上述发明目的，本申请采用的技术方案是去除地下水中硝酸盐氮的装置， 包括离子交换柱、再生液储罐及光催化反应器，其中离子交换柱内设置阴离子树脂交换柱， 离子交换柱的下部设置两个入口，上部设置两个出口 ；所述再生液储罐内装有再生液，其上部设置两个入口，下部设置两个出口，两出口分别与第一再生液循环泵及第二再生液循环泵的入口管线连接；所述光催化反应器内部装有光催化剂，其内腔的上部安装超滤膜组件， 中部安装石英管，石英管内装有紫外灯管，紫外灯管与灯管控制器导线连接，底部安装氮气曝气头，氮气曝气头与氮气进气管线连接，反应器的下部设置再生液入口与第二再生液循环泵的出口管线连接，反应器的上部分别设有排气口和再生液出液口 ；装置上述各部件的连接方式是离子交换柱下部的两个入口分别与地下水进水管线和第一再生液循环泵的出口管线连接，离子交换柱上部的两个出口，其中之一与出水管线连接，另一个与再生液储罐上部的一个入口通过再生液循环管线连接；再生液储罐上部的另一个入口与光催化反应器上部的再生液出液口管线连接。本高新技术的有益效果[0008](1)通过阴离子交换树脂的离子交换作用去除地下水中的硝酸盐氮，去除效率高， 阴离子交换树脂经再生后可重复使用；(2)再生液与阴离子交换树脂接触后，将树脂吸附的硝酸盐氮交换下来，然后送到光催化反应器去除再生液中的硝酸盐氮，再生液可以循环使用，不产生硝酸盐的浓缩或再转移，无二次污染；(3)在光催化反应器内，在TiO2光催化剂作用下，再生液中的硝酸盐氮被光催化还原成氮气，可以彻底地从水中将硝酸盐氮去除；(4)该耦合装置操作简单、高效、易于实现自动化。
图1为本高新技术装置的结构示意图。图1中1-离子交换柱，2-进水管线，3-第一再生液循环泵、4-第二再生液循环泵，5-氮气进气管线，6-氮气曝气头，7-石英管，8-紫外灯管，9-排气口，10-灯管控制器，11-超滤膜组件，12-光催化反应器，13-管线，14-再生液循环管线，15-再生液储罐， 16-出水管线。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式
对本实验新型做进一步详细说明由图1所示，去除地下水中硝酸盐氮的装置，包括离子交换柱1、再生液储罐15及光催化反应器12，其中离子交换柱1内设置阴离子树脂交换柱，离子交换柱1的下部设置两个入口，上部设置两个出口 ；所述再生液储罐15内装有再生液，其上部设置两个入口，下部设置两个出口，两出口分别与第一再生液循环泵3及第二再生液循环泵4的入口管线连接； 所述光催化反应器12内部装有光催化剂，其内腔的上部安装超滤膜组件11，中部安装石英管7，石英管7内装有紫外灯管8，紫外灯管8与灯管控制器10导线连接，底部安装氮气曝气头6，氮气曝气头6与氮气进气管线5管线连接，反应器12的下部设置再生液入口与第二再生液泵4的出口管线连接，反应器12的上部分别设有排气口 9和再生液出液口 ；装置上述各部件的连接方式是离子交换柱1下部的两个入口分别与地下水进水管线2和第一再生液循环泵3的出口管线连接，离子交换柱1上部的两个出口，其中之一与出水管线16连接，另一个与再生液储罐15上部的一个入口通过再生液循环管线14连接；再生液储罐15 上部的另一个入口与光催化反应器12上部的再生液出口通过管线13连接。使用时，地下水经过离子交换柱1下部的进水管线2进入阴离子树脂交换柱，通过阴离子交换树脂的离子交换作用去除中的硝酸盐，脱除硝酸盐氮后的地下水后由离子交换柱1上部的出水管线16排出；阴离子交换树脂吸附的硝酸盐接近饱和状态时，就要进行再生处理，使之恢复原来的组成和性能，为了阴离子交换树脂再生后可重复使用，本装置设置了两路再生液循环系统，其中一路由第一再生液循环泵3从再生液储罐15中抽出，由离子交换柱1下部送入，经离子交换树脂床后由离子交换柱1通 过再生液循环管线14排出， 再返回再生液储罐15 ；另一路由第二再生液循环泵4从再生液储罐15中抽出，由光催化反应器12下部进入反应器，经超滤膜组件11后由光催化反应器12上部通过管线13排出，返回再生液储罐15 ；再生液经上述两路系统循环后，与阴离子交换树脂接触，将树脂吸附的硝酸盐交换下来，然后送到光催化反应器12。在光催化反应器12中进一步消除硝酸盐，具体的是，氮气经进气管线5由光催化反应器12底部通入，经曝气头6分布到水中，再经排气口 9排出；石英管7内安装有紫外灯管8，灯管控制器10通过导线与紫外灯管8连接，这样由氮气曝气排除光催化反应器12的氧气，然后在紫外光照射下，通过光催化剂作用，再生液中的硝酸盐被光催化还原成氮气，可以彻底地从水中将硝酸盐去除；光催化反应处理后的再生液经超滤膜组件11过滤，循环回再生液储罐15 ；如此再生液可以循环使用，不产生硝酸盐的浓缩或再转移，无二次污染。
权利要求1. 一种去除地下水中硝酸盐氮的装置，包括离子交换柱、再生液储罐及光催化反应器， 离子交换柱内设置阴离子树脂交换柱，其特征在于所述离子交换柱的下部设置两个入口， 上部设置两个出口 ；所述再生液储罐内装有再生液，其上部设置两个入口，下部设置两个出口，两出口分别与第一再生液循环泵及第二再生液循环泵的入口管线连接；所述光催化反应器内部装有光催化剂，其内腔的上部安装超滤膜组件，中部安装石英管，石英管内装有紫外灯管，紫外灯管与灯管控制器导线连接，底部安装氮气曝气头，氮气曝气头与氮气进气管线连接，反应器的下部设置再生液入口与第二再生液循环泵的出口管线连接，反应器的上部分别设有排气口和再生液出液口 ；装置上述各部件的连接方式是离子交换柱下部的两个入口分别与地下水进水管线和第一再生液循环泵的出口管线连接，离子交换柱上部的两个出口，其中之一与出水管线连接，另一个与再生液储罐上部的一个入口通过再生液循环管线连接；再生液储罐上部的另一个入口与光催化反应器上部的再生液出液口管线连接。
专利摘要一种去除地下水中硝酸盐氮的装置，包括离子交换柱、再生液储罐及光催化反应器，其中离子交换柱内设置阴离子树脂交换柱，所述离子交换柱的下部设置两个入口，上部设置两个出口；所述再生液储罐内装有再生液，其上部设置两个入口，下部设置两个出口；所述光催化反应器内部装有光催化剂，其内腔的上部安装超滤膜组件，中部安装石英管，石英管内装有紫外灯管，紫外灯管与灯管控制器导线连接。本申请通过将离子交换与光催化还原技术耦合在本申请的装置内，实现了彻底去除水中硝酸盐氮且不会造成二次污染的目的，另外本装置操作简单、高效、易于实现自动化。
文档编号C02F1/58GK202124506SQ20112021277
公开日2012年1月25日 申请日期2011年6月22日 优先权日2011年6月22日
发明者侯博, 刘淑芝, 崔宝臣, 朱原原, 王萌 申请人:东北石油大学
