[發明專利]一種電絮凝-超濾法處理營養廢液裝置及方法

無效

• 申請號: 201410343272.1
• 申請日: 2014-07-18
• 公開（公告）號: CN104098210A
• 公開（公告）日: 2014-10-15
• 發明（設計）人: 沈崢;張亞雷;劉莉;劉詩揚;張唯;桑文靜;周雪飛
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: C02F9/06
• 分類號: C02F9/06
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司 31200
• 代理人: 張磊

技術領域

本發明屬于水處理技術領域，特別涉及一種營養廢液電絮凝-超濾處理方法及裝置。

背景技術

設施農業屬于高投入高產出，資金、技術、勞動力密集型的產業。它是利用人工建造的設施，使傳統農業逐步擺脫自然的束縛，走向現代工廠化農業、環境安全型農業生產、無毒農業的必由之路，同時也是農產品打破傳統農業的季節性，實現農產品的反季節上市，進一步滿足多元化、多層次消費需求的有效方法。自20世紀80年代初開始發展設施農業以來，我國設施栽培面積不斷擴大。截止到2010年底，我國設施栽培面積已超過350萬hm²，與1981年0.72萬hm²相比增長了486倍。設施農業的發展不僅極大地豐富了我國城鄉居民菜籃子，而且對推進農業結構調整、提高單位土地利用率和農業效益，以及增加農民收入均起到了十分重要的作用。設施栽培中又以無土栽培發展最為迅速，荷蘭、英國、法國等歐盟國家，近80％以上主要果菜和花卉采用無土栽培生產。無土栽培因其可避免土壤的連作障礙（包括土傳病蟲害、化感作用、次生鹽漬化等）問題的發生，成為現代設施栽培發展的優先方向。目前，全國無土栽培面積超過3000hm²，同20年前相比，增加了50多倍。

在無土栽培的栽培與收獲工程中，會存在一些營養廢液。在我國的實際無土栽培中，常常對用過的營養廢液采取一次性廢棄的方法。這些廢液中含有高濃度的氮、磷等營養成分，直接排放到土壤、地表水和地下水，會造成土壤板結和土壤鹽浸化、引起河流或湖泊水的富營養化，并且營養廢液中大量有機物質易造成營養廢液中的病原菌大量繁殖，容易發生病害，影響生態。因此，營養廢液在排放前需要經過適當的處理。因為營養廢液具有氮、磷濃度高，病原菌多，但碳元素很低，因此可生化性差，不宜采用生化處理，所以從技術上來講，可采用化學處理法、物理化學處理法、和膜處理法等。

?電絮凝技術使用可溶性陽極-金屬鋁作為犧牲電極，通過電化學反應，鋁陽極在被施加電壓時，鋁電解產生可溶性Al³⁺,?Al³⁺在適宜的pH值得條件下生成Al(OH)₃，并進一步轉化為Al_n(OH)_3n，羥基的存在使得所形成的絮體具有強大的親和力，這些絮體與溶液中的污染物結合形成更大的絮體或沉淀，這些絮體、沉淀物和絡合物可以進一步結合水中的污染物，同時鋁陰極發生還原反應并產生氣泡，從而大多數污染物通過化學反應、沉降或氣浮的方法被去除。它兼有電化學、絮凝和氣浮的特點，能一次性去除營養廢液中的多種污染物。且電絮凝技術具有浮渣含水率低和停留時間短兩個明顯的優勢，這有利于污泥的干化處理且大大縮短了生產周期；與化學絮凝不同，電絮凝法是由電解產生的金屬離子和絮凝劑協同作用，無須投加絮凝劑、氧化劑等藥劑，對水質無二次污染。?

超濾是20世紀70年代發展起來的一項分離技術，利用天然或人工合成的具有選擇透過性能的薄膜，以外界能量或是化學差為推動力，對雙組份溶質和溶劑進行分離、分級、提純和富集的方法。超濾膜多為不對稱結構，由一層極薄（通常小于16μm）、有一定尺寸孔徑的表皮層和一層較厚（通常為125μm）海綿狀或是指狀結構的多空層組成，前者起分離作用，后者起支撐作用。超濾膜截粒子粒徑為幾nm到1μm，或是截留相對分子質量為500~5×10⁵的大分子物質。目前商品化的超濾膜主要有聚丙烯腈膜（PAN），醋酸纖維素膜（CA），聚砜膜（PS），聚偏氟乙烯（PVDF)等。超濾膜截留機理主要有三種：在膜表面及微孔內吸附(一次吸附)、在孔中停留而被去除(阻塞)和在膜面的機械截留(篩分)。它不僅能有效去除水中的濁度、懸浮物、膠體、天然有機物、細菌以及病毒等，而且還具有處理效率高、工藝流程短、易控制、使用靈活和占地面積小等特點，被稱為是“21世紀的水處理技術”。

本發明根據營養廢液水質特點耦合電絮凝與超濾技術，發明了一種電絮凝-超濾方法與裝置。與已有類似專利如“混凝-電凝聚-超濾法處理采油廢水裝置”（申請號：200810012266.2）和“基于電化學和超濾的制革廢水循環利用裝置”（申請號：201110044405.1）相比，首先處理對象的水質差別較大，營養廢液的營養廢液中COD較低但是氮、磷濃度高；其次，本發明具有無需投加任何的化學絮凝劑、電極不易鈍化和超濾膜不易污染等優點。

發明內容

?針對現有營養廢液處理技術上的問題，本發明提供一種營養廢液電絮凝-超濾處理方法及裝置。