[發明專利]一種基于電容去離子技術的污水脫氮除磷裝置及其應用

在審

• 申請號: 201710319941.5
• 申請日: 2017-05-09
• 公開（公告）號: CN107032560A
• 公開（公告）日: 2017-08-11
• 發明（設計）人: 陳琳;姜龍杰;王成燚;胡勤政;蔡宗廷;朱亮;仲伯俊
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: C02F9/14
• 分類號: C02F9/14;C02F1/469;C02F101/10;C02F101/16
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司32200
• 代理人: 樓高潮

技術領域

本發明屬于環境工程污水三級處理技術領域，具體涉及一種基于電容去離子技術的污水脫氮除磷裝置及其應用。

背景技術

污水處理工藝中，污水在經過生物處理單元后，仍然存在一部分的氮磷元素，它們主要以PO₄^3-，NH₄⁺，NO₂^-和NO₃^-等形式存在于水中，在污水排放標準日益提高的今天，還需對這些污水進行三級處理。傳統的方法是采用加入混凝劑，使氮磷以絮凝物的形式沉淀，與水分離，實現污水的凈化。然而該方法需建造較大的處理構筑物，投加大量的化學藥劑，同時還會產生大量的化學污泥，因此初期建設成本、運行成本以及污泥處理費用均較高。

電容去離子(Capacitive Deionization, 簡稱CDI)脫鹽技術的工作原理是利用電場力以及污水與電極界面形成的雙電層來實現吸附水中離子。CDI技術對進水水質有著一定的要求：一方面污水中SS含量不能過高，防止造成電極的污染；另一方面水中的組分不能太過復雜，否則可能造成電能利用率的降低。所以CDI技術僅在少量的小型工業設施中有應用，用于處理組分單一的含金屬離子廢水，尚未應用于常規生活污水處理中。通過實驗發現，在運行參數適當、污水中污染物組分合理時，電容去離子裝置對NH₄⁺和PO₄^3-有著很好的處理效果，且電能利用率較高。本技術與方法，采用濾布濾池+CDI裝置的組合，保證了進水中SS處于低濃度狀態，同時提出了優選的運行參數以及適當的污水組分，使得裝置運行更穩定更高效，在污水的三級處理方面有著很大的應用價值。

與傳統的混凝沉淀工藝相比，CDI的優點在于，占地面積小，無需投加混凝劑，其局限性在于要求進水的SS濃度較低，否則SS容易吸附在活性炭纖維氈電極上，導致堵塞，使得吸附效果降低。

隨著全國人民環保意識的提高，國家出臺了《水十條》等環保相關文件，國內大量污水廠面臨提標改造，因此，在傳統處理工藝的基礎上不斷進行技術改進，研發一種新的污水脫氮除磷工藝具有很大的意義。

發明內容

解決的技術問題：針對傳統混凝沉淀的脫氮方式中存在污泥產量大、化學藥劑投入量大以及運行費用高，單一CDI脫鹽裝置對進水水質要求高，水質組分不能復雜，應用范圍小等技術問題，本發明提供一種基于電容去離子技術的污水脫氮除磷裝置及其應用，采用濾布濾池加CDI裝置的模式，同時提出優選運行參數和優選的水體組分，具有無需投加混凝劑，不產生化學污泥，反沖洗產生的濃溶液可回收利用等優點，保證了進水中SS處于低濃度狀態，同時使得裝置運行更穩定更高效。

技術方案：一種基于電容去離子技術的污水脫氮除磷裝置，所述裝置包括從上游到下游依次設置的一級處理單元、生物膜處理單元、沉淀池、濾布濾池、電容去離子池和鑄鐵管，所述電容去離子池包括10~30組電容去離子裝置，所述電容去離子裝置包括石墨集流板陰極，活性炭纖維氈電極，隔網，石墨集流板陽極和直流電源，所述隔網設于石墨集流板陰極和石墨集流板陽極之間，所述活性炭纖維氈電極設于隔網外側、所述石墨集流板陰極和石墨集流板陽極內側，所述直流電源一端與石墨集流板陰極相接，另一端與石墨集流板陽極相接；所述鑄鐵管與一級處理單元、生物膜處理單元、沉淀池、濾布濾池和電容去離子池相接。

作為優選，所述電容去離子池包括25組電容去離子裝置。

作為優選，所述一級處理單元為調節池、平流沉淀池或者水解酸化池。

作為優選，所述生物膜處理單元為生物轉盤、生物接觸氧化池、膜生物反應器或者生物濾池。

作為優選，所述沉淀池為輻流式沉淀池、平流式沉淀池或者豎流式沉淀池，當出水濁度≤0.5NTU時候，不設置沉淀池。

本發明還包括所述裝置在污水處理中的應用。

具體應用方法包括如下步驟：

步驟一.將收集到的污水經過一級處理單元處理后，送入生物膜處理單元；

步驟二.生物膜處理單元的出水經過沉淀池處理后，進入濾布濾池；

步驟三.將濾布濾池處理后的廢水從底部送入電容去離子池中，廢水流速設為0.2~0.4 m/min，在電場的作用下，離子吸附在活性炭纖維氈電極表面，處理后的水從電容去離子池的上部流出，最終實現污水的凈化。