[實用新型]電化學去除廢水中總氮用柱塞流隔膜電解裝置

有效

• 申請號: 201720527475.5
• 申請日: 2017-05-12
• 公開（公告）號: CN206843153U
• 公開（公告）日: 2018-01-05
• 發明（設計）人: 王家德;姚佳超;申如雪;趙夏生
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: C02F1/461
• 分類號: C02F1/461;C02F1/72;C02F1/76;C02F101/16
• 代理公司: 杭州浙科專利事務所(普通合伙)33213
• 代理人: 周紅芳

技術領域

本實用新型屬于廢水處理技術領域，具體涉及一種節能、高效、環保的去除廢水中總氮的電化學去除廢水中總氮用柱塞流隔膜電解裝置。

背景技術

《國家環境保護“十三五”規劃綱要》明確指出，除繼續對廢水中COD和氨氮這2種常規污染物實行總量控制外，將新增總氮控制。因此，有效去除總氮的減排技術成為當前的形勢需求。

氮是導致水體富營養化的一個主要因子。工業廢水經一級預處理、二級生化處理后，外排廢水仍含有數量不少的氮，主要包括硝態氮和亞硝態氮，以及少量氨氮和微量有機氮，統稱為總氮（TN），其濃度采用堿性過硫酸鉀紫外分光光度法測定。

近年來，我國在廢水深度處理方面做了大量的研究和應用實踐，如生物濾池、膜過濾、高級氧化等，主要針對生化尾水中COD、色度、氨氮等因子處理。關于總氮（TN）去除，常規技術是生物硝化反硝化工藝，通過向二級生化出水補加碳源（甲醇），實施反硝化脫氮過程。這個工藝能有效去除硝態氮和亞硝態氮，但對氨氮和有機氮效果不好，且耗時長，需要投加額外碳源。

電化學技術因其環境友好性而成為國內外研究熱點。電化學處理廢水過程中，氨氮和有機氮（包括其他有機污染物）在陽極失電子發生氧化反應，轉化為氮氣；硝態氮和亞硝態氮在陰極得電子發生還原，轉化為氮氣，從而實現了廢水中總氮及其他污染物有效去除。

實用新型內容

針對現有技術中存在的上述問題，本實用新型的目的是提供一種節能、高效、環保的去除廢水中總氮的電化學去除廢水中總氮用柱塞流隔膜電解裝置，該方法可以去除廢水中總氮的電化學技術，實現總氮等污染物的高效去除，滿足工業廢水深度處理的要求。

所述的電化學去除廢水中總氮用柱塞流隔膜電解裝置，包括柱塞流隔膜電解裝置本體，其特征在于柱塞流隔膜電解裝置本體內設有若干個反應單元，每個反應單元內設有陽極和陰極，陽極和陰極之間設有隔膜，隔膜將每個反應單元分隔成陽極室和陰極室，電解裝置的第一個陰極室設有進水口，最后一個陽極室設有出水口，相鄰兩個反應單元的陰極面和陽極面復合成復合電極。

所述的電化學去除廢水中總氮用柱塞流隔膜電解裝置，其特征在于復合電極包括鈦基氧化鉛的陽極面和鈦板電陰極面，隔膜與復合電極的間距為5~15mm。

所述的電化學去除廢水中總氮用柱塞流隔膜電解裝置，其特征在于電解裝置為柱塞流隔膜電氧化裝置，其復合電極與隔膜之間設有導流板，廢水沿導流板呈柱塞流模式流經各陰極室和陽極室。

所述的電化學去除廢水中總氮用柱塞流隔膜電解裝置，其特征在于所述導流板依次豎向交替設置在各個反應單元的電解槽體的頂面與底面內側，且呈之字形排列，相鄰導流板的間距為10~100mm。

所述的電化學去除廢水中總氮用柱塞流隔膜電解裝置，其特征在于若干個反應單元之間串聯連接，第一個反應單元的陽極和最后一個反應單元的陰極作為端電極分別連接脈沖直流穩流電源的正負極。

本實用新型廢水處理工作原理是：

陽極室：陽極水解產生具有強氧化性的·OH，氧化電位高達2.80V，與污染物發生氧化反應，其反應方程式如下：

H₂O → ·OH + ·H

·OH可將氨氮（NH₃與NH₄⁺）氧化為氮氣，將有機污染物（R）多級氧化為CO₂和H₂O，其反應方程式如下：

2NH₃ +6·OH → N₂ + 6H₂O

R+·OH → CO₂ + H₂O + inorganic ions；

陰極室：陰極產生具有還原性的·H，與硝態氮和亞硝態氮等發生還原反應，，其反應方程式如下：

2NO₂^- + 8·H → N₂ + 4H₂O

2NO₃^- + 12·H → N₂ + 6H₂O

當系統中存在氯離子時，陽極室會產生活性氯（以HClO為例），也具有強氧化性，能夠去除氨氮和有機氮等污染物，其反應方程式如下：