[發明專利]一種處理含氮有機廢水的集成式反應器和方法

在審

• 申請號: 201910210047.3
• 申請日: 2019-03-19
• 公開（公告）號: CN109796068A
• 公開（公告）日: 2019-05-24
• 發明（設計）人: 馮傳平;鄧陽;陳男
• 申請（專利權）人: 中國地質大學（北京）
• 主分類號: C02F1/461
• 分類號: C02F1/461;C02F1/463;C02F101/36;C02F101/38;C02F101/16
• 代理公司: 北京知呱呱知識產權代理有限公司 11577
• 代理人: 孫進華;杜立軍

本發明公開了一種處理含氮有機廢水的方法。該方法可顯著提高傳統電化學氧化工藝的總氮和COD的去除率。方法核心是通過引入鐵固相電解質，在電解槽中通過有機廢水中的有機質介導無定型鐵化合物形成，間接引發硝酸鹽還原的加速及促進羥基自由基的生成，以實現含氮有機廢水的深度處理。同時，通過引入鐵固相電解質抑制電解過程中有機氯副產物的形成，電化學反應器出水有效氯通過脫氯床反應器進行消除。基于本發明的方法，本發明還提供了一種集成式反應器，廣泛適用于各種含氮有機廢水(例如生活污水、工業廢水和垃圾滲濾液等)中的總氮和COD的去除，同時抑制出水有機氯副產物的積累，以降低環境風險。該反應器操作簡單，運行穩定，適合于在實際工程上進行推廣。

技術領域

本發明涉及污水處理技術領域，尤其涉及一種處理含氮有機廢水的方法及反應器。

背景技術

含氮有機廢水是一種常見類型的廢水，廣泛來源于生活污水，水產養殖廢水，廁所廢水和垃圾滲濾液。含氮有機廢水的直接排放會降低接收環境的氧化還原潛力，誘發富營養化，引發區域生態環境問題并危害人類健康。目前，已經證實微生物技術可用于去除氮和有機物質。然而，微生物技術的性能易受進水水質(例如C/N比和pH值)以及季節溫度的影響，因此微生物技術難以獲得穩定的出水水質。此外，在發展中地區很難建立大規模的集中生物處理系統。另一方面，電化學過程(例如電化學氧化，電化學還原，電凝，電Fenton和電浮選)由于其高處理效率，穩定的操作，強烈的環境適應性而適合于現在的處理。

目前，含氮有機廢水電化學處理的存在一個主要困難，即盡管通過電化學氧化產生的有效氯有利于COD和氨氮的去除，但它會抑制亞硝酸鹽和硝酸鹽的陰極還原，這意味著很難通過單一電化學過程實現從含氮有機廢水同時高效去除TN和COD。考慮到這一點，已經集成了不同的電化學過程以提高COD和TN的去除效率。在發明人以前的報道中，脈沖電凝槽/電凝槽與電化學氧化槽的連接用于處理含氮有機廢水(例如生活污水，池塘水，養豬廢水和生物處理的垃圾滲濾液)，并獲得了約90％的TN和COD去除率。此外，Fernandes等通過使用與陽極氧化池連接的電凝池，實現了95％的COD去除和幾乎完全從垃圾滲濾液中去除TN。

然而，先前的研究主要集中在通過連接多個電化學反應器以整合不同的電化學過程以實現從含氮有機廢水中同時去除TN和COD。然而，關于通過構建單個電解池反應器來處理含氮有機廢水的報道很少。從反應工程的角度來看，基于多個電解池連接的組合電化學系統的每個獨立反應器之間的傳質效率的總和通常低于集成的單個電解池。同時，在一個反應器中的操作可比多個反應器更簡單且更高的去除效率。此外，單個反應器便于運輸和維護。因此，基于單電解槽集成式電化學反應器的開發對促進電化學技術在含氮有機廢水處理領域的實際應用至關重要。

此外，有機氯和有效氯作為電化學過程的主要副產物，常常引起人們對其污染飲用水的擔憂。尤其是有效氯，已證實其具有急性細胞毒性。因此，構建和優化含氮有機廢水處理反應器，實現有機氯積累的抑制和有效氯的去除對于降低出水排放的環境風險至關重要。

發明內容

本發明第一方面的目的在于提供一種處理含氮有機廢水的集成式反應器，以解決現有電化學技術在一個反應器中實現含氮有機廢水中COD和總氮去除效率低的技術問題。本發明提供的諸多技術方案中的優選技術方案所能產生的諸多技術效果詳見下文闡述。

為實現上述目的，本發明提供了以下技術方案：