[發明專利]基于電導率智慧判別的污水電化學脫氮除磷裝置及方法

有效

• 申請號: 202210417699.6
• 申請日: 2022-04-20
• 公開（公告）號: CN114671514B
• 公開（公告）日: 2023-03-17
• 發明（設計）人: 梁志偉;張鈺淇;羅安程;林強
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: C02F3/00
• 分類號: C02F3/00;C02F3/30
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 傅朝棟;張法高

1.一種基于電導率智慧判別的污水電化學脫氮除磷裝置，其特征在于，包括AO生化反應系統、電化學強化脫氮除磷系統、電導率智慧判別系統和太陽能供電設備（17）；

所述AO生化反應系統包括沿水流方向依次連通的進水調節池（1）、缺氧池（2）、好氧池（3）和出水沉淀池（4）；缺氧池（2）和好氧池（3）內均勻填充有若干用于負載微生物的填料（5），缺氧池（2）內設有攪拌設備（6），好氧池（3）底部設有外接風機（8）的曝氣設備（7），好氧池（3）的出水口通過設有回流泵（10）的回流管路與缺氧池（2）的進水口連通；

所述電化學強化脫氮除磷系統包括活潑金屬陽極板（11）、碳基材料陰極網（12）和直流電源（13）；活潑金屬陽極板（11）和碳基材料陰極網（12）均設置于好氧池（3）內部并能與水流接觸，兩者的板面均垂直水流方向且相互平行布設；活潑金屬陽極板（11）和碳基材料陰極網（12）均與設置于好氧池（3）外部的直流電源（13）相連；

所述碳基材料陰極網（12）是以碳纖維絲（19）為基礎材料制備所得，制備方法如下：

1）首先將碳纖維絲（19）在90℃下用10%雙氧水水浴加熱2小時，以增加碳纖維絲（19）表面含氧官能團與微孔數量，對碳纖維絲（19）完成表面活化處理；

2）將經過表面活化處理的碳纖維絲（19）置于蒸餾水中90℃水浴加熱2小時以進行清洗，洗畢在105℃的烘箱中烘干；

3）將烘干的碳纖維絲（19）裁成10~20cm長度；

4）以直徑為2~3mm的不銹鋼絲（18）作為骨架，將碳纖維絲（19）編織成網，得到碳基材料陰極網（12）；

所述不銹鋼絲（18）骨架與活潑金屬陽極板（11）的尺寸相同；所述碳基材料陰極網（12）中，不銹鋼絲（18）和碳纖維絲（19）的質量比為1:1；活潑金屬陽極板（11）和碳基材料陰極網（12）的有效截面積比值為1：（1~3）；

所述電導率智慧判別系統包括第一電導率電極（141）、第二電導率電極（142）、電導率在線監測儀（15）和PLC控制器（16）；第一電導率電極（141）設置于AO生化反應系統的進水端，第二電導率電極（142）設置于AO生化反應系統的出水端，第一電導率電極（141）和第二電導率電極（142）均與電導率在線監測儀（15）相連，用于監測AO生化反應系統的進水電導率和出水電導率；所述PLC控制器（16）與電導率在線監測儀（15）、回流泵（10）和直流電源（13）相連；所述太陽能供電設備（17）用于為用電設備供電。

2. 根據權利要求1所述的污水電化學脫氮除磷裝置，其特征在于，所述填料（5）選用內置聚氨酯海綿的PP懸浮球，懸浮球外徑為80~150 mm，填料（5）的填充體積為所在池體總體積的75%。

3.根據權利要求1所述的污水電化學脫氮除磷裝置，其特征在于，所述曝氣設備（7）為微納米曝氣盤，位于活潑金屬陽極板（11）和碳基材料陰極網（12）的正下方，用于為上方區域供氧。

4. 根據權利要求1所述的污水電化學脫氮除磷裝置，其特征在于，所述活潑金屬陽極板（11）為鋁板，有效截面積A為（1~3）倍的污水流量，板寬度B為（0.4~0.6）倍沿水流方向的池體寬度，板厚度h為1~10 mm；其中，有效截面積A的單位為m²，污水流量的單位為t/d，板寬度B的單位為m，池體寬度的單位為m。

5.根據權利要求1所述的污水電化學脫氮除磷裝置，其特征在于，所述碳纖維絲（19）采用24K碳纖維絲。

6. 根據權利要求1所述的污水電化學脫氮除磷裝置，其特征在于，所述活潑金屬陽極板（11）和碳基材料陰極網（12）中心間距為10~20 cm，頂端均至少高出好氧池（3）池體有效水深20 cm。

7. 根據權利要求1所述的污水電化學脫氮除磷裝置，其特征在于，所述第一電導率電極（141）和第二電導率電極（142）均由不銹鋼支架固定，分別距離所在池體內壁10~20 cm；第一電導率電極（141）和第二電導率電極（142）的探頭均浸沒于有效水深30~50 cm處，外部固定有穿孔PVC保護套管。