一种电化学氨氮消解装置及消解方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及废水处理领域，特别涉及一种通过电极材质变化进而实现随处理浓度的梯度变化保证处理效果的电化学氨氮消解装置，包括第一反应单元、第二反应单元、第三反应单元、第四反应单元和第五反应单元，进水口设于第一反应单元底部，第一反应单元通过溢流板一与第二反应单元连通，所述第二反应单元通过底部开口与第三反应单元连通，所述第三反应单元通过溢流板二与第四反应单元连通，所述第四反应单元通过底部开口与第五反应单元连通，所述第一反应单元内设有阴极一，所述第二反应单元内设有阳极一，所述第三反应单元内设有阴极二，所述第四反应单元内设有阳极二，所述第五反应单元内设有阴极三。

An electrochemical ammonia nitrogen digestion device and its digestion method

The invention relates to the field of wastewater treatment, in particular to an electrochemical ammonia nitrogen digestion device, which guarantees treatment effect by gradient change of treatment concentration through change of electrode material, including a first reaction unit, a second reaction unit, a third reaction unit, a fourth reaction unit and a fifth reaction unit. The water inlet is located at the bottom of the first reaction unit, and the first reaction unit passes through. The overflow plate 1 is connected with the second reaction unit, the second reaction unit is connected with the third reaction unit through the bottom opening, the third reaction unit is connected with the fourth reaction unit through the overflow plate 2, the fourth reaction unit is connected with the fifth reaction unit through the bottom opening, the cathode 1 is arranged in the first reaction unit, and the anode 1 is arranged in the second reaction unit. The third reaction unit is provided with a cathode 2, the fourth reaction unit with an anode 2, and the fifth reaction unit with a cathode 3.

【技术实现步骤摘要】
一种电化学氨氮消解装置及消解方法
本专利技术涉及废水处理领域，特别涉及一种电化学氨氮消解装置及消解方法。
技术介绍
当前，日益严峻的水环境污染和水资源短缺问题严重制约了我国经济社会的发展。将城市污水作为城市的“第二水源”已逐渐成为全球性的共识，而如何实现对污水的深度净化是城市污水成为“第二水源”的关键环节。其中，在污水的深度净化处理过程中，氮、磷、氟、氯等阴离子以及有机物等是水体治理中较难处理的污染物。对于去除污水中的氮、磷和有机物，广泛应用的处理技术主要以生物法和化学沉淀法为主；对于水体中的氟、氯等阴离子，实际常用的方法就是稀释处理。但是这些技术在实际应用中存在着种种缺点，如水力停留时间长，占地面积大，处理深度不够，产生大量难以处置的污泥，生物处理过程的稳定性较差，常规的反硝化过程需要添加碳源或化学药剂，成本较高，操作复杂管理繁琐等，为了克服上述技术的弊端，CN1986435A提出利用电絮凝和微滤的组合工艺，即采用铝板或铁板为电极电解产生铝盐或铁盐，结合水中的氟离子和有机物形成较大的絮体，然后将形成的絮体在后续的微滤膜组件中被过滤去除，从而达到从饮用水中去除氟和有机物的目的。该工艺需结合微滤装置增加处理成本，电极表面易形成氧化膜而钝化，能处理的污染物种类单一，水体中目标物浓度较小，电化学效率较低。CN101269863A提出利用电絮凝和膜生物反应器的组合工艺，采用铁板或铝板为阳极电解产生铁离子或铝离子，与污水中的氢氧根离子、磷酸根离子形成絮体，有机物有膜生物反应器内的微生物降解后形成污泥，经微滤膜过滤污染物被去除，从而达到从污水中去除磷和有机物的目的。该系统的电化学效率较低，处理成本较大，产生大量难以处置的污泥，生物处理的稳定性较差，处理污染物种类单一。CN101549896A提出一种电化学脱氮除磷的水处理方法，采用石墨和铁板作为电极，通过间歇调换电极极性，交替改变电解除磷和电解脱氮过程，从而实现在同一个电解槽中去除废水中的氮、磷营养盐以及有机污染物。但在城市污水中这些无机盐的浓度低，溶液的导电率低，电解效率低，电极间距大，能耗较大，处理成本较高。氮仍是导致水体富营养化的一个主要因子。工业废水经一级预处理、二级生化处理后，外排废水仍含有数量不少的氮，主要包括硝态氮和亚硝态氮，以及少量氨氮和微量有机氮，统称为总氮(TN)，其浓度采用碱性过硫酸钾紫外分光光度法测定。近年来，我国在废水深度处理方面做了大量的研究和应用实践，如生物滤池、膜过滤、高级氧化等，主要针对生化尾水中COD、色度、氨氮等因子处理。关于总氮(TN)去除，常规技术是生物硝化反硝化工艺，通过向二级生化出水补加碳源(甲醇)，实施反硝化脱氮过程。这个工艺能有效去除硝态氮和亚硝态氮，但对氨氮和有机氮效果不好，且耗时长，需要投加额外碳源。电化学技术因其环境友好性而成为国内外研究热点。电化学处理废水过程中，氨氮和有机氮(包括其他有机污染物)在阳极失电子发生氧化反应，转化为氮气；硝态氮和亚硝态氮在阴极得电子发生还原，转化为氮气，从而实现了废水中总氮及其他污染物有效去除。目前中国专利CN201720527475.5公开了一种电化学去除废水中总氮用柱塞流隔膜电解装置，包括柱塞流隔膜电解装置本体，其特征在于柱塞流隔膜电解装置本体内设有若干个反应单元，每个反应单元内设有阳极和阴极，阳极和阴极之间设有隔膜，隔膜将每个反应单元分隔成阳极室和阴极室，电解装置的第一个阴极室设有进水口，最后一个阳极室设有出水口，相邻两个反应单元的阴极面和阳极面复合成复合电极。上述设计虽可以解决一定的污水中的氨氮和总氮的去除，但由于每一个反应单元内的氨氮和总氮的浓度不同，所以具体的电极和处理方式需要进一步改进，从而达到缩减处理时间，提高处理效果的目的。
技术实现思路
针对
技术介绍
中提到的问题，本专利技术的目的是提供一种通过电极材质变化进而实现随处理浓度的梯度变化保证处理效果的电化学氨氮消解装置。本专利技术的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种电化学氨氮消解装置，包括第一反应单元、第二反应单元、第三反应单元、第四反应单元和第五反应单元，进水口设于第一反应单元底部，第一反应单元通过溢流板一与第二反应单元连通，所述第二反应单元通过底部开口与第三反应单元连通，所述第三反应单元通过溢流板二与第四反应单元连通，所述第四反应单元通过底部开口与第五反应单元连通，所述第一反应单元内设有阴极一，所述第二反应单元内设有阳极一，所述第三反应单元内设有阴极二，所述第四反应单元内设有阳极二，所述第五反应单元内设有阴极三；所述阴极一与阳极一的间距为20-40mm,所述阳极一与阴极二的间距为20-40mm,所述阳极二与阴极二的间距为20-30mm，所述阳极二与阴极三的间距为15-20mm，所述阴极一为的钛合金电极板，所述阳极一为钛基氧化铅的阳极板，所述阴极二为掺氮纳米金刚石阴极板，所述阳极二为掺硼纳米金刚石阳极板，所述阴极三为含石墨、铂、金的的钛合金电极板。作为优选，所述第一单元、第二反应单元、第三反应单元、第四反应单元和第五反应单元均为可拆式连接。作为优选，所述掺氮纳米金刚石阴极板和掺硼纳米金刚石阳极板的衬底为p型Si或Mo、Ta、Ti金属材料，所述掺氮纳米金刚石阴极的衬底面对掺硼纳米金刚石阳极一侧包覆一层掺氮纳米金刚石膜；所述掺硼纳米金刚石阳极的衬底面对掺氮纳米金刚石阴极一侧包覆一层掺硼纳米金刚石膜。作为优选，第一反应单元、第二反应单元、第三反应单元、第四反应单元和第五反应单元均为由聚四氟乙烯制成的槽体。作为优选，所述所述阴极三还可为含石墨、铂、金的的铌基合金电极板。作为优选，所述所述阴极三还可为含石墨、铂、金的的铌基合金电极板。作为优选，所述阴极一、阳极一、阴极二、阴极二和阴极三均采用波板组合的蜂窝体。作为优选，所述蜂窝体由若干成型、两边有短平面、两端面呈同向60±10度角不锈钢波板，相邻叠合面通过点焊或弯舌片插入咬合连接成型，自然摆放呈60±10度斜置。本专利技术的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种电化学氨氮消解方法，包括如下步骤：步骤一：对第一反应单元内通入原水，对阴极一、阳极一、阴极二、阳极二和阴极三通电；步骤二：根据原水水质，定时对第一反应单元内的原水采用碱性过硫酸钾紫外分光光度法对总氮进行测定；步骤三：当第一反应单元内污水的总氮浓度达到至少不高于105mg/L时，将第一反应单元经过溢流板溢流板一通入第二反应单元中进行电解；步骤四：当第二反应单元内总氮浓度达到至少不高于60mg/L时时，将第二反应单元经过底部开口通入第三反应单元中进行电解；步骤五：当总氮浓度达到至少不高于30mg/L时，将第二反应单元经过底部开口通入第三反应单元中进行电解；步骤六：当总氮浓度达到至少不高于10mg/L时，将第三反应单元经过底部开口通入第四反应单元中进行电解；步骤七：当总氮浓度达到至少不高于1mg/L时，将第四反应单元经过底部开口通入第五反应单元中进行电解直至打标排放。作为优选，当第一反应单元内污水的总氮浓度多次测定时，仍无法降到105mg/L时，将第一反应单元设置为多个进行串接对原水进行多次电解。综上所述，本专利技术主要具有以下有益效果：本专利技术的电化学氨氮消解装置通过惰性电极和阳极之间的配合，并且通过有效控制原本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电化学氨氮消解装置，其特征在于：包括第一反应单元(1)、第二反应单元(2)、第三反应单元(3)、第四反应单元(4)和第五反应单元(5)，进水口(6)设于第一反应单元(1)底部，第一反应单元(1)通过溢流板一(7)与第二反应单元(2)连通，所述第二反应单元(2)通过底部开口与第三反应单元(3)连通，所述第三反应单元通过溢流板二(8)与第四反应单元(4)连通，所述第四反应单元(4)通过底部开口与第五反应单元(5)连通，所述第一反应单元(1)内设有阴极一(10)，所述第二反应单元(2)内设有阳极一(20)，所述第三反应单元(3)内设有阴极二(30)，所述第四反应单元(4)内设有阳极二(40)，所述第五反应单元(5)内设有阴极三(50)；所述阴极一(10)与阳极一(20)的间距为20‑40mm,所述阳极一(20)与阴极二(30)的间距为20‑40mm,所述阳极二(30)与阴极二(40)的间距为20‑30mm，所述阳极二(40)与阴极三(50)的间距为15‑20mm，所述阴极一(10)为的钛合金电极板，所述阳极一(20)为钛基氧化铅的阳极板，所述阴极二(30)为掺氮纳米金刚石阴极板，所述阳极二(40)为掺硼纳米金刚石阳极板，所述阴极三(50)为含石墨、铂、金的的钛合金电极板。...

【技术特征摘要】
1.一种电化学氨氮消解装置，其特征在于：包括第一反应单元(1)、第二反应单元(2)、第三反应单元(3)、第四反应单元(4)和第五反应单元(5)，进水口(6)设于第一反应单元(1)底部，第一反应单元(1)通过溢流板一(7)与第二反应单元(2)连通，所述第二反应单元(2)通过底部开口与第三反应单元(3)连通，所述第三反应单元通过溢流板二(8)与第四反应单元(4)连通，所述第四反应单元(4)通过底部开口与第五反应单元(5)连通，所述第一反应单元(1)内设有阴极一(10)，所述第二反应单元(2)内设有阳极一(20)，所述第三反应单元(3)内设有阴极二(30)，所述第四反应单元(4)内设有阳极二(40)，所述第五反应单元(5)内设有阴极三(50)；所述阴极一(10)与阳极一(20)的间距为20-40mm,所述阳极一(20)与阴极二(30)的间距为20-40mm,所述阳极二(30)与阴极二(40)的间距为20-30mm，所述阳极二(40)与阴极三(50)的间距为15-20mm，所述阴极一(10)为的钛合金电极板，所述阳极一(20)为钛基氧化铅的阳极板，所述阴极二(30)为掺氮纳米金刚石阴极板，所述阳极二(40)为掺硼纳米金刚石阳极板，所述阴极三(50)为含石墨、铂、金的的钛合金电极板。2.根据权利要求1所述的电化学氨氮消解装置，其特征在于：所述第一单元(1)、第二反应单元(2)、第三反应单元(3)、第四反应单元(4)和第五反应单元(5)均为可拆式连接。3.根据权利要求1所述的电化学氨氮消解装置，其特征在于：所述掺氮纳米金刚石阴极板和掺硼纳米金刚石阳极板的衬底为p型Si或Mo、Ta、Ti金属材料，所述掺氮纳米金刚石阴极的衬底面对掺硼纳米金刚石阳极一侧包覆一层掺氮纳米金刚石膜；所述掺硼纳米金刚石阳极的衬底面对掺氮纳米金刚石阴极一侧包覆一层掺硼纳米金刚石膜。4.根据权利要求1所述的电化学氨氮消解装置，其特征在于：第一反应单元(1)、第二反应单元(2)、第三反应单...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈文雄，
申请(专利权)人：箭牌环保水务江苏有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32