低浓度废水中磷回收膜过滤耦合电化学非均相沉淀反应器制造技术

本发明专利技术公开了一种适用于低浓度废水中磷回收的膜过滤耦合电化学非均相沉淀反应器，导电膜组件由膜框和粘贴在其两侧的钛网构成，钛网通过导线与电源的负极相连，距导电膜组件两侧一定距离的两片钛基锡锑电极通过导线与电源的正极相连。本发明专利技术结构简单，通过导电膜组件高效去除并回收低浓度废水中磷，且具有膜组件造价低、能耗小等优点，所述导电膜组件适用于分散式和集中式低浓度废水处理及资源化。当在阴阳极之间施加一定电流时，通过钛网阴极电介导水还原产生氢氧根离子，采用膜过滤抽吸方式使废水中钙离子与磷酸根离子在钛网阴极表面及附近快速反应生成磷酸钙沉淀物，从而强化低浓度含磷废水中磷的去除和回收效能。低浓度含磷废水中磷的去除和回收效能。低浓度含磷废水中磷的去除和回收效能。

【技术实现步骤摘要】
低浓度废水中磷回收膜过滤耦合电化学非均相沉淀反应器


[0001]本专利技术涉及一种膜组件和电化学反应器，具体涉及一种用于适用于低浓度废水中磷回收的膜过滤耦合电化学非均相沉淀反应器，属于污水处理


技术介绍

[0002]磷(P)是一种不可再生的资源。随着经济社会的快速发展，磷矿无节制开采和使用导致磷资源急剧减少。与此同时，废水中磷排放所造成的水体富营养化问题愈发突出。因此，高效去除和回收废水中磷不仅能改善水体环境质量，而且一定程度上可以缓解磷资源危机，是目前研究关注的热点问题。目前多采用先浓缩后沉淀的分步法实现废水中磷的去除与回收，操作复杂，能耗大，成本高。
[0003]有研究表明，若直接采用物理、化学或生物法处理低浓度含磷废水时，磷去除和回收成本显著提高。因此，一般通过先浓缩后沉淀的联合方法实现低浓度废水中磷的去除和回收，但分步处理操作复杂，且运行费用高。电化学磷酸钙沉淀是一种新兴的磷回收技术，通过阴极电介导水还原产生氢氧根离子在电极局部区域创造高的pH环境，促使磷酸钙在阴极表面及附近非均相沉淀，从而达到磷去除的目的。电化学磷酸钙沉淀法具有自动化程度高、无需加碱等优点，可以节省大量化学试剂投入。然而，由于低浓度废水中磷浓度较低，导致电化学体系传质问题进一步加重，反应物扩散至电极局部区域效率明显受限，影响了磷在非均相区域沉淀回收效能，磷回收能耗明显增加。

技术实现思路

[0004]针对现有技术中的问题，本专利技术提供一种适用于低浓度废水中磷回收的膜过滤耦合电化学非均相沉淀反应器，本专利技术实现了膜组件过滤和电化学磷酸钙沉淀的一体化，通过膜过滤抽吸强化污染物传质与反应动力学，对低浓度废水中磷同步高效去除与回收，具有结构简单、操作方便、能耗低和成本小等优点。
[0005]为实现以上技术目的，本专利技术的技术方案是：低浓度废水中磷回收膜过滤耦合电化学非均相沉淀反应器，所述低浓度废水中以磷元素计的磷酸盐浓度小于50mg/L，所述反应器内设置有电极反应组件容纳装置，所述电极反应组件容纳装置内设置有导电膜组件和作为阳极的第一钛基锡锑阳极与作为阳极的第二钛基锡锑阳极极；
[0006]所述导电膜组件包括膜框、作为阴极的第一钛网阴极和作为阴极第二钛网阴极；所述膜框上方设有与膜框内腔相通的抽吸口，所述抽吸口与出水管相连，所述出水管通过三通阀分别与水银压力计和出水泵相连，所述出水泵以连续抽吸模式运行；所述第一钛网阴极和所述第二钛网阴极的钛网呈多孔状，所述第一钛网阴极和所述第二钛网阴极分别粘贴于所述膜框的左右两侧，并均通过导线与电源的负极相连；所述第一钛基锡锑阳极与所述第二钛基锡锑阳极极分别置于所述导电膜组件的左右两侧，且所述第一钛基锡锑阳极和所述第二钛基锡锑阳极呈平板状，并均通过导线与电源的正极相连；通过所述钛网阴极电介导水还原产生氢氧根离子在所述钛网阴极局部区域创造高的pH环境，促使磷酸钙在阴极
表面及附近非均相沉淀，从而达到磷去除的目的。
[0007]进一步地，所述钛网阴极的钛网的目数为200～500目。
[0008]进一步地，所述钛网阴极与所述钛基锡锑板阳极之间的距离为0.5～3cm。
[0009]进一步地于，所述电源的工作电流范围为0.010A～0.10A。
[0010]进一步地，所反应器还包括设置于所述电极反应组件容纳装置正下方的磷回收产物收集区，所述磷回收产物收集区呈倒锥型。
[0011]进一步地，所述电源为稳压直流电源、恒电位仪或电池中的一种。
[0012]进一步地，所述反应器还包括设置于所述电极反应组件容纳装置一侧的进水槽，所述进水槽外接有用于排出其内过多进水的的溢流口，所述进水槽内设置有用于控制是否进水的单向阀。
[0013]进一步地，所述进水槽通过进水管与进水泵相连。
[0014]从以上描述可以看出，本专利技术具备以下优点：
[0015]1、本专利技术采用钛基锡锑电极作为阳极，膜组件中的导电材料钛网作为阴极，通过稳压直流电源在阴阳极之间施加一定的电流，且无需添加碱。当反应器在连续流抽吸模式下运行时，过滤式阴极能够改善系统中的传质条件，并为非均相沉淀提供更多结晶位点，从而实现磷的高效去除和回收。
[0016]2、本专利技术采用的膜组件仅由膜框和钛网组成，可以降低膜组件价格，经济性能优越。
[0017]3、本专利技术通过将稳压直流电源的电流范围设置在0.010A～0.10A，在连续流操作模式下运行时，在较低电流值(0.026A)下的磷去除和回收效能仍处于非常高的水平，即电能消耗少，节能环保。
[0018]4、本专利技术设置了磷回收产物收集区，以期实现低浓度废水中磷的同步去除与回收。
[0019]5、本专利技术将膜组件过滤与电化学磷酸钙沉淀耦合，无需分步处理即可实现低浓度含磷废水的资源化。
附图说明
[0020]图1是本专利技术膜过滤耦合电化学非均相沉淀反应器的结构示意图；
[0021]附图标记：
[0022]1、稳压电源；2、进水泵；3、进水管；4、出水泵；5、出水管；6、压力计；7、单向阀；8、溢流口；9、进水槽；10、电极反应组件容纳装置；10
‑
1、第一钛基锡锑电极；10
‑
2、第二钛基锡锑电极；11
‑
1、第一钛网阴极；11
‑
2、第二钛网阴极；12、膜框；12
‑
1、抽吸口；13、磷回收产物收集区。
具体实施方式
[0023]下面通过实施例子，进一步阐述本专利技术的特点，但不对本专利技术的权利要求做任何限定。
[0024]实施例1
[0025]如图1所示，为本实施例提供的低浓度废水中磷回收膜过滤耦合电化学非均相沉
淀反应器，所述低浓度废水中以磷元素计的磷酸盐浓度小于50mg/L，所述导电膜组件包括膜框12、作为阴极的第一钛网阴极11
‑
1和作为阴极第二钛网阴极11
‑
2，所述膜框12上方设有与膜框内腔相通的抽吸口，所述抽吸口与出水管5相连，所述出水管5通过三通阀分别与压力计6和出水泵(4)相连，所述出水泵4以连续抽吸模式运行；所述第一钛网阴极11
‑
1和第二钛网阴极的钛网11
‑
2呈多孔状，所述第一钛网阴极11
‑
1和第二钛网阴极11
‑
2分别粘贴于膜框12两侧，并通过导线与电源1的负极相连；作为阳极的第一钛基锡锑电极10
‑
1与作为阳极的第二钛基锡锑电极10
‑
2分别置于导电膜组件两侧，且所述第一钛基锡锑电极10
‑
1和第二钛基锡锑电极10
‑
2呈平板状，并通过导线与电源1的正极相连。
[0026]本专利技术提供的膜过滤耦合电化学非均相沉淀反应器的原理：本专利技术采用第一钛网阴极11
‑
1和第二钛网阴极11
‑
2同时作为磷酸钙沉淀物的附着生长位点，采用作为阳极的第一钛本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.低浓度废水中磷回收膜过滤耦合电化学非均相沉淀反应器，所述低浓度废水中以磷元素计的磷酸盐浓度小于50mg/L，其特征在于，所述反应器内设置有电极反应组件容纳装置(10)，所述电极反应组件容纳装置内设置有导电膜组件和作为阳极的第一钛基锡锑阳极(10
‑
1)与作为阳极的第二钛基锡锑阳极极(10
‑
2)；所述导电膜组件包括膜框(12)、作为阴极的第一钛网阴极(11
‑
1)和作为阴极第二钛网阴极(11
‑
2)；所述膜框(12)上方设有与膜框内腔相通的抽吸口(12
‑
1)，所述抽吸口(12
‑
1)与出水管(5)相连，所述出水管(5)通过三通阀分别与水银压力计(6)和出水泵(4)相连，所述出水泵(4)以连续抽吸模式运行；所述第一钛网阴极(11
‑
1)和所述第二钛网阴极的钛网(11
‑
2)呈多孔状，所述第一钛网阴极(11
‑
1)和所述第二钛网阴极(11
‑
2)分别粘贴于所述膜框(12)的左右两侧，并均通过导线与电源(1)的负极相连；所述第一钛基锡锑阳极(10
‑
1)与所述第二钛基锡锑阳极极(10
‑
2)分别置于所述导电膜组件的左右两侧，且所述第一钛基锡锑阳极(10
‑
1)和所述第二钛基锡锑阳极(10
‑
2)呈平板...

【专利技术属性】
技术研发人员：王志伟，许军，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：