本发明专利技术公开了一种电化学污水管网硫化物控制装置及方法，涉及水处理技术领域，包括电化学模块，阴极电极，阳极电极，阴离子交换膜和阳离子交换膜构成；所述电化学污水管网硫化物控制装置利用阴阳极上发生的反应进行药剂的长期原位生成，从源头上消除了运送及储存药剂的安全隐患，可以有效地控制污水管网内的硫化物，消除硫化氢气体的生成，防止出现管网恶臭和腐蚀现象。利用固定杆可以对装置进行下放和吊上过程，从而控制装置在管网内的位置，还可以根据污水特性实施不同产物的调控，实现工作人员无须下井。本发明专利技术具有高效可利用性，可极大减少污水管网内硫化物去除的成本。大减少污水管网内硫化物去除的成本。大减少污水管网内硫化物去除的成本。
【技术实现步骤摘要】
一种电化学污水管网硫化物控制装置及方法
[0001]本专利技术涉及水处理
，更具体的说是涉及一种电化学污水管网硫化物控制装置。
技术介绍
[0002]城市地下污水管网是基础设施的重要组成部分，它的持续稳定运行对城市正常运作和市民生活都起到了积极作用。但是，多年来与排水管网相关的问题集中爆发，讨论较多的就是地下管网中生成有害气体的影响。由于污水管网内部长期处于厌氧状态，且目前地下管网长达几公里甚至十几公里，导致水力停留时间长，沉积物和管壁生物膜中的厌氧微生物就会在管道内部生成大量有毒有害气体。
[0003]城市管网污水的硫酸盐含量在40
‑
200mg/L，其在管网内部容易被硫酸盐还原细菌还原为硫化物，而硫化物可以逸散到气相中形成硫化氢气体，这也是管网内部有毒有害气体的主要部分。目前硫化物在管网系统中主要危害存在于两个方面，一是它会逸散出管网导致城市地区存在恶臭问题，管网作业工人吸入则可能导致中毒；二是会对排水管道造成腐蚀，修理或更换被腐蚀的排水管网将会产生相当大的费用。因此，需要采取措施减少硫化氢的产生和排放。
[0004]对于污水管网中硫化物的控制技术，国内外研究中，通过抬升排水管网内污水的氧化还原电势，不仅可以氧化硫化物，还能有效抑制硫酸盐还原细菌的活性；提升管网内部污水的pH，防止生成的硫化物逸散以及抑制硫酸盐还原细菌的活性；投加金属盐，如铁盐，将硫化物中的硫元素从污水体系中移除，实现硫化物的控制。这些措施尽管对硫化氢的控制十分有效，但是化学品的生产运输储存涉及大量问题也会使人工成本增加。并且药剂在使用过程中也无法做到定量化和精确化，使药剂使用效率低。管网污水中存在钙镁离子，电化学装置在进行长期运行后，离子交换膜上会存在结垢现象，导致电阻上升，从而造成电力的大量消耗。
[0005]因此，提出一种电化学污水管网硫化物控制装置及方法，消除药剂在运输和储存过程中的成本，实现无需人工频繁投加化学品是本领域技术人员亟需解决的问题。
技术实现思路
[0006]有鉴于此，本专利技术提供了一种电化学污水管网硫化物控制装置及方法，以解决现有投药技术涉及的药剂运输储存以及人力成本高等问题。避免生成产物造成环境污染，避免对污水后续处理的影响，消除电化学所面临的膜结垢问题。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种电化学污水管网硫化物控制装置，包括：电化学模块、阴极电极、阳离子交换膜、阴离子交换膜和阳极电极；
[0008]电化学模块包括依次连接的第一压板、气体腔室、阴极腔室，防结垢腔室、副阳极腔室、主阳极腔室和第二压板；在腔室两侧交错设置支管；
[0009]阴极电极设置在气体腔室和阴极腔室之间，阳离子交换膜设置在阴极腔室和防结
垢腔室之间，阴离子交换膜设置在防结垢腔室和副阳极腔室之间，阳极电极设置在副阳极腔室和主阳极腔室之间。
[0010]可选的，所述气体腔室、阴极腔室、防结垢腔室、副阳极腔室和主阳极腔室内部均为中空结构。
[0011]可选的，所述阴极电极为涂覆含碳催化剂的碳纸、碳布、碳毡或不锈钢网，所述气体腔室和所述阴极电极之间放置阴极电极垫片；
[0012]所述阳极电极为薄片状析氧电极或低碳钢，所述阳极电极和所述主阳极腔室之间放置阳极电极垫片。
[0013]可选的，所述阴极腔室和防结垢腔室之间依次放置第一垫片、阳离子交换膜和第二垫片，所述防结垢腔室和所述副阳极腔室之间依次放置第三垫片、阴离子交换膜和第四垫片。
[0014]可选的，气体腔室、阴极腔室、防结垢腔室、副阳极腔室和主阳极腔室的两侧均安装有支管，所述支管在腔室两侧交错设置。
[0015]可选的，所述副阳极腔室和所述主阳极腔室的两侧均交错设置至少两个支管。
[0016]可选的，气体腔室、阴极腔室，防结垢腔室、副阳极腔室和主阳极腔室上均设有安装孔，至少安装4组固定杆适配所述安装孔，并依次贯通气体腔室、阴极腔室，防结垢腔室、副阳极腔室和主阳极腔室上的安装孔。。
[0017]可选的，一种电化学污水管网硫化物控制方法，包括：
[0018]副阳极腔室和主阳极腔室采用析氧阳极时原位生成氧气对污水中的硫化物进行氧化，将水中的硫化物转化为单质硫或氧化硫；
[0019]主阳极腔室采用低碳钢作为阳极时，生成磁铁矿纳米颗粒溶液，所述磁铁矿纳米颗粒溶液与水中的硫化物发生反应生成难溶于水的硫化亚铁沉淀；
[0020]防结垢腔室阻止管网污水中的钙镁离子迁移到阴极室溶液中。
[0021]可选的，在阳极发生反应去除硫化物的同时，分别利用不锈钢网或碳电极作为阴极，在阴极腔室中同步原位生成碱或碱/过氧化氢溶液；
[0022]所述碱或碱/过氧化氢溶液在通电间隙时通过支管泵送到副阳极腔室和主阳极腔室中。
[0023]可选的，当管网受高浓度硫化物废水冲击时，将阴极腔室中生成的碱或碱/过氧化氢溶液通过支管泵送到管网中，利用产物间的协同处理去除废水中的硫化物。
[0024]经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本专利技术公开提供了一种电化学污水管网硫化物控制装置及方法，具有如下有益效果：
[0025]本专利技术所述装置与直接投加铁盐、碱、氧气和过氧化氢相比成本低廉，避免了药剂需要运输、储存和投加的缺点，并且创新的结合了多种电极实现原位生成产物的变化，可适应不同硫化物水平的管网污水。
[0026]本专利技术所述装置与传统投药方法相比，可通过直流电机调控电流以精准控制产物生成剂量，适应污水中硫化物浓度，从而低成本控制硫化物。
[0027]本专利技术所述装置原位生成的氧气气泡粒径小，可实现氧气的高效传质。
[0028]本专利技术所述装置通过防结垢腔室实现电化学装置的长期使用，不会由于阴极室产碱或产碱/过氧化氢而导致钙镁离子在膜上结垢。
[0029]本专利技术所述装置结构简单，组装方便，电极可以随时进行更换，极大地减少了排水管网设备的维护和使用成本。
附图说明
[0030]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
[0031]图1为本专利技术提供的一种电化学污水管网硫化物控制装置结构示意图。
[0032]图2为本专利技术提供的产氧效果示意图。
[0033]图3为本专利技术提供的硫化物控制效果示意图。
[0034]图4为本专利技术提供的阴极室产碱效果示意图。
[0035]图5为本专利技术提供的阴极室碱液对污水pH的影响示意图。
[0036]图6为本专利技术提供的过氧化氢和产碱效果示意图。
[0037]图7为本专利技术提供的过氧化氢长期运行结果示意图。
[0038]图8为本专利技术提供的阳极长期硫化物控制结果示意图。
[0039]图9(a)为本专利技术提供的阴极腔室本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种电化学污水管网硫化物控制装置，其特征在于，包括：电化学模块、阴极电极(10)、阳离子交换膜(11)、阴离子交换膜(12)和阳极电极(13)；电化学模块包括依次连接的第一压板(1)、气体腔室(2)、阴极腔室(4)，防结垢腔室(6)、副阳极腔室(7)、主阳极腔室(9)和第二压板(16)；在腔室两侧交错设置支管(15)；阴极电极(10)设置在气体腔室(2)和阴极腔室(4)之间，阳离子交换膜(11)设置在阴极腔室(4)和防结垢腔室(6)之间，阴离子交换膜(12)设置在防结垢腔室(6)和副阳极腔室(7)之间，阳极电极(13)设置在副阳极腔室(7)和主阳极腔室(9)之间。2.根据权利要求1所述的一种电化学污水管网硫化物控制装置，其特征在于，所述气体腔室(2)、阴极腔室(4)、防结垢腔室(6)、副阳极腔室(7)和主阳极腔室(9)内部均为中空结构。3.根据权利要求1所述的一种电化学污水管网硫化物控制装置，其特征在于，所述阴极电极(10)为涂覆含碳催化剂的碳纸、碳布、碳毡或不锈钢网，所述气体腔室(2)和所述阴极电极(10)之间放置阴极电极垫片(3)；所述阳极电极(13)为薄片状析氧电极或低碳钢，所述阳极电极(13)和所述主阳极腔室(9)之间放置阳极电极垫片(8)。4.根据权利要求1所述的一种电化学污水管网硫化物控制装置，其特征在于，所述阴极腔室(4)和防结垢腔室(6)之间依次放置第一垫片(5a)、阳离子交换膜(11)和第二垫片(5b)，所述防结垢腔室(6)和所述副阳极腔室(7)之间依次放置第三垫片(5c)、阴离子交换膜(12)和第四垫片(5d)。5.根据权利要求1所述的一种电化学污水管网硫化物控制装置，其特征在于，气体腔室(2)、阴极腔室(4)、防结...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘轶文，侯家奇，朱婷婷，李一鸣，郭海晓，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：
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