一种氨氮废水电化学回收装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供了一种氨氮废水电化学回收装置，包括：电化学氨回收池，电化学氨回收池包括依次相邻的阳极室、阴极室和氨回收室；阳极室连接有第一进料泵，第一进料泵将阳极液泵入阳极室；阴极室连接有第二进料泵，第二进料泵将氨氮废水泵入阴极室；氨回收室连接有第三进料泵，第三进料泵将吸收液泵入氨回收室；阳极室包括阳极电极，阳极电极与电源的正极连接；阳极室与阴极室之间设置阴离子交换膜；阴极室和氨回收室之间设置导电疏水膜，导电疏水膜与电源的负极连接。本申请在无需增加化学药剂的前提下可实现原位、高效的氨氮分离与回收。收。收。

【技术实现步骤摘要】
一种氨氮废水电化学回收装置


[0001]本技术属于氨氮废水回收领域，具体而言，涉及一种氨氮废水电化学回收装置。

技术介绍

[0002]氨(NH
4+
/NH3；pKa＝9.25)是农业生产和维持陆地和水生生态系统功能的必要营养元素，也是重要的无机化工原料，被广泛应用于化工、轻工、制药、合成纤维等领域。同时由于氨具有相对于氢气的高体积能量密度，作为一种高热值的无碳液体燃料及便于运输的氢能载体，为解决环境污染和能源短缺问题提供了新的选择。规模化的工业氨合成工艺是采用能源密集型的Haber
‑
Bosch法，生产过程伴随着大量的温室气体排放和能源消耗，占全球能源供应的2％及人为CO2排放量的1.2％，而在全球范围内氮素的使用过程中，大约只有42
‑
47％可被直接利用，其余进入环境中并最终以氨氮、硝酸盐氮形式进入到水体，引起水质恶化、水体富营养化加剧等环境污染问题。
[0003]传统的生物脱氮工艺无论是硝化/反硝化，还是目前处于热点研究的亚硝化
‑
厌氧氨氧化过程，最终都是将其转换为N2来单纯实现污水的脱氮。考虑到(i)Haber Bosch工艺从元素氮(N2)中生产铵的能量需求，(ii)生物铵去除需氧所需的电力，以及(iii)反硝化过程中消耗的能量，显然，污水处理实现整体低能耗的一个关键特点是实现从主流的节能回收铵。
[0004]目前可用于氨回收的技术有化学沉淀、吹脱/汽提、膜分离技术等。这些方法虽然各有特点，但也存在着一定的局限性：
>[0005]化学沉淀是通过添加Mg
2+
、PO
43
‑
(或HPO
42
‑
)，与废水中的NH
4+
发生化学反应，生成复盐NH4MgPO4·
H2O，该方法中NH4：Mg：PO4＝1：1：1，在实际废水中很难达到如此配比，因此实际过程中如果要达到铵的完全脱出还需增加化学药剂的消耗。
[0006]吹脱/汽提法通过投加碱使废水中的氨氮以氨气的方式分离，然后再用硫酸吸收转化为硫酸铵，进而用作化肥生产原料，或者将蒸氨后所得的氨气经过水蒸气冷凝后形成氨水，以实现废水中氨氮的资源化。但由于废水中成分复杂而导致回收的硫酸铵和氨水纯度不高，无法抵消氨吹脱或蒸氨将废水pH提高至10～11的加碱成本，最终使废水的脱氮成本较高，无法实现废水氨氮的资源化。
[0007]膜分离技术在提高可以实现污水组分的分离和纯化，尤其疏水膜在气体和挥发性有机物分离中的应用也得到了广泛的关注，但是为了提高回收效率，仍然需要投加碱来维持溶液pH值并提供膜分离的驱动力。
[0008]电化学技术因其能够通过自身电化学反应，以电子作为还原剂，既不引入任何杂质，也不会对环境产生不利影响而进入研究人员的视野，通过调控电化学反应使其产生OH
‑
满足氨回收所需要的碱量，将膜回收与电化学反应相结合，充分发挥二者的技术优势，提高氨回收的效果。然而，在这些独立的电化学与膜组合结构中，NH3/OH
‑
从阴极表面生成并扩散或迁移到本体溶液中，再到被膜进行分离回收，该过程被认为是影响氨回收速率的一个主
要限制过程，延长了氨回收路径，同时也会造成阴极电位损失。

技术实现思路

[0009]为了解决目前氨氮废水处理过程中氨回收率较低的问题，本申请实施例提供了一种氨氮废水电化学回收装置，在无需增加化学药剂的前提下可实现原位、高效的氨氮分离与回收。
[0010]本申请实施例提供了一种氨氮废水电化学回收装置，包括：电化学氨回收池，所述电化学氨回收池包括依次相邻的阳极室、阴极室和氨回收室；所述阳极室连接有第一进料泵，所述第一进料泵将阳极液泵入阳极室；所述阴极室连接有第二进料泵，所述第二进料泵将氨氮废水泵入阴极室；所述氨回收室连接有第三进料泵，所述第三进料泵将吸收液泵入氨回收室；所述阳极室包括阳极电极，所述阳极电极与电源的正极连接；所述阳极室与阴极室之间设置阴离子交换膜；所述阴极室和氨回收室之间设置导电疏水膜，所述导电疏水膜与电源的负极连接。
[0011]其中，所述导电疏水膜包括疏水透气基膜和导电催化层，所述导电催化层位于疏水透气基膜表面。
[0012]其中，所述疏水透气基膜为PP、PVDF或PTFE疏水透气膜。
[0013]其中，所述导电催化层的材料为具有析氢性能的贵金属或过渡金属。
[0014]其中，所述氨回收室中容纳有氨吸收液，所述氨吸收液为去离子水或者酸溶液。
[0015]其中，所述氨回收室连接有真空泵，真空泵后连接有氨回收池。
[0016]其中，所述进料泵为蠕动泵或者计量泵。
[0017]其中，所述阳极电极为贵金属电极或钛基铱钌电极。
[0018]其中，所述阴极室填充有铵离子吸附材料。
[0019]其中，所述铵离子吸附材料为沸石或者阳离子交换树脂。
[0020]本申请实施例氨氮废水电化学回收装置具有如下有益效果：
[0021]本申请氨氮废水电化学回收装置包括：电化学氨回收池，电化学氨回收池包括依次相邻的阳极室、阴极室和氨回收室；阳极室连接有第一进料泵，第一进料泵将阳极液泵入阳极室；阴极室连接有第二进料泵，第二进料泵将氨氮废水泵入阴极室；氨回收室连接有第三进料泵，第三进料泵将吸收液泵入氨回收室；阳极室包括阳极电极，阳极电极与电源的正极连接；阳极室与阴极室之间设置阴离子交换膜；阴极室和氨回收室之间设置导电疏水膜，导电疏水膜与电源的负极连接。本申请在无需增加化学药剂的前提下可实现原位、高效的氨氮分离与回收。
附图说明
[0022]图1为本申请实施例氨氮废水电化学回收装置(酸液回收)结构示意图；
[0023]图2为本申请电化学氨回收池原理图(酸液回收)；
[0024]图3为本申请实施例氨氮废水电化学回收装置(真空回收)结构示意图；
[0025]图4为本申请电化学氨回收池原理图(真空回收)；
[0026]图5为本申请电化学氨回收池原理图(低浓度氨氮富集回收)。
具体实施方式
[0027]下面结合附图和实施例对本申请进行进一步的介绍。
[0028]电化学与膜组合工艺可实现高纯度氨态氮的回收，然而当前研究发现，NH3/OH
‑
从阴极表面生成并扩散或迁移到本体溶液中，再到被膜进行分离回收的过程被认为是影响氨回收的速率的一个主要限制过程，同时也会造成阴极电位损失。疏水膜电极能够实现氨的原位分离，有助于提高回收率。通过电化学反应器的设计可有效的解决化学药剂消耗大、氨回收效率不高等问题，具有良好的应用前景。
[0029]如图1
‑
5所示，本申请氨氮废水电化学回收装置包括：电化学氨回收池，电化学氨回收池包括依次相邻的阳极室10、阴极室11和氨回收室12；阳极室10连接有第一进料泵18，第一进料泵18将阳极液泵入阳极室10；阴极室11连接有第本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种氨氮废水电化学回收装置，其特征在于，包括：电化学氨回收池，所述电化学氨回收池包括依次相邻的阳极室、阴极室和氨回收室；所述阳极室连接有第一进料泵，所述第一进料泵将阳极液泵入阳极室；所述阴极室连接有第二进料泵，所述第二进料泵将氨氮废水泵入阴极室；所述氨回收室连接有第三进料泵，所述第三进料泵将吸收液泵入氨回收室；所述阳极室包括阳极电极，所述阳极电极与电源的正极连接；所述阳极室与阴极室之间设置阴离子交换膜；所述阴极室和氨回收室之间设置导电疏水膜，所述导电疏水膜与电源的负极连接。2.根据权利要求1所述氨氮废水电化学回收装置，其特征在于，所述导电疏水膜包括疏水透气基膜和导电催化层，所述导电催化层位于疏水透气基膜表面。3.根据权利要求2所述氨氮废水电化学回收装置，其特征在于，所述疏水透气基膜为PP、PVDF或PTFE疏水透气膜。4.根据权利要求2所述氨氮废水电化学回收装置，其特征在于，所述导电催化层的材料为具有析氢性能的贵...

【专利技术属性】
技术研发人员：李彦娟，王亚军，胡家玮，张玉蓉，赵红花，安芳娇，
申请(专利权)人：兰州理工大学，
类型：新型
国别省市：