公布日：2022.04.29
申请日：2022.01.18
分类号：C02F9/06(2006.01)I;C02F1/72(2006.01)I;C02F1/461(2006.01)I;C02F1/467(2006.01)I;C02F1/56(2006.01)N;C02F1/52(2006.01)N;
C02F101/38(2006.01)N;C02F101/16(2006.01)N
摘要
本发明提供了一种电化学催化降解高盐废水中总氮的装置，所述装置包括电化学反应系统和电控分析系统，优选还包括预处理系统和加药系统。本发明还提供了使用所述装置催化降解高盐废水中总氮的方法，包括使原水以一定流速进入沉淀池中，向沉淀池中加入絮凝剂和碱液，从沉淀池中输出第一产水；将第一产水分为两股，分别为第二产水和第三产水，第二产水直接进入电化学反应器，第三产水进入加药系统，与加药系统内的氯化物混合后，从加药系统输出，然后与所述第二产水合并进入电化学反应器；上述产水中的总氮浓度在电化学反应器中逐级降低，直到最后一级的总氮含量检测达标，排放到指定区域。该方法能连续处理原水，降低能耗，实现清洁生产。
权利要求书
1.一种电化学催化降解高盐废水中总氮的装置，其特征在于，所述装置包括：电化学反应系统和电控分析系统，其中，所述电控分析系统分别与所述电化学反应系统的进水口与所述电化学反应系统的出水口连接，所述电控分析系统用于监控原水和出水的液流量和氨氮浓度、硝氮浓度和总氮浓度；所述电化学反应系统用于实现对高盐废水中的总氮降解。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述电化学反应系统包括直流电源和多级单腔室电化学反应器，所述直流电源用于为所述多级单腔室电化学反应器供电，所述多级单腔室电化学反应器用于实现对高盐废水中的总氮降解，所述多级单腔室电化学反应器中，将阴极极板与阳极极板共处一室的单腔室作为一级，多个单腔室通过串联或并联组合运行，构成多级单腔室电极。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，在所述多级单腔室电化学反应器中，单腔室内阴极极板和阳极极板之间的间距为：如采用氧化法去除氨氮，所述间距为1.0‑2.5cm；如采用还原法去除硝氮，所述间距为1.5‑2.7cm；和/或，所述阴极极板材质选自Cu单质、Cu‑A合金、Cu‑A‑B合金中的一种，其中A选自Zn、Ni、Sn、Pb中的一种，B选自Mn、Fe、Ti中的一种；所述阳极极板以Ti板或Ti网板为基底，在Ti板上烧结一薄层Ti‑N或TiO2‑RuO2或TiO2‑X层作为中间层，随后负载上RuO2‑IrO2、RuO2‑IrO2‑X、RuO2‑X‑C、RuO2‑IrO2‑X‑C或RuO2‑IrO2‑X‑C‑D作为催化剂，其中X选自SnO2、PbO2、MnO2、PtO2、SbO2中的一种，C选自TiO2、Nb2O5、CeO2中的一种，D为Co2O3。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括预处理系统，所述预处理系统的出水口与所述电化学反应系统的进水口连接，所述预处理系统用于降低进水硬度，防止电化学反应系统内结垢。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述的预处理系统选自沉淀池、过滤器、软化水设备中的一种，优选为沉淀池；和/或，所述沉淀池包括絮凝剂桶和碱液桶，所述絮凝剂桶用于向所述沉淀池中添加絮凝剂，所述碱液桶用于向所述沉淀池中添加碱液。
6.根据权利要求4或5所述的装置，其特征在于，所述装置还包括加药系统，所述加药系统位于所述预处理系统的出水口与所述电化学反应系统的进水口的连接管路上，用于增强所述电化学反应系统的催化降解能力。
7.一种催化降解高盐废水中总氮的方法，其特征在于，所述方法使用权利要求6所述装置，包括以下步骤：1)打开原水控制阀门，使原水进入沉淀池中；2)打开沉淀池自带的絮凝剂桶，向沉淀池中加入絮凝剂溶液，同时开启碱液桶的计量泵，向沉淀池中加入碱液，从沉淀池中输出第一产水；3)所述第一产水从沉淀池输出后，通过进料泵分为两股，分别为第二产水和第三产水，所述第二产水直接进入电化学反应器，所述第三产水进入加药系统，与加药系统内的氯化物混合后，从加药系统输出，然后与所述第二产水合并进入电化学反应器；4)在直流电源供电下，电化学反应器内阴极极板表面的硝氮与水被还原成N2、H2与OH‑，同时阳极极板表面的氨氮与OH‑被氧化生成N2与H2O；通过电控分析系统监测进水和出水中的总氮含量，直到最后一级的总氮含量检测达标，排放到指定区域。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，步骤2)中，所述碱液质量浓度为15‑40％，如果原水硬度≤100mg/L，则沉淀池停用；和/或，如对所述预处理系统的出水进行氨氮氧化时，沉淀池的pH值为9‑13.6；如对预处理系统的出水进行硝氮还原时，沉淀池的pH值为9‑10。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，步骤3)中，所述第二产水占所述第一产水的85‑95体积％，优选95体积％；所述第三产水占所述第一产水的5‑15体积％，优选5体积％。
10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，步骤3)中，所述加药系统加入的药剂为氯化物MCl，M选自钠、钾中的一种；和/或，对于氨氮浓度为Amg/L的废水，添加氯化物的量为0.013A‑0.025Ag/L，优选0.015Ag/L。
（发明人：康鹏;章乐;汪秀萍;王北星;刘烜辰;蔡玉田;孙喜）
