申请日2017.06.23
公开(公告)日2017.10.20
IPC分类号C02F3/00; C02F101/16
摘要
一种催化电氧化处理生活污水中氨氮的处理装置及方法，属于污水资源化技术领域。在处理装置外加电压为2～30V，催化电氧化载体在外加电场的作用下，产生大量的羟基自由基，直接将生活污水中的NH3‑N一步转化为N2，将生活污水中的磷和重金属通过化学反应生成难溶磷酸盐和金属沉淀物而沉积在催化电氧化载体上;生活污水中的NH3‑N在电场及载体的共同作用下，通过电化学反应将其去除，在反应装置内形成氮的转换，最终实现尾水中有机物、NH3‑N、NO3‑‑N、NO2‑‑N、TN、TP和其他有毒有害物质及重金属被快速去除，去除效率平均可达85%以上，且出水pH值为弱碱性。
权利要求书
1.一种催化电氧化处理生活污水中氨氮的处理装置，其特征在于第一阳极板和第一阴极板、第二阳极板和第二阴极板直至第n阳极板和第n阴极板顺序成对并均匀排列在箱体内;
第一阳极板、第二阳极板直至第n阳极板分别通过第一阳极板接线柱、第二阳极板接线柱直至第n阳极板接线柱与阳极板接线板连接;
阳极板接线板通过阳极连接电缆与稳压电源的正极连接;
第一阴极板、第二阴极板直至第n阴极板分别通过第一阴极板接线柱、第二阴极板接线柱直至第n阴极板接线柱与阴极板接线板连接;
阴极板接线板通过阴极连接电缆与稳压电源的负极连接;在所述的顺序成对并均匀排列在箱体内进气环路布气管及支管之上的第一阴极板和第二阳极板之间填充第一部分催化电氧化载体、在第二阴极板和第三阳极板之间填充第二部分催化电氧化载体、第三阴极板和第四阳极板之间填充第三部分催化电氧化载体直至第n-1阴极板和第n阳极板之间填充第m部分催化电氧化载体;进水阀门通过进水总管与箱体连通;反冲洗进气阀门通过反冲洗进气总管和进气环路布气管及支管连通。
2.根据权利要求1所述的一种催化电氧化处理生活污水中氨氮的处理装置，其特征在于箱体由混凝土、砖混、塑料板或钢板内衬塑制成;出水槽设置在箱体的任一侧。
3.根据权利要求1所述的一种催化电氧化处理生活污水中氨氮的处理装置，其特征在于第一阳极板、第二阳极板直至第n阳极板为钌、铱、钛、铂、钯、铅、锑、锡多元钛基质复合催化氧化电极;第一阴极板、第二阴极板直至第n阴极板为不锈钢板表面催化氧化处理后而成，阴阳极板间距为10mm～50mm。
4.根据权利要求1所述的一种催化电氧化处理生活污水中氨氮的处理装置，其特征在于第一部分催化电氧化载体、第二部分催化电氧化载体、第三部分催化电氧化载体直至第m部分催化电氧化载体均为好氧低碳氮比污水氨氮直接脱氮生物颗粒载体，好氧低碳氮比污水氨氮直接脱氮生物颗粒载体粒径为5～20mm、m=n-1，填充高度为箱体净深度的1/2～2/3。
5.根据权利要求1所述的一种催化电氧化处理生活污水中氨氮的处理装置，其特征在于稳压电源的运行电压为2V～30V。
6.根据权利要求1所述的一种催化电氧化处理生活污水中氨氮的处理装置，其特征在于反冲洗进水阀门通过反冲洗进水总管与进水环路布水管及支管连通，进水环路布水管及支管固定在箱体内底面上;进气环路布气管及支管上均匀布置出气孔;排空和排泥阀门通过排空和排泥总管与反冲洗进水总管连接并相通。
7.一种催化电氧化处理生活污水中氨氮的处理方法，含有以下步骤;在处理装置外加电压为2～30V，催化电氧化载体在外加电场的作用下，产生大量的羟基自由基，直接将生活污水中的NH3-N一步转化为N2，将生活污水中的磷和重金属通过化学反应生成难溶磷酸盐和金属沉淀物而沉积在催化电氧化载体上;生活污水中的NH3-N在电场及载体的共同作用下，通过电化学反应将其去除，在反应装置内形成氮的转换，最终实现尾水中有机物、NH3-N、NO3--N、NO2--N、TN、TP和其他有毒有害物质及重金属被快速去除，去除效率平均可达85%以上，且出水pH值为弱碱性。
8.根据权利要求7所述的一种催化电氧化处理生活污水中氨氮的处理装置，其特征在于含有以下步骤;首先将生活污水通过进水阀门送入箱体内;污水经由折流孔自下而上通过阳极板和阴极板、自上而下通过电极板间填充的催化电氧化载体，最后出水进入出水槽，经出水管排出。
9.根据权利要求7所述的一种催化电氧化处理生活污水中氨氮的处理装置，其特征在于含有以下步骤;将气水比为5∶1的压缩空气通过进气阀门送入进气环路布气管及支管，将压缩空气均匀进入箱体内，通过电极板间填充的催化电氧化载体自由释放。
10.根据权利要求7所述的一种催化电氧化处理生活污水中氨氮的处理装置，其特征在于含有以下步骤;反冲洗时，反冲洗水通过反冲洗进水阀门送入进水环路布水管及支管，将反冲洗水均匀进入箱体内;反冲洗水自下而上通过阳极板、阴极板和每对电极板间填充的催化电氧化载体，最后由折流孔进入出水槽经出水管排出;箱体产生的污泥经排空和排泥阀门排出。
说明书
一种催化电氧化处理生活污水中氨氮的处理装置及方法
技术领域
本发明涉及一种催化电氧化处理生活污水中氨氮的处理装置及方法，属于污水资源化技术领域。
背景技术
生活污水来源广，用水分散且有机物含量大;不同时段的水质、水量不同;其水质特点如下：COD变化范围从120mg/L到500mg/L，甚至能达到600mg/L;氨氮从30mg/L到80mg/L;TN从20mg/L到85mg/L;TP从4mg/L到15mg/L。
由于生活污水水质不稳定，若采用生物脱氮，会存在对生物处理系统冲击负荷大的问题，使生物处理系统无法稳定运行，造成出水水质不稳定;目前对农村生活污水的处理多局限于物理法、化学法，这些处理技术存在一些弊端如操作复杂、处理成本较高等问题，因此在实际生活污水处理应用中很难得到广泛应用。研究生活污水中氨氮的去除技术是当务之急。目前鲜见有关于催化电氧化处理生活污水中氨氮的报导。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供一种催化电氧化处理生活污水中氨氮的处理装置及方法。
一种催化电氧化处理生活污水中氨氮的处理装置，第一阳极板和第一阴极板、第二阳极板和第二阴极板直至第n阳极板和第n阴极板顺序成对并均匀排列在箱体内;
第一阳极板、第二阳极板直至第n阳极板分别通过第一阳极板接线柱、第二阳极板接线柱直至第n阳极板接线柱与阳极板接线板连接;
阳极板接线板通过阳极连接电缆与稳压电源的正极连接;
第一阴极板、第二阴极板直至第n阴极板分别通过第一阴极板接线柱、第二阴极板接线柱直至第n阴极板接线柱与阴极板接线板连接;
阴极板接线板通过阴极连接电缆与稳压电源的负极连接;在所述的顺序成对并均匀排列在箱体内进气环路布气管及支管之上的第一阴极板和第二阳极板之间填充第一部分催化电氧化载体、在第二阴极板和第三阳极板之间填充第二部分催化电氧化载体、第三阴极板和第四阳极板之间填充第三部分催化电氧化载体直至第n-1阴极板和第n阳极板之间填充第m部分催化电氧化载体;进水阀门通过进水总管与箱体连通;反冲洗进气阀门通过反冲洗进气总管和进气环路布气管及支管连通。
箱体由混凝土、砖混、塑料板或钢板内衬塑制成;出水槽设置在箱体的任一侧。
第一阳极板、第二阳极板直至第n阳极板为钌、铱、钛、铂、钯、铅、锑、锡多元钛基质复合催化氧化电极;第一阴极板、第二阴极板直至第n阴极板为不锈钢板表面催化氧化处理后而成，阴阳极板间距为10mm～50mm。
第一部分催化电氧化载体、第二部分催化电氧化载体、第三部分催化电氧化载体直至第m部分催化电氧化载体均为好氧低碳氮比污水氨氮直接脱氮生物颗粒载体，好氧低碳氮比污水氨氮直接脱氮生物颗粒载体粒径为5～20mm、m=n-1，填充高度为箱体净深度的1/2～2/3。
稳压电源的运行电压为2V～30V。
反冲洗进水阀门通过反冲洗进水总管与进水环路布水管及支管连通，进水环路布水管及支管固定在箱体内底面上;进气环路布气管及支管上均匀布置出气孔;排空和排泥阀门通过排空和排泥总管与反冲洗进水总管连接并相通。
一种催化电氧化处理生活污水中氨氮的处理方法，含有以下步骤;在处理装置外加电压为2～30V，催化电氧化载体在外加电场的作用下，产生大量的羟基自由基，直接将生活污水中的NH3-N一步转化为N2，将生活污水中的磷和重金属通过化学反应生成难溶磷酸盐和金属沉淀物而沉积在催化电氧化载体上;生活污水中的NH3-N在电场及载体的共同作用下，通过电化学反应将其去除，在反应装置内形成氮的转换，最终实现尾水中有机物、NH3-N、NO3--N、NO2--N、TN、TP和其他有毒有害物质及重金属被快速去除，去除效率平均可达85%以上，且出水pH值为弱碱性。
首先将生活污水通过进水阀门送入箱体内;污水经由折流孔自下而上通过阳极板和阴极板、自上而下通过电极板间填充的催化电氧化载体，最后出水进入出水槽，经出水管排出。
将气水比为5∶1的压缩空气通过进气阀门送入进气环路布气管及支管，将压缩空气均匀进入箱体内，通过电极板间填充的催化电氧化载体自由释放。
反冲洗时，反冲洗水通过反冲洗进水阀门送入进水环路布水管及支管，将反冲洗水均匀进入箱体内;反冲洗水自下而上通过阳极板、阴极板和每对电极板间填充的催化电氧化载体，最后由折流孔进入出水槽经出水管排出;箱体产生的污泥经排空和排泥阀门排出。
本发明将催化电氧化方法与催化电氧化载体的直接脱氮技术整合为一体，从而实现生活污水出水水质达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》GB18918-2002一级A水质标准。
生活污水经催化电氧化脱除生活污水中氨氮的处理装置的处理，最后出水COD小于50mg/L，阴离子表面活性剂小于0.2mg/L，NH3-N小于5mg/L，NO3--N小于2mg/L，NO2--N小于0.2mg/L，TN小于10mg/L，TP小于0.15mg/L，总镉小于0.005mg/L，总铬小于0.1mg/L，六价铬小于0.05mg/L，总砷小于0.1mg/L，总铅小于0.05mg/L，pH为8.5左右。
本发明具有处理效率高，结构简单紧凑，占地面积小，操作方便，运行稳定，出水水质好，无需向水中投加碳源，无二次污染，运行成本低，并适应于不同季节、不同温度、不同地区的生活污水的处理。可实现产业化，具有良好的市场前景和推广价值
