申请日2015.12.17
公开(公告)日2016.04.20
IPC分类号C02F1/46; C02F1/72; C02F101/16; C02F103/08
摘要
本发明公开了一种海水养殖废水中去除氨氮、亚硝氮和COD的装置与方法。其蓄水池顶端设有进水口，进水口与电化学反应器上端的出水口连通，蓄水池下端设有出水口，出水口通过蠕动泵与电化学反应器下端的进水口连接;电化学反应器内装有依次装有阳极、双极性电极和阴极，阳极与直流稳压电源的正极连接，阴极与直流稳压电源的负极连接。它不需要外加化学药剂，可大幅降降低处理成本;自由氯在阳极持续原位产生，提高了安全性能;处理过程清洁、快速，不会产生污泥以及二次污染;氨氮、亚硝氮和COD的去除速率快，效率高;只需要控制电流大小，易于控制;装置简单，便于操作和维修。
摘要附图
权利要求书
1.一种海水养殖废水中去除氨氮、亚硝氮和COD的装置，其特征在于：包括蓄水池(1)、蠕动泵(2)、电化学反应器(3)和直流稳压电源(4);蓄水池(1)顶端设有进水口，进水口与电化学反应器(3)上端的出水口连通，蓄水池(1)下端设有出水口，出水口通过蠕动泵(2)与电化学反应器(3)下端的进水口连接;电化学反应器内装有依次装有阳极(5)、双极性电极(7)和阴极(6)，阳极(5)与直流稳压电源(4)的正极连接，阴极(6)与直流稳压电源(4)的负极连接。
2.根据权利要求1所述的一种海水养殖废水中去除氨氮、亚硝氮和COD的装置，其特征在于：所述阳极(5)为铂电极、掺硼金刚石电极、钛镀钛镀钌铱电极、钛基镀铱电极或钛基镀铑电极;所述阴极(6)为石墨电极、钛板、掺硼金刚石电极、钛镀钛镀钌铱电极、钛基镀铱电极或钛基镀铑电极;所述双极性电极(7)为掺硼金刚石电极或钛镀钛镀钌铱电极。
3.根据权利要求1所述的一种海水养殖废水中去除氨氮、亚硝氮和COD的装置，其特征在于：所述电化学反应器(3)的阳极(5)、双极性电极(7)和阴极(6)均为尺寸相同的圆形平板电极。
4.根据权利要求1所述的一种海水养殖废水中去除氨氮、亚硝氮和COD的装置，其特征在于：所述电化学反应器(3)内部的阳极(5)和阴极(6)分别与直流稳压电源(4)的正极和负极连接，双极性电极(7)不需要用导线连接。
5.用于权利要求1所述的一种海水养殖废水中去除氨氮、亚硝氮和COD的方法，其特征在于，该方法的步骤如下：
步骤1)海水养殖废水中排出的废水收集后进入蓄水池(1);
步骤2)蓄水池(1)的出水通过蠕动泵(2)进入装有阳极(5)、双极性电极(7)和阴极(6)的电化学反应器(3)中，启动直流稳压电源(4)，进水方式从下进上出，电极的平行放置保证电极和水溶液的充分均匀的接触;
步骤3)在电化学反应器(3)里，水溶液中大量的Cl-在阳极被氧化成Cl2，生成的Cl2溶解到水溶液中生成HOCl，其中，HClO还电离产生ClO-;自由氯包括Cl2、HOCl和OCl-，作为强氧化剂将氨氮转化成氮气、亚硝氮转化成硝氮，并去除COD，即完成电化学氧化去除海水养殖废水中氨氮、亚硝氮和COD。
6.根据权利要求5所述的一种海水养殖废水中去除氨氮、亚硝氮和COD的方法，其特征在于：步骤1)中所述海水养殖废水，其中，氨氮浓度0.1-10mg/L，亚硝氮浓度0.1-80mg/L，COD为5-50mg/L。
7.根据权利要求5所述的一种海水养殖废水中去除氨氮、亚硝氮和COD的方法，其特征在于：步骤2)中所述电化学反应器(3)中循环流量为1L/min，电流密度为0.5-10mA/cm2，极板面积为10-100cm2，极板间距均为1-5cm，水力停留时间为10-40min。
说明书
海水养殖废水中去除氨氮、亚硝氮和COD的装置与方法
技术领域
本发明涉及一种水处理装置与方法，特别是涉及一种海水养殖废水中去除氨氮、亚硝氮和COD的装置与方法。
背景技术
水产养殖业在近年来得到了迅猛的发展。大量养殖废水的排放给周边环境造成的巨大的影响，水域环境的恶化，赤潮频发，生态平衡和生物多样性也遭到破坏。养殖水域的水质下降也给我国渔业经济带来了巨大损失。氨氮、亚硝氮和COD是水产养殖废水中的主要污染物，也是最难以去除的几种物质。目前专门针对水产养殖废水的技术还比较少，大都是借鉴传统污水处领的方法。对于海水体系来说，海水中的盐度效应，以及养殖废水中污染结构与常见陆源污水的差异，增加了养殖废水的处理难度。
目前对于氨氮、亚硝氮和COD的深度处理可以分为物理、化学和生物三类。其中，物理处理方法主要有过滤-吸附法、离子交换法、膜处理技术、泡沫分离技术;化学处理方法主要有絮凝沉降、氧化消毒;生物处理方法主要有硝化/反硝化、活性污泥法、生物滤池等。这几种方法在处理养殖废水时有各自的优点，但也存在一定的问题，如生物法其效用不能持久稳定，抗不良环境冲击能力差，化学法多数需要额外添加化学试剂，物理法中的膜处理存在费用高、产生浓水和膜污染等问题，离子交换和吸附法面临吸附剂再生的难题。因此，仍需要寻找一种工艺简单、处理效果好、占地面积小、可灵活操作、无二次污染和低成本的氨氮、亚硝氮和COD处理技术。
发明内容
为了解决背景技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种电化学去除海水养殖废水中氨氮、亚硝氮和COD的装置与方法。
为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案是：
一、一种海水养殖废水中去除氨氮、亚硝氮和COD的装置
本发明包括蓄水池、蠕动泵、电化学反应器和直流稳压电源;蓄水池顶端设有进水口，进水口与电化学反应器上端的出水口连通，蓄水池下端设有出水口，出水口通过蠕动泵与电化学反应器下端的进水口连接;电化学反应器内装有依次装有阳极、双极性电极和阴极，阳极与直流稳压电源的正极连接，阴极与直流稳压电源的负极连接。
所述阳极为铂电极、掺硼金刚石电极、钛镀钛镀钌铱电极、钛基镀铱电极或钛基镀铑电极;所述阴极为石墨电极、钛板、掺硼金刚石电极、钛镀钛镀钌铱电极、钛基镀铱电极或钛基镀铑电极;所述双极性电极为掺硼金刚石电极或钛镀钛镀钌铱电极。
所述电化学反应器的阳极、双极性电极和阴极均为尺寸相同的圆形平板电极。
所述电化学反应器内部的阳极和阴极分别与直流稳压电源的正极和负极连接，双极性电极不需要用导线连接。
二、一种海水养殖废水中去除氨氮、亚硝氮和COD的方法，该方法的步骤如下：
步骤1)海水养殖废水中排出的废水收集后进入蓄水池;
步骤2)蓄水池的出水通过蠕动泵进入装有阳极、双极性电极和阴极的电化学反应器中，启动直流稳压电源，进水方式从下进上出，电极的平行放置保证电极和水溶液的充分均匀的接触;
步骤3)在电化学反应器里，水溶液中大量的Cl-在阳极被氧化成Cl2，生成的Cl2溶解到水溶液中生成HOCl，其中，HClO还电离产生ClO-;自由氯包括Cl2、HOCl和OCl-，作为强氧化剂将氨氮转化成氮气、亚硝氮转化成硝氮，并去除COD，即完成电化学氧化去除海水养殖废水中氨氮、亚硝氮和COD。
步骤1)中所述海水养殖废水，其中，氨氮浓度0.1-10mg/L，亚硝氮浓度0.1-80mg/L，COD为5-50mg/L。
步骤2)中所述电化学反应器中循环流量为1L/min，电流密度为0.5-10mA/cm2，极板面积为10-100cm2，极板间距均为1-5cm，水力停留时间为10-40min。
与传统海水养殖废水处理方法相比，如过滤-吸附法、离子交换法、膜处理技术、活性污泥和生物滤池等相比，本发明的具有的有益效果是：
(1)不需要外加化学药剂，可大幅降降低处理成本;
(2)自由氯(Cl2、HClO和ClO-)在阳极持续原位产生，提高了安全性能;
(3)处理过程清洁、快速，不会产生污泥以及二次污染;
(4)氨氮、亚硝氮和COD的去除速率快，效率高;
(5)只需要控制电流大小，易于控制;
(6)装置简单，便于操作和维修。
可见，本发明是处理海水养殖废水中氨氮、亚硝氮和COD的一种高效技术，具有良好的发展前景。
