一種三維電極電解處理高濃度氨氮廢水的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于廢水處理領(lǐng)域，具體涉及一種利用三維電極電解處理高濃度氨氮廢水的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]氨氮是水體中的營養(yǎng)素，可導(dǎo)致水體富營養(yǎng)化，使水草和藍(lán)藻等水生植物大量繁殖，過量消耗水中的溶解氧，迫使魚類等水生生物因缺氧而死亡，而且氨氮廢水對魚類及某些水生生物也有毒害作用。另外，當(dāng)含少量氨氮的污水回用于工業(yè)中時，對某些金屬，特別是銅具有腐蝕作用，還可以促進(jìn)輸水管道和用水設(shè)備中微生物的繁殖，形成生物垢，堵塞管道和設(shè)備。氨氮廢水來源廣泛、排放量之大，其治理已成為制約行業(yè)發(fā)展的重要因素。
[0003]目前處理高濃度氨氮廢水的方法有:化學(xué)沉淀法、吹脫法、折點(diǎn)加氯法、催化氧化法、生物法等?；瘜W(xué)沉淀法去除效果好同時可形成復(fù)合肥料磷酸銨鎂，但處理成本偏高，容易造成余磷二次污染；吹脫法是目前常用的物化脫氮技術(shù)，但存在吹脫塔經(jīng)常結(jié)垢，低溫時氨氮去除效率低，吹脫氣體的二次污染等問題；折點(diǎn)加氯法脫氮效率高，但副產(chǎn)物氯胺和氯代有機(jī)物容易造成二次污染；催化氧化法凈化效率高，但催化劑易流失，設(shè)備容易腐蝕；傳統(tǒng)生物法只適合于處理低濃度氨氮廢水，在處理高濃度氨氮廢水前必須進(jìn)行預(yù)處理。

【發(fā)明內(nèi)容】

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[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有處理高濃度氨氮廢水技術(shù)的不足，達(dá)到簡便、高效、快速降解高濃度氨氮的目的，提供一種利用三維電極電解處理高濃度氨氮廢水的方法，以實(shí)現(xiàn)出水達(dá)到國家一級排放標(biāo)準(zhǔn)。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案予以解決:
[0006]一種三維電極電解處理高濃度氨氮廢水的方法，其特征在于包括以下步驟:
[0007]I)三維電極電解反應(yīng)處理:將高濃度氨氮廢水用三維電極電解裝置進(jìn)行處理，所述三維電極電解裝置中，所用粒子電極為填充在陰陽極板之間的以鐵基催化劑制成的粒子顆粒，電流密度為20?90A/m2，電解時間為30?120min ;其中所述三維電極陽極板為鍍鈦鋼板，陰極板為鋼板；粒子電極的粒子顆粒的鐵碳比例為I?6，優(yōu)選尺寸為0.5?3cm，填充量為70?80% ；
[0008]2)絮凝反應(yīng)處理:三維電極電解反應(yīng)處理出水進(jìn)入絮凝反應(yīng)池，進(jìn)行加藥絮凝反應(yīng)處理，投加氫氧化鈉，調(diào)整廢水的pH至8?9，反應(yīng)處理時間為10?30分鐘；
[0009]3)沉淀反應(yīng)處理:絮凝后出水進(jìn)入豎流反應(yīng)沉淀池中進(jìn)行沉淀處理，沉淀反應(yīng)時間為60?180分鐘；
[0010]4)清水池處理:豎流反應(yīng)沉淀池出水進(jìn)入清水池，儲存并排放。
[0011]在上述技術(shù)方案中，優(yōu)選步驟I)所述待處理高濃度氨氮廢水的NH3-N 2000?3000mg/L，pH〈l ；
[0012]步驟I)所述經(jīng)三維電極電解處理后的廢水的NH3-N 50?70mg/L，pH為4?5 ;
[0013]步驟2)所述經(jīng)絮凝處理后的廢水的NH3-N 20?30mg/L，pH為8?9.5 ;
[0014]步驟3)所述經(jīng)沉淀處理后的廢水的NH3-N〈15mg/L，pH為8?9.5。
[0015]本發(fā)明的原理:目前三維電極法對有機(jī)物的降解機(jī)理有4種不同的觀點(diǎn):1.三維電極電解過程中產(chǎn)生氧化性極強(qiáng)的.0H和H2O2，使有機(jī)物氧化分解；2.三維電極電解過程中同時形成氧化性極強(qiáng)的O3，所起作用使有機(jī)物氧化分解；3.部分有機(jī)物在三維電極陽極上被直接氧化；4.以上3種效應(yīng)兼而有之，但對每種效應(yīng)在有機(jī)物降解中所起作用大小尚未明確。此外，也有觀點(diǎn)認(rèn)為在有氯離子存在時，去除氧化物的主要物質(zhì)為三維電解產(chǎn)生的次氯酸根。
[0016]本發(fā)明方法相對于現(xiàn)有技術(shù)具有如下優(yōu)點(diǎn):
[0017](I)本發(fā)明方法采用的三維電極電解裝置中，填充粒子在高梯度的電場作用下被感應(yīng)成為極性粒子，即在粒子一端發(fā)生陽極反應(yīng)，另一端發(fā)生陰極反應(yīng)，而整個粒子形成一個立體的電極，粒子與粒子之間構(gòu)成無數(shù)個微電解池，催化生成能破壞污染物結(jié)構(gòu)的自由基.0Η。同時，在反應(yīng)器的電催化反應(yīng)中，通過電解產(chǎn)生的O2和外界提供的O2在三維電極陰極上還原產(chǎn)生&02。此外當(dāng)廢水中氯離子含量較高時，三維電解會產(chǎn)生大量的次氯酸根。這些物質(zhì)均具有強(qiáng)氧化性，對氨氮具有較高的去除作用。
[0018](2)相較于傳統(tǒng)的二維電解，本發(fā)明方法采用高效鐵基催化劑，大幅提高了 NH3-N的去除率。此外，本發(fā)明方法克服了傳統(tǒng)二維電解有效面積小、電流效率低的缺陷，具有更大的比表面積、更優(yōu)的傳質(zhì)速率、氧化降解能力，能高效、快速降解高濃度氨氮。
[0019](3)由于廢水pH值低，若采用其他處理方法，需首先調(diào)節(jié)廢水pH值，而本發(fā)明無需調(diào)節(jié)PH值，且后處理簡單。簡化了處理流程，降低了處理成本。
[0020](4)本發(fā)明方法采用三維電極電解裝置設(shè)備，整套工藝設(shè)備相對較為簡單、緊湊，占地面積少、污泥量小，粒子電極長時間不需再生處理，操作費(fèi)用低，易于控制，便于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。
【附圖說明】
[0021]圖1是本發(fā)明一種三維電極電解處理高濃度氨氮廢水的方法的工藝流程圖。
[0022]其中圖中I為三維電極電解裝置，2為絮凝反應(yīng)池，3為豎流反應(yīng)沉淀池，4為清水池。
【具體實(shí)施方式】
[0023]下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。
[0024]實(shí)施例1
[0025]將某高氨氮廢水，采用本發(fā)明一種三維電極電解處理高濃度氨氮廢水的方法。NH3-N 2000?3000mg/L，pH為0.82。首先進(jìn)行三維電極電解處理，陽極為鍍鈦鋼板，陰極為鋼板，粒子電極顆粒為鐵基催化劑，尺寸為2.0cm，填充量為75%，反應(yīng)2h，此時，經(jīng)過三維電極電解處理后的廢水NH3-N 51mg/L，pH為4.5。經(jīng)過三維電極電解處理后的廢水進(jìn)行絮凝反應(yīng)，投加氫氧化鈉調(diào)整廢水的pH為9，反應(yīng)15分鐘，此時，經(jīng)過絮凝處理后的廢水NH3-N25mg/Lo經(jīng)過絮凝反應(yīng)加藥后的廢水進(jìn)入豎流反應(yīng)沉淀池進(jìn)行沉淀，沉淀時間60分鐘，經(jīng)過豎流反應(yīng)沉淀池后的廢水NH3-N10mg/L，pH為9，達(dá)到一級排放標(biāo)準(zhǔn)。
[0026]實(shí)施例2
[0027]將某高氨氮廢水，采用本發(fā)明一種三維電極電解處理高濃度氨氮廢水的方法。NH3-N 2000?3000mg/L，pH為0.65。首先進(jìn)行三維電極電解處理，陽極為鍍鈦鋼板，陰極為鋼板，粒子電極顆粒為鐵基催化劑，尺寸為2.0cm，填充量為75%，反應(yīng)2h，此時，經(jīng)過三維電極電解處理后的廢水NH3-N 51mg/L，pHS4.8。經(jīng)過三維電極電解處理后的廢水進(jìn)行絮凝反應(yīng)，投加氫氧化鈉調(diào)整廢水的pH為9，反應(yīng)15分鐘，此時，經(jīng)過絮凝處理后的廢水NH3-N20mg/Lo經(jīng)過絮凝反應(yīng)加藥后的廢水進(jìn)入豎流反應(yīng)沉淀池進(jìn)行沉淀，沉淀時間60分鐘，經(jīng)過豎流反應(yīng)沉淀池后的廢水NH3-N8mg/L，pH為9，達(dá)到一級排放標(biāo)準(zhǔn)。
[0028]實(shí)施例3
[0029]將某高氨氮廢水，采用本發(fā)明一種三維電解處理高濃度氨氮廢水的方法。NH3-N2000?3000mg/L，pH為0.78。首先進(jìn)行三維電極電解處理，陽極為鍍鈦鋼板，陰極為鋼板，粒子電極顆粒為鐵基催化劑，尺寸為2.0cm，填充量為75%，反應(yīng)2h，此時，經(jīng)過三維電極電解處理后的廢水NH3-N 51mg/L，pH為5.2。經(jīng)過三維電極電解處理后的廢水進(jìn)行絮凝反應(yīng)，投加氫氧化鈉調(diào)整廢水的PH為9，反應(yīng)15分鐘，此時，經(jīng)過絮凝處理后的廢水NH3-N 2Img/Lo經(jīng)過絮凝反應(yīng)加藥后的廢水進(jìn)入豎流反應(yīng)沉淀池進(jìn)行沉淀，沉淀時間60分鐘，經(jīng)過豎流反應(yīng)沉淀池后的廢水NH3-N12mg/L，pH為9，達(dá)到一級排放標(biāo)準(zhǔn)。
[0030]實(shí)施例4
[0031]將某高氨氮廢水，采用本發(fā)明一種三維電解處理高濃度氨氮廢水的方法。NH3-N2000?3000mg/L，pH為0.66。首先進(jìn)行三維電極電解處理，陽極為鍍鈦鋼板，陰極為鋼板，離子電極顆粒為鐵基催化劑，尺寸為2.0cm，填充量為75%，反應(yīng)2h，此時，經(jīng)過三維電極電解處理后的廢水NH3-N 51mg/L，pHS5.6。經(jīng)過三維電極電解處理后的廢水進(jìn)行絮凝反應(yīng)，投加氫氧化鈉調(diào)整廢水的PH為9，反應(yīng)15分鐘，此時，經(jīng)過絮凝處理后的廢水NH3-N 23mg/Lo經(jīng)過絮凝反應(yīng)加藥后的廢水進(jìn)入豎流反應(yīng)沉淀池進(jìn)行沉淀，沉淀時間60分鐘，經(jīng)過豎流反應(yīng)沉淀池后的廢水NH3-N9mg/L，pH為9，達(dá)到一級排放標(biāo)準(zhǔn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種三維電極電解處理高濃度氨氮廢水的方法，其特征在于包括以下操作步驟: 1)三維電極電解反應(yīng)處理:將高濃度氨氮廢水用三維電極電解裝置進(jìn)行處理，所述三維電極電解裝置中，所用粒子電極為填充在陰陽極板之間的以鐵基催化劑制成的粒子顆粒，電流密度為20?90A/m2，電解時間為30?120min ； 其中所述三維電解極板陽極為鍍鈦鋼板，陰極為鋼板；粒子電極的粒子顆粒鐵碳比例為I?6 ; 2)絮凝反應(yīng)處理:三維電極電解反應(yīng)處理出水進(jìn)入絮凝反應(yīng)池，進(jìn)行加藥絮凝反應(yīng)處理，投加氫氧化鈉，調(diào)整廢水的pH 8?9，反應(yīng)處理時間為10?30分鐘； 3)沉淀反應(yīng)處理:絮凝反應(yīng)后出水進(jìn)入豎流反應(yīng)沉淀池中進(jìn)行沉淀處理，沉淀反應(yīng)時間為60?180分鐘； 4)清水池處理:豎流反應(yīng)沉淀池出水進(jìn)入清水池，儲存并排放。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種三維電極電解處理高濃度氨氮廢水的方法，其特征在于:所述粒子電極的粒子顆粒尺寸為0.5?3cm，填充量為70?80%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種三維電極電解處理高濃度氨氮廢水的方法，其特征在于:步驟I)所述待處理高濃度氨氮廢水的NH3-N 2000?3000mg/L，pH〈l ； 步驟I)所述經(jīng)三維電極電解處理后的廢水的NH3-N 50?70mg/L，pH為4?5 ; 步驟2)所述經(jīng)絮凝處理后的廢水的NH3-N 20?30mg/L，pH為8?9.5 ; 步驟3)所述經(jīng)沉淀處理后的廢水的NH3-N〈15mg/L，pH為8?9.5。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種三維電極電解處理高濃度氨氮廢水的方法，該方法包括步驟：(1)將高濃度氨氮廢水用三維電極電解裝置進(jìn)行處理；(2)經(jīng)過三維電極電解裝置處理的出水進(jìn)入絮凝反應(yīng)池進(jìn)行加藥絮凝反應(yīng)處理，投加氫氧化鈉，調(diào)整廢水的pH為8～9，反應(yīng)處理時間為10～30分鐘。(3)經(jīng)過絮凝反應(yīng)處理后的出水進(jìn)入豎流反應(yīng)沉淀池中進(jìn)行沉淀處理，沉淀反應(yīng)時間為60～180分鐘。(4)經(jīng)過沉淀處理后的出水進(jìn)入清水池。本發(fā)明方法利用三維電極電解電流效率高、電極比表面積大、氧化降解能力強(qiáng)等特性，達(dá)到簡便、高效、快速降解高濃度氨氮的目的，使廢水達(dá)標(biāo)排放。
【IPC分類】C02F9-06
【公開號】CN104787937
【申請?zhí)枴緾N201510130160
【發(fā)明人】鄭貝貝, 霍瑩, 付連超, 楊勇, 張瑩
【申請人】中國海洋石油總公司, 中海油天津化工研究設(shè)計(jì)院, 中海油能源發(fā)展股份有限公司
【公開日】2015年7月22日
【申請日】2015年3月24日