[实用新型]一种铁碳氧阴极除磷装置

说明书

技术领域

    本实用新型涉及污水处理领域，特别涉及一种铁碳氧阴极除磷装置。

背景技术

磷超标是造成江河湖海富营养化的主要原因之一。在生物脱氮除磷的过程中，硝化菌与聚磷菌之间存在污泥龄、碳源及硝酸盐三组矛盾关系，使运行条件不易控制，出水TP难以达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）中的一级A标准。随着对于除磷要求的提高，通常增加物理化学方法强化除磷。

废水经二级生化处理后，有机磷和聚合磷酸盐已转化为溶解态的正磷酸盐。目前，常用石灰凝聚沉淀法、投加絮凝剂法等物理化学方法强化除磷。石灰凝聚沉淀法、投加絮凝剂法（投加铁盐、铝盐混凝剂）虽然具有良好的处理效果，但存在投药量大、运行费用高、劳动强度大、富磷化学污泥的处理与处置问题。文献查阅得知，电化学方法运行于污水除磷已早有报道，但能耗高、电极腐蚀快制约了其工业化应用。

为克服现有物理化学除磷技术的不足，提供一种有效、经济、易操作的除磷工艺迫在眉睫。

铁碳氧阴极是集氧化还原、絮凝沉淀于一体的水处理工艺，其利用吸氧腐蚀原理，通过对铁碳填料进行曝气发生吸氧腐蚀，阳极缓慢释放新生态Fe²⁺，阴极产生大量新生态的[H]和[O]，其电化学反应如下：

        阳极：           Fe²⁺-2e→Fe²⁺       E(Fe/ Fe²⁺)=0.44V

阴极（有氧）：O₂+4H⁺+4e→2H₂O   E(O₂)=1.23V

                              O₂+2H₂O +4e→4OH-  E(O₂/OH^-)=0.41V

曝气使Fe²⁺转化成Fe³⁺，二价和三价铁离子是良好的絮凝剂。铁碳氧阴极工艺不需要投加药剂，且通过电化学腐蚀源源不断地供给新生态二价和三价铁离子，生成Fe(OH)₂和Fe(OH)₃的吸附-絮凝活性比一般药剂水解得到的Fe(OH)₃吸附能力强，铁离子利用率高，使化学污泥量骤减，因此既节省运行费用，又节省基建费用。铁碳氧阴极应用于印染废水脱色、提高生化性等方面已有报道，而尚未见应用于强化除磷工艺中。

发明内容

针对上述问题，本实用新型的目的在于克服现有技术不足，提供一种具有铁离子利用率高，构筑占地小、运行成本低、化学污泥减量化的铁碳氧阴极除磷装置。

为达到上述目的，本实用新型所提出的技术方案为：一种铁碳氧阴极除磷装置，其特征在于：包括铁碳氧阴极罐、砂滤池、曝气系统，所述的铁碳氧阴极罐内置有铁碳填料，所述的铁碳氧阴极罐顶部设有进水管、底部设有出水管，所述的出水管与砂滤池相连，所述的曝气系统包括曝气装置、曝气管，所述的曝气管上设有曝气孔，曝气管设于铁碳氧阴极罐底部。

进一步，所述的铁碳氧阴极罐底部设有一支撑板，所述的铁碳填料置于支撑板上。

优选的，所述的支撑板采用不锈钢板，板上均匀布置直径为5mm的孔，支撑板穿孔率4-5%。

进一步，所述的铁碳氧阴极罐可采用钢筋混凝土或不锈钢制作，罐内壁涂覆有防腐膜。

进一步，所述的铁碳填料优选椭圆形，大小优选1cm*3cm，比重1000kg/m³，比表面积1.2m²/g，填充空隙率65%，铁精粉与精焦煤的质量比为3:1，以1050℃烧结而成。

进一步，所述的曝气装置为空气压缩机。

进一步，所述的曝气孔直径范围优选2-3mm的微孔，通过曝气增加吸氧腐蚀释铁速率，曝气使Fe²⁺转化成Fe³⁺增强了磷酸根的去除率，同时曝气增加溶液的扰动，减少铁碳填料的钝化。

进一步，所述的砂滤池内填充有天然锰砂滤料。

优选的，所述的天然锰砂滤料孔径范围为0.5-1.5mm。