[发明专利]一种电化学同步脱氮除磷装置及城市污水处理方法

说明书

技术领域

本发明属于污水处理技术领域，具体是一种电化学同步脱氮除磷装置及城市污水处理方法。

背景技术

目前，传统的污水处理工艺能有效地处理污水中的有机物，对氮、磷等营养性物质的处理效果较差。大量的氮、磷被排出，从而造成水体的富营养化。目前得到应用的污水脱氮除磷技术以生物法和化学沉淀法为主，但是这些技术在实际运行过程中也存在一些缺点，如会产生大量难以处置的污泥、生物处理过程的稳定性较差，常规的反硝化过程需要添加碳源，运行管理较麻烦等问题。如何研究一种城市污水同步脱氮除磷处理工艺，使其工艺简单，处理效果好，同时能耗与运行费用较低，使用寿命较长，维修方便，是目前急需解决的技术难题。

电化学是一种有效的污水处理方法。关于电化学用在污水脱氮除磷的研究中也有相关报道。通常所说的电化学脱氮技术是指利用电化学氧化去除水中的氨氮和电化学还原去除污水中的硝酸盐、亚硝酸盐等无机氮。通常水中的磷以无机态形式存在为主，采用电絮凝技术除磷时，其原理是利用铁、铝等阳极材料在电解时产生的金属阳离子或其水合物与水中的磷酸盐形成沉淀去除污水中的磷。

单独采用化学脱氮或者除磷研究较多，但是结合电化学脱氮与电絮凝除磷技术同时用于污水脱氮除磷的研究目前较少。Ikematsu等人开展了利用PtIr/Fe/PtIr电极同时对源分离尿液进行脱氮除磷的研究，在电化学氧化脱氮时将铁电极作为阳极，而在电絮凝除磷时将铁电极转换为阴极，需要频繁进行电极正负极的更换，操作麻烦，电流效率低；Feng等人将使用直流电源的铁电极电絮凝工艺和使用脉冲电源的Ti/RuO2电极电化学氧化工艺组合，利用此工艺对污水进行处理，结果发现对生活污水中的总氮、总磷、氨氮和COD的去除率几乎均达到90%。中国专利CN103130308B公开了一种电化学废水处理系统及应用其进行废水处理的方法，主要是利用电絮凝技术对废水进行处理，废水处理系统设备结构复杂，操作不方便，运行成本高。中国专利CN102718382B公开了一种电化学直接氧化污泥的处理工艺，采用了两级电化学直接氧化技术对含水率99.6％的污泥进行氧化分解处理，使剩余污泥减量达到95％以上，可广泛用于城市生活污水处理厂、城市综合污水处理厂、城市化工污水处理厂的污泥处理与处置。中国专利CN102010091B公开了一种污水深度处理方法，将污水通过三段不同电极组成的电解池，通过调整电流密度、停留时间形成三段可选择性污水处理工艺，通过对城市污水的深度处理，污水指标化学需氧量、硝酸盐氮、氨氮、总磷的去除率分别达到了79.96%、92.41%、83.93%和95.83%，但工艺复杂，操作不方便，并且污水指标去除率不是很理想。上述工艺将电絮凝与电氧化水处理技术分开，电絮凝过程中产生的絮体需进行及时沉淀处理，否则会影响电氧化的处理效率；同时整体工艺流程较长，电流效率较低。

因此，将电絮凝与电氧化水处理技术有机结合，在同一电解池中实现城市污水的同步脱氮除磷是本领域技术人员的长期追求。

发明内容

本发明所解决的技术问题是针对城市污水中脱氮除磷的技术需求，克服现有电化学方法脱氮除磷技术在城市污水处理中存在的不足，提供一种处理效果好、能耗与运行费用较低、工艺简单、操作方便的城市污水电化学同步脱氮除磷装置及污水处理方法。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明的技术原理如图1所示：将电化学水处理技术中所常用的形稳电极、铁电极、铝电极、镁电极与铜修饰不锈钢电极组合，在同一电解池中进行城市污水的脱氮除磷处理。利用形稳阳极电氧化产生活性氯，活性氯可以将水中的氨氮有效去除；同时利用铁电极电感应产生铁离子，水解产生铁氧化物，有效去除水中的磷类污染物；利用用镁电极，电解产生的镁离子，与氨氮生成鸟粪石类，有效去除氨氮类污染物；利用阴极的铜修饰的不锈钢电极可将硝酸盐或亚硝酸盐氮还原为氮气。

本发明首要目的是提供一种城市污水电化学同步脱氮除磷装置。

所述装置如图2所示，包括电解池1、直流电源10和污水箱9；

所述电解池1设置锥形底2，便于絮凝和氧化沉淀收集；所述锥形底2底部与三通阀3焊接，所述三通阀3分别与排污管4和出水管5活动连接；

所述锥形底2以上的电解池1侧壁设置进水口，所述进水口与进水管6固定焊接，所述进水管6上设置流量计7，所述流量计7与污水泵8出口通过进水管6活动连接，所述污水泵8进口通过水管与污水箱9出水口阀门21活动连接；