[发明专利]一种三维电极电解处理高浓度氨氮废水的方法

说明书

技术领域

本发明属于废水处理领域，具体涉及一种利用三维电极电解处理高浓度氨氮废水的方法。

背景技术

氨氮是水体中的营养素，可导致水体富营养化，使水草和蓝藻等水生植物大量繁殖，过量消耗水中的溶解氧，迫使鱼类等水生生物因缺氧而死亡，而且氨氮废水对鱼类及某些水生生物也有毒害作用。另外，当含少量氨氮的污水回用于工业中时，对某些金属，特别是铜具有腐蚀作用，还可以促进输水管道和用水设备中微生物的繁殖，形成生物垢，堵塞管道和设备。氨氮废水来源广泛、排放量之大，其治理已成为制约行业发展的重要因素。

目前处理高浓度氨氮废水的方法有：化学沉淀法、吹脱法、折点加氯法、催化氧化法、生物法等。化学沉淀法去除效果好同时可形成复合肥料磷酸铵镁，但处理成本偏高，容易造成余磷二次污染；吹脱法是目前常用的物化脱氮技术，但存在吹脱塔经常结垢，低温时氨氮去除效率低，吹脱气体的二次污染等问题；折点加氯法脱氮效率高，但副产物氯胺和氯代有机物容易造成二次污染；催化氧化法净化效率高，但催化剂易流失，设备容易腐蚀；传统生物法只适合于处理低浓度氨氮废水，在处理高浓度氨氮废水前必须进行预处理。

发明内容：

本发明所要解决的技术问题是克服现有处理高浓度氨氮废水技术的不足，达到简便、高效、快速降解高浓度氨氮的目的，提供一种利用三维电极电解处理高浓度氨氮废水的方法，以实现出水达到国家一级排放标准。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案予以解决：

一种三维电极电解处理高浓度氨氮废水的方法，其特征在于包括以下步骤：

1)三维电极电解反应处理：将高浓度氨氮废水用三维电极电解装置进行处理，所述三维电极电解装置中，所用粒子电极为填充在阴阳极板之间的以铁基催化剂制成的粒子颗粒，电流密度为20～90A/m²，电解时间为30～120min；其中所述三维电极阳极板为镀钛钢板，阴极板为钢板；粒子电极的粒子颗粒的铁碳比例为1～6，优选尺寸为0.5～3cm，填充量为70～80％；

2)絮凝反应处理：三维电极电解反应处理出水进入絮凝反应池，进行加药絮凝反应处理，投加氢氧化钠，调整废水的pH至8～9，反应处理时间为10～30分钟；

3)沉淀反应处理：絮凝后出水进入竖流反应沉淀池中进行沉淀处理，沉淀反应时间为60～180分钟；

4)清水池处理：竖流反应沉淀池出水进入清水池，储存并排放。

在上述技术方案中,优选步骤1)所述待处理高浓度氨氮废水的NH₃-N 2000～3000mg/L，pH<1；

步骤1)所述经三维电极电解处理后的废水的NH₃-N 50～70mg/L，pH为4～5；

步骤2)所述经絮凝处理后的废水的NH₃-N 20～30mg/L，pH为8～9.5；

步骤3)所述经沉淀处理后的废水的NH₃-N<15mg/L，pH为8～9.5。

本发明的原理：目前三维电极法对有机物的降解机理有4种不同的观点：1.三维电极电解过程中产生氧化性极强的·OH和H₂O₂，使有机物氧化分解；2.三维电极电解过程中同时形成氧化性极强的O₃，所起作用使有机物氧化分解；3.部分有机物在三维电极阳极上被直接氧化；4.以上3种效应兼而有之，但对每种效应在有机物降解中所起作用大小尚未明确。此外，也有观点认为在有氯离子存在时，去除氧化物的主要物质为三维电解产生的次氯酸根。

本发明方法相对于现有技术具有如下优点：

(1)本发明方法采用的三维电极电解装置中，填充粒子在高梯度的电场作用下被感应成为极性粒子，即在粒子一端发生阳极反应，另一端发生阴极反应，而整个粒子形成一个立体的电极，粒子与粒子之间构成无数个微电解池，催化生成能破坏污染物结构的自由基·OH。同时，在反应器的电催化反应中，通过电解产生的O₂和外界提供的O₂在三维电极阴极上还原产生H₂O₂。此外当废水中氯离子含量较高时，三维电解会产生大量的次氯酸根。这些物质均具有强氧化性，对氨氮具有较高的去除作用。