[实用新型]电化学去除废水中总氮用柱塞流隔膜电解装置

说明书

技术领域

本实用新型属于废水处理技术领域，具体涉及一种节能、高效、环保的去除废水中总氮的电化学去除废水中总氮用柱塞流隔膜电解装置。

背景技术

《国家环境保护“十三五”规划纲要》明确指出，除继续对废水中COD和氨氮这2种常规污染物实行总量控制外，将新增总氮控制。因此，有效去除总氮的减排技术成为当前的形势需求。

氮是导致水体富营养化的一个主要因子。工业废水经一级预处理、二级生化处理后，外排废水仍含有数量不少的氮，主要包括硝态氮和亚硝态氮，以及少量氨氮和微量有机氮，统称为总氮（TN），其浓度采用碱性过硫酸钾紫外分光光度法测定。

近年来，我国在废水深度处理方面做了大量的研究和应用实践，如生物滤池、膜过滤、高级氧化等，主要针对生化尾水中COD、色度、氨氮等因子处理。关于总氮（TN）去除，常规技术是生物硝化反硝化工艺，通过向二级生化出水补加碳源（甲醇），实施反硝化脱氮过程。这个工艺能有效去除硝态氮和亚硝态氮，但对氨氮和有机氮效果不好，且耗时长，需要投加额外碳源。

电化学技术因其环境友好性而成为国内外研究热点。电化学处理废水过程中，氨氮和有机氮（包括其他有机污染物）在阳极失电子发生氧化反应，转化为氮气；硝态氮和亚硝态氮在阴极得电子发生还原，转化为氮气，从而实现了废水中总氮及其他污染物有效去除。

实用新型内容

针对现有技术中存在的上述问题，本实用新型的目的是提供一种节能、高效、环保的去除废水中总氮的电化学去除废水中总氮用柱塞流隔膜电解装置，该方法可以去除废水中总氮的电化学技术，实现总氮等污染物的高效去除，满足工业废水深度处理的要求。

所述的电化学去除废水中总氮用柱塞流隔膜电解装置，包括柱塞流隔膜电解装置本体，其特征在于柱塞流隔膜电解装置本体内设有若干个反应单元，每个反应单元内设有阳极和阴极，阳极和阴极之间设有隔膜，隔膜将每个反应单元分隔成阳极室和阴极室，电解装置的第一个阴极室设有进水口，最后一个阳极室设有出水口，相邻两个反应单元的阴极面和阳极面复合成复合电极。

所述的电化学去除废水中总氮用柱塞流隔膜电解装置，其特征在于复合电极包括钛基氧化铅的阳极面和钛板电阴极面，隔膜与复合电极的间距为5~15mm。

所述的电化学去除废水中总氮用柱塞流隔膜电解装置，其特征在于电解装置为柱塞流隔膜电氧化装置，其复合电极与隔膜之间设有导流板，废水沿导流板呈柱塞流模式流经各阴极室和阳极室。

所述的电化学去除废水中总氮用柱塞流隔膜电解装置，其特征在于所述导流板依次竖向交替设置在各个反应单元的电解槽体的顶面与底面内侧，且呈之字形排列，相邻导流板的间距为10~100mm。

所述的电化学去除废水中总氮用柱塞流隔膜电解装置，其特征在于若干个反应单元之间串联连接，第一个反应单元的阳极和最后一个反应单元的阴极作为端电极分别连接脉冲直流稳流电源的正负极。

本实用新型废水处理工作原理是：

阳极室：阳极水解产生具有强氧化性的·OH，氧化电位高达2.80V，与污染物发生氧化反应，其反应方程式如下：

H₂O → ·OH + ·H

·OH可将氨氮（NH₃与NH₄⁺）氧化为氮气，将有机污染物（R）多级氧化为CO₂和H₂O，其反应方程式如下：

2NH₃ +6·OH → N₂ + 6H₂O

R+·OH → CO₂ + H₂O + inorganic ions；

阴极室：阴极产生具有还原性的·H，与硝态氮和亚硝态氮等发生还原反应，，其反应方程式如下：

2NO₂^- + 8·H → N₂ + 4H₂O

2NO₃^- + 12·H → N₂ + 6H₂O

当系统中存在氯离子时，阳极室会产生活性氯（以HClO为例），也具有强氧化性，能够去除氨氮和有机氮等污染物，其反应方程式如下：