[发明专利]一种电化学鸟粪石结晶回收污水氮磷的方法

权利要求书

1.一种电化学鸟粪石结晶回收污水氮磷的方法，其特征在于，方法思路为：双室电解池在运行过程中，阳极液pH下降，阴极液pH上升，阴、阳极室的pH梯度增大，导致过电势高和电子利用率低；

选用镁质矿物在双室电解池阳极室内电解液中酸解，阻止阳极液酸化，稳定阳极液pH；同时，利用镁质矿物释放出的镁离子在电场力驱动下通过阳离子交换膜向阴极迁移，与阴极室内含氮磷污水中的铵根和磷酸根在碱性条件下发生结晶反应，形成鸟粪石沉淀，并稳定阴极液pH；

采用双室电解池，用阳离子交换膜将阳极室和阴极室分隔开，阳极室投加阳极液和镁质矿物，阴极室投含氮磷污水，外接直流电源和电阻；工作过程为：电解系统通入直流电，阳极电极将H₂O分解成O₂和H⁺并释放出电子，电子经外电路到达阴极，H⁺与阳极室中的镁质矿物反应生成Mg²⁺；电场力驱动Mg²⁺通过阳离子交换膜从阳极室迁移至阴极室；阴极电极利用得到的电子将H₂O分解成H₂和OH^-，阴极室中污水的pH因OH^-生成而得到提升，源自镁质矿物的Mg²⁺与污水中的NH₄⁺和PO₄^3-在碱性条件下反应形成鸟粪石晶体。

2.如权利要求1所述的一种电化学鸟粪石结晶回收污水氮磷的方法，其特征在于，所述投加于阳极室中的阳极液由洁净水和少量不含氯离子、钙离子的电解质配制而成，洁净水为去离子水、蒸馏水或自来水，所述电解质为硫酸镁、硫酸铵、硝酸钠或硝酸钾。

3.如权利要求1所述的一种电化学鸟粪石结晶回收污水氮磷的方法，其特征在于，所述投加于阳极室中的镁质矿物为自然界中含镁矿物，选自方镁石、水镁石、菱镁石、蛇纹石。

4.如权利要求3所述的一种电化学鸟粪石结晶回收污水氮磷的方法，其特征在于，含镁矿物粒径为30-600目。

5.如权利要求1所述的一种电化学鸟粪石结晶回收污水氮磷的方法，其特征在于，所述含氮磷污水为含较高氮磷浓度的污水，选自污泥消化液、餐厨垃圾发酵液、污泥和餐厨垃圾共发酵液、养殖废水沼液、垃圾渗滤液、尿液。

6.如权利要求1所述的一种电化学鸟粪石结晶回收污水氮磷的方法，其特征在于，所述双室电解池阳极电极为析氧电位低、耐酸腐蚀、尺寸稳定的电极，选自氧化铱氧化钌涂层钛电极、玻璃碳电极、碳棒电极。

7.如权利要求1所述的一种电化学鸟粪石结晶回收污水氮磷的方法，其特征在于，所述双室电解池阴极电极析氢电位低、耐碱腐蚀的电极，选自不锈钢网、石墨烯修饰电极、钯修饰电极、铂修饰电极。

8.如权利要求1所述的一种电化学鸟粪石结晶回收污水氮磷的方法，其特征在于，所述双室电解池阳极液通过回流泵进行内循环，减小浓差极化影响，加速Mg²⁺从镁质矿物溶出和Mg²⁺迁移至阴极室。

9.如权利要求1所述的一种电化学鸟粪石结晶回收污水氮磷的方法，其特征在于，上述双室电解池阴极液通过回流泵与含氮磷污水原水进行外循环，控制pH8-10在鸟粪石结晶范围，促进鸟粪石晶体形成和长大。