[发明专利]用于污水处理厂尾水中硝态氮去除的颗粒电极及其制备方法

说明书

本发明涉及一种用于污水处理厂尾水中硝态氮去除的颗粒电极及其制备方法。本发明的颗粒电极包括活性炭粉末、导电性乙炔黑和金属钴，其中，活性炭粉:乙炔黑:金属钴的质量比为65:32:3‑90:4:6。通过在负载金属钴的活性炭粉末中加入导电性乙炔黑，降低了硝态氮去除的能耗，实现了硝态氮的高效去除。本发明的颗粒电极主体材料活性炭粉和乙炔黑价廉易得，使得该颗粒电极有工程实际应用的可行性。本发明为污水中硝态氮的去除提供了一种新颖有效的方法。

技术领域

本发明涉及污水处理领域，具体地，本发明涉及污水处理厂尾水深度处理中硝态氮去除的颗粒电极及其制备方法。

背景技术

近些年来，硝态氮污染产生的危害问题越来越受到人们的关注。硝态氮本身对人体不具毒性，但经人体摄入后会在体内转化为亚硝酸根离子，亚硝酸根可生成强致癌性物质亚硝胺，诱发消化系统和血液系统的疾病。硝态氮还可导致水体中营养盐浓度的升高，引发水体富营养化，导致藻类水华爆发，从而破坏水生态系统。

城镇污水经过污水处理厂的处理后，排水中氮的形态以硝态氮为主，按城镇污水处理厂污染物排放标准(GB18918-2002)要求，排水中的总氮浓度约在15-20mg/L间。目前，对于污水处理厂尾水中脱氮的深度处理，主要有生物脱氮法、离子交换法和膜处理法。但经生物方法处理后，硝态氮仍较难降低至10mg/L以下，以达到国家规定的集中式生活饮用水地表水源地标准(GB3838-2002)中的要求，更难降低至2mg/L(V类水)以下，以达到地表水环境质量标准(GB3838-2002)中湖泊、水库对总氮的要求。而采用其他物化方法处理，又存在浓盐水中氮的去除问题。

电化学还原脱氮是一个非常有效的技术，硝态氮在阴极得电子被还原成氮气、氨氮或氧化亚氮而达到硝酸盐氮的去除。粒子电极法是指在阴阳极板电极体系中，加入了颗粒状电极的电化学反应体系，由于每个粒子都成为独立的电极即第三极，使反应活性位点大大增加，能够使污染物质得到更有效的去除。中国专利文献《一种去除水中硝态氮的水处理装置，CN201420480291.4》制备出由活性炭与泡沫金属铜组成的粒子电极，用于自来水厂及船舶处理生活污水中硝酸盐氮的去除；在中国专利文献《一种Zn/Cu/Ti多金属纳米电极高效去除地下水中硝酸盐的方法，CN201610211488.1》中，使用Ti纳米电极为基底制作了Zn/Cu/Ti多金属纳米电极用于硝酸盐去除；中国专利文献《一种Ti-石墨烯电极高效去除地下水中硝酸盐的方法，CN201510604946.3》中采用以氧化石墨烯辅助制作的Ti-石墨烯电极为阴极，采用Ti/Pt电极为阳极来进行地下水中硝酸盐的去除。上述专利中颗粒电极能够对硝酸盐氮实现有效去除，但它们都需要加入硫酸钠或者其它种类的物质来作为电解质以加强溶液的导电性。而城镇污水处理厂尾水导电性较差，颗粒电极的填入，增加了污水的电阻，使溶液导电性又进一步下降，导致能耗非常高。另外，电解质的加入又增加了尾水中的溶解性固体含量，带来新的污染问题。

为解决上述问题，本发明选择活性炭粉作为金属的载体，然后通过与导电物质的结合来增强颗粒电极的导电性能。与其他粒子电极相比，本发明的颗粒电极导电性能优越、活性高，而且制备材料价廉易得，使得该粒子电极材料有工程实际应用的可行性，适用于生物及其它工艺较难降解的污水硝态氮的去除。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种用于污水处理厂尾水深度处理中硝态氮去除的颗粒电极及其制备方法。

本发明的颗粒电极，包括活性炭粉、乙炔黑和金属钴，其中，活性炭粉:乙炔黑:金属钴的质量比为65:32:3-90:4:6。

根据本发明，制备颗粒电极的方法包括以下步骤：

(1)材料预处理：用蒸馏水清洗活性炭粉和乙炔黑粉末，烘干备用。

(2)金属负载：取(1)中所得的活性炭粉，浸渍于金属钴盐的水溶液中，振荡反应后，分离出活性炭粉，烘干备用。