[发明专利]基于电化学的序批式渗滤液一体化除碳脱氮装置及其方法

说明书

本发明公开了一种基于电化学的序批式渗滤液一体化除碳脱氮装置及其方法，装置包括均能随转动轴在竖直方向上同步旋转的第一碳材料电极、第二碳材料电极、第一金属氧化物电极和第二金属氧化物电极，转动轴的轴线方向与水流方向平行；内腔底部设有能够吸附磁性铁化合物粒子的电磁装置和能够供给氧气的曝气装置，内腔中还设有若干搅拌装置。本发明通过结合非均相电芬顿体系和电氧化体系形成序批式渗滤液一体化除碳脱氮装置及方法，可实现渗滤液中有机物和氨氮的分步针对性高效去除，弥补了单一电芬顿体系的脱氮缺陷和单一电氧化体系的除碳缺陷，同时具有占地面积小、催化剂原位持留强、含氯副产物产生风险低等优点。

技术领域

本发明属于污水处理领域，具体涉及一种基于电化学的序批式渗滤液一体化除碳脱氮装置及其方法。

背景技术

当前，随着人口的大幅增长和消费需求的快速增加，生活垃圾处理需求不断提升。目前，填埋、焚烧、好氧堆肥等技术已成为有效解决垃圾围城问题的重要手段。然而，生活垃圾处理过程也会伴随着一定的二次污染问题，其中渗滤液的污染是不容忽视的问题之一。渗滤液通常含有高浓度有机物、高浓度氨氮以及高浓度氯离子，属于一类高浓度有机含盐含氮废水，若直接排入外部环境中，对生态环境和人类健康都会造成较大的威胁。

生物处理和膜处理联用工艺是处理渗滤液的常用工艺，但生物处理工艺的效率常受到渗滤液水质水量变化的影响，而膜处理工艺则不可避免地会发生膜污染和反渗透浓水问题。

近年来，电化学技术由于其环境适应性、稳定性和易于操作的特点，而被广泛地应用于渗滤液的处理中。电芬顿是一种基于传统芬顿氧化的高级氧化过程，其可在原位产生Fenton试剂，具有无需药剂投加、有机物矿化程度高等优点，但电芬顿过程中产生的强氧化性物质——羟基自由基无法实现氨氮的有效去除，存在脱氮缺陷。电氧化是一种与阳极材料性质、污水特性等因素密切相关的电化学过程，其在含氯废水中可通过析氯阳极将废水中的氯离子转化为次氯酸，进而利用折点加氯的原理，实现对氨氮的有效去除，但无法实现有机物的完全矿化，存在除碳缺陷，并存在有机氯化物产生的风险。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，结合电芬顿和电氧化污染物去除机制，提供一种基于电化学的序批式渗滤液一体化除碳脱氮装置及其方法，实现渗滤液中有机物和氨氮的高效、清洁去除。

本发明采用的技术方案如下：

本发明提供了一种基于电化学的序批式渗滤液一体化除碳脱氮装置，其包括具有中空内腔的反应主体；反应主体的一侧侧壁上部设置有与内腔连通的进水管，相对的另一侧侧壁底部设置有与内腔连通的出水管，顶部设置有与内腔连通的排气管；

所述内腔中设有第一碳材料电极、第二碳材料电极、第一金属氧化物电极和第二金属氧化物电极，第一碳材料电极和第二碳材料电极的电极板面均垂直水流方向且初始位置均位于内腔中水平面的下方，第一金属氧化物电极和第二金属氧化物电极的电极板面均垂直水流方向且初始位置均位于内腔中水平面的上方；第一碳材料电极与第一金属氧化物电极之间通过第一接线柱固定连接，位于第一碳材料电极和第一金属氧化物电极的下方设有第一曝气装置；所述第二碳材料电极和第二金属氧化物电极通过第二接线柱固定连接，位于第二碳材料电极和第二金属氧化物电极的下方设有第二曝气装置；所述第一接线柱和第二接线柱均与水平设置的转动轴固定相接，使第一碳材料电极、第二碳材料电极、第一金属氧化物电极和第二金属氧化物电极均能随转动轴在竖直方向上同步旋转；所述转动轴位于内腔中，轴线方向与水流方向平行；转动轴的一端与位于反应主体外部的电机电气连接，另一端与内腔侧壁活动连接；所述第一接线柱通过第一导线与电极供电装置的一端连接，第二接线柱通过第二导线与电极供电装置的另一端连接；

所述内腔底部设有能够吸附磁性铁化合物粒子的电磁装置，内腔中还设有若干搅拌装置。

作为优选，所述进水管上设有进水阀门，出水管上设有出水阀门。