公布日：2022.04.29

申請(qǐng)日：2022.01.18

分類號(hào)：C02F9/06(2006.01)I;C02F1/72(2006.01)I;C02F1/461(2006.01)I;C02F1/467(2006.01)I;C02F1/56(2006.01)N;C02F1/52(2006.01)N;

C02F101/38(2006.01)N;C02F101/16(2006.01)N

摘要

本發(fā)明提供了一種電化學(xué)催化降解高鹽廢水中總氮的裝置，所述裝置包括電化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)和電控分析系統(tǒng)，優(yōu)選還包括預(yù)處理系統(tǒng)和加藥系統(tǒng)。本發(fā)明還提供了使用所述裝置催化降解高鹽廢水中總氮的方法，包括使原水以一定流速進(jìn)入沉淀池中，向沉淀池中加入絮凝劑和堿液，從沉淀池中輸出第一產(chǎn)水；將第一產(chǎn)水分為兩股，分別為第二產(chǎn)水和第三產(chǎn)水，第二產(chǎn)水直接進(jìn)入電化學(xué)反應(yīng)器，第三產(chǎn)水進(jìn)入加藥系統(tǒng)，與加藥系統(tǒng)內(nèi)的氯化物混合后，從加藥系統(tǒng)輸出，然后與所述第二產(chǎn)水合并進(jìn)入電化學(xué)反應(yīng)器；上述產(chǎn)水中的總氮濃度在電化學(xué)反應(yīng)器中逐級(jí)降低，直到最后一級(jí)的總氮含量檢測(cè)達(dá)標(biāo)，排放到指定區(qū)域。該方法能連續(xù)處理原水，降低能耗，實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn)。

權(quán)利要求書

1.一種電化學(xué)催化降解高鹽廢水中總氮的裝置，其特征在于，所述裝置包括：電化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)和電控分析系統(tǒng)，其中，所述電控分析系統(tǒng)分別與所述電化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)的進(jìn)水口與所述電化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)的出水口連接，所述電控分析系統(tǒng)用于監(jiān)控原水和出水的液流量和氨氮濃度、硝氮濃度和總氮濃度；所述電化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)用于實(shí)現(xiàn)對(duì)高鹽廢水中的總氮降解。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述電化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)包括直流電源和多級(jí)單腔室電化學(xué)反應(yīng)器，所述直流電源用于為所述多級(jí)單腔室電化學(xué)反應(yīng)器供電，所述多級(jí)單腔室電化學(xué)反應(yīng)器用于實(shí)現(xiàn)對(duì)高鹽廢水中的總氮降解，所述多級(jí)單腔室電化學(xué)反應(yīng)器中，將陰極極板與陽(yáng)極極板共處一室的單腔室作為一級(jí)，多個(gè)單腔室通過(guò)串聯(lián)或并聯(lián)組合運(yùn)行，構(gòu)成多級(jí)單腔室電極。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，在所述多級(jí)單腔室電化學(xué)反應(yīng)器中，單腔室內(nèi)陰極極板和陽(yáng)極極板之間的間距為：如采用氧化法去除氨氮，所述間距為1.0‑2.5cm；如采用還原法去除硝氮，所述間距為1.5‑2.7cm；和/或，所述陰極極板材質(zhì)選自Cu單質(zhì)、Cu‑A合金、Cu‑A‑B合金中的一種，其中A選自Zn、Ni、Sn、Pb中的一種，B選自Mn、Fe、Ti中的一種；所述陽(yáng)極極板以Ti板或Ti網(wǎng)板為基底，在Ti板上燒結(jié)一薄層Ti‑N或TiO2‑RuO2或TiO2‑X層作為中間層，隨后負(fù)載上RuO2‑IrO2、RuO2‑IrO2‑X、RuO2‑X‑C、RuO2‑IrO2‑X‑C或RuO2‑IrO2‑X‑C‑D作為催化劑，其中X選自SnO2、PbO2、MnO2、PtO2、SbO2中的一種，C選自TiO2、Nb2O5、CeO2中的一種，D為Co2O3。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述裝置還包括預(yù)處理系統(tǒng)，所述預(yù)處理系統(tǒng)的出水口與所述電化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)的進(jìn)水口連接，所述預(yù)處理系統(tǒng)用于降低進(jìn)水硬度，防止電化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)內(nèi)結(jié)垢。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于，所述的預(yù)處理系統(tǒng)選自沉淀池、過(guò)濾器、軟化水設(shè)備中的一種，優(yōu)選為沉淀池；和/或，所述沉淀池包括絮凝劑桶和堿液桶，所述絮凝劑桶用于向所述沉淀池中添加絮凝劑，所述堿液桶用于向所述沉淀池中添加堿液。

6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的裝置，其特征在于，所述裝置還包括加藥系統(tǒng)，所述加藥系統(tǒng)位于所述預(yù)處理系統(tǒng)的出水口與所述電化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)的進(jìn)水口的連接管路上，用于增強(qiáng)所述電化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)的催化降解能力。

7.一種催化降解高鹽廢水中總氮的方法，其特征在于，所述方法使用權(quán)利要求6所述裝置，包括以下步驟：1)打開原水控制閥門，使原水進(jìn)入沉淀池中；2)打開沉淀池自帶的絮凝劑桶，向沉淀池中加入絮凝劑溶液，同時(shí)開啟堿液桶的計(jì)量泵，向沉淀池中加入堿液，從沉淀池中輸出第一產(chǎn)水；3)所述第一產(chǎn)水從沉淀池輸出后，通過(guò)進(jìn)料泵分為兩股，分別為第二產(chǎn)水和第三產(chǎn)水，所述第二產(chǎn)水直接進(jìn)入電化學(xué)反應(yīng)器，所述第三產(chǎn)水進(jìn)入加藥系統(tǒng)，與加藥系統(tǒng)內(nèi)的氯化物混合后，從加藥系統(tǒng)輸出，然后與所述第二產(chǎn)水合并進(jìn)入電化學(xué)反應(yīng)器；4)在直流電源供電下，電化學(xué)反應(yīng)器內(nèi)陰極極板表面的硝氮與水被還原成N2、H2與OH‑，同時(shí)陽(yáng)極極板表面的氨氮與OH‑被氧化生成N2與H2O；通過(guò)電控分析系統(tǒng)監(jiān)測(cè)進(jìn)水和出水中的總氮含量，直到最后一級(jí)的總氮含量檢測(cè)達(dá)標(biāo)，排放到指定區(qū)域。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，步驟2)中，所述堿液質(zhì)量濃度為15‑40％，如果原水硬度≤100mg/L，則沉淀池停用；和/或，如對(duì)所述預(yù)處理系統(tǒng)的出水進(jìn)行氨氮氧化時(shí)，沉淀池的pH值為9‑13.6；如對(duì)預(yù)處理系統(tǒng)的出水進(jìn)行硝氮還原時(shí)，沉淀池的pH值為9‑10。

9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，步驟3)中，所述第二產(chǎn)水占所述第一產(chǎn)水的85‑95體積％，優(yōu)選95體積％；所述第三產(chǎn)水占所述第一產(chǎn)水的5‑15體積％，優(yōu)選5體積％。

10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，步驟3)中，所述加藥系統(tǒng)加入的藥劑為氯化物MCl，M選自鈉、鉀中的一種；和/或，對(duì)于氨氮濃度為Amg/L的廢水，添加氯化物的量為0.013A‑0.025Ag/L，優(yōu)選0.015Ag/L。

（發(fā)明人：康鵬;章樂;汪秀萍;王北星;劉烜辰;蔡玉田;孫喜）