申请日2013.05.09
公开(公告)日2013.08.07
IPC分类号C02F1/28; C02F1/46
摘要
一种电化学耦合沸石吸附的快速脱除城市污水厂出水氨氮的方法，它涉及一种城市污水厂出水氨氮的深度处理方法。它为了解决现有氨氮的深度处理存在操作运行复杂、成本高、二次污染的问题。方法：一、城市污水处理厂的出水收集后进入储水池;二、储水池的出水通过蠕动泵进入装填有沸石的耦合电化学反应器中进行处理;三、耦合电化学反应器里将氨氮转化成氮气，从而去除水溶液和沸石上的氨氮即完成。本发明处理后出水可达国家城市污水处理厂一级A的排放标准(GB18918-2002)。本发明操作简单易行，装置灵活可变，可短时间内将氨氮氧化成氮气，无二次污染，无需额外添加电解质，不受温度变化影响，并且反应器中的沸石无需再生，成本低。
权利要求书
1.一种电化学耦合沸石吸附的快速脱除城市污水厂出水氨氮的方法，其特征在于它按 以下步骤进行：
一、城市污水处理厂的出水收集后进入储水池(1);
二、储水池(1)的出水通过蠕动泵(2)进入装填有沸石(4)的耦合电化学反应器(3) 中，启动电源(5)，进水方式从下进上处，并且从阴极一侧进入，阳极一侧溢出，保证氨 氮和沸石及极板的最大程度的接触;
三、在耦合电化学反应器(3)里面出水中的Cl-被阳极所产生的电子氧化成Cl2，生成 的Cl2和水溶液接触生成HOCl或OCl-，HOCl或OCl-做为强氧化剂将和沸石上吸附的氨氮 进行折点氯化的反应，将氨氮转化成氮气，从而去除水溶液和沸石上的氨氮，进而达到降 低污水中氨氮的目的，即完成电化学耦合沸石吸附的快速脱除城市污水厂出水氨氮;
其中步骤二中耦合电化学反应器(3)的电极为平板型，沸石装填在阴极和阳极之间， 装填量为耦合电化学反应器容积的40%;
步骤二中耦合电化学反应器(3)中循环流量为100mL/min，电化学电流密度为 1-5mA/cm2，水利停留时间为20-60min。
2.根据权利要求1所述的一种电化学耦合沸石吸附的快速脱除城市污水厂出水氨氮的 方法，其特征在于步骤二中耦合电化学反应器(3)的电极阳极为表面涂覆RuO2、IrO2和 SnO2的多金属复合Ti电极，电极阴极为Ti网。
3.根据权利要求1或2所述的一种电化学耦合沸石吸附的快速脱除城市污水厂出水氨 氮的方法，其特征在于步骤二中耦合电化学反应器(3)中循环流量为100mL/min，电化学 电流密度为3mA/cm2，水利停留时间为30min。
4.根据权利要求3所述的一种电化学耦合沸石吸附的快速脱除城市污水厂出水氨氮的 方法，其特征在于步骤二中沸石(4)的高度为7.5cm，沸石的粒径为20-40目，比表面积 为10-60m2/g。
说明书
一种电化学耦合沸石吸附的快速脱除城市污水厂出水氨氮的方法
技术领域
本发明涉及一种城市污水厂出水氨氮的深度处理方法。
背景技术
目前，城市污水处理厂最普遍的污水脱氮技术是生物法，即通过氨化菌、硝化菌和反 硝化菌等微生物的一系列作用，最终使水中的溶解性氮类转化成氮气，从而实现氮的生物 去除。为减少受纳水体的营养物的负担，国家规定所有的城市污水处理厂都需提标改造， 从之前的二级标准提高到一级A或B，现有的生物法运行如控制恰当，可实现污水出水 的一级B标准，但如仅用生物法处理，一般难以达到一级A的标准。国家标准规定，当 污水处理厂出水进入稀释能力较小的河湖作为城镇景观用水和回用水等用途时，需执行一 级A的标准。同时，由于微生物受温度、pH值和溶解氧的要求较为严格，因此，环境条 件的变化(如冬季运行时，环境温度在10℃左右)将使微生物活性降低，直接导致出水 中氨氮浓度升高，若按惯例直接排放，将造成受纳水体氨氮等营养物质增多，导致富营养 化的情况出现。所以通常在生物法后需要进行进一步的深度处理。目前对于氨氮的深度处 理方法有：化学预氧化/曝气生物滤池的耦合技术、膜处理技术、人工湿地、离子交换法 和沸石吸附法，这几种方法在处理氨氮废水时有各自的优点，但也存在一定的问题，如生 物法中仍受到温度的限制，在低温条件下有机物和氨氮的处理效果仍不佳，膜处理法虽不 受温度的影响，但因其费用较高，产生浓水，且存在膜污染等亟待解决问题，单独的离子 交换工艺和沸石吸附法都面临吸附剂再生的难题，所以在冬季生物法效率低下的情况下， 仍需要寻找一种占地面积小、可灵活操作、无二次污染的氨氮深度处理技术。
发明内容
本发明目的是为了解决现有氨氮的深度处理存在操作运行复杂、成本高、二次污染的 问题，而提供的一种电化学耦合沸石吸附的快速脱除城市污水厂出水氨氮的方法。
电化学耦合沸石吸附的快速脱除城市污水厂出水氨氮的方法按以下步骤进行：
一、城市污水处理厂的出水收集后进入储水池;
二、储水池的出水通过蠕动泵进入装填有沸石的耦合电化学反应器中，启动电源，进 水方式从下进上处，并且从阴极一侧进入，阳极一侧溢出，保证氨氮和沸石及极板的最大 程度的接触;
三、在耦合电化学反应器里面出水中的Cl-被阳极所产生的电子氧化成Cl2，生成的 Cl2和水溶液接触生成HOCl或OCl-，HOCl或OCl-做为强氧化剂将和沸石上吸附的氨氮 进行折点氯化的反应，将氨氮转化成氮气，从而去除水溶液和沸石上的氨氮，进而达到降 低污水中氨氮的目的;
四、在取样口，定时监控和检测反应器对氨氮的去除情况，以便更好的调试反应器的 运行;
其中步骤二中耦合电化学反应器的电极为平板型，沸石装填在阴极和阳极之间，装填 量为耦合电化学反应器容积的40%;
步骤二中耦合电化学反应器中循环流量为100mL/min，电化学电流密度为 1-5mA/cm2，水利停留时间为20-60min。
本发明电化学耦合沸石吸附的快速脱除城市污水厂出水氨氮的方法，与现有的其他典 型氨氮深度处理工艺相比，优点如下：
出水经过本发明中的电化学处理后氨氮浓度可小于5mg/L，可达到国家城市污水处理 厂一级A的排放标准(GB18918-2002)。
本发明中的耦合电化学反应器用于水温8-20℃之间的废水处理上，结果发现，实施 20分钟后，氨氮去除率均可达70%，且处理方法不受温度变化影响，说明本发明即使在 低温条件下仍可实现较好的除氨氮的效果，适用于解决低温条件下城市污水处理厂出水氨 氮难达标的难点问题，也适用于污水回用工程的需要。
同时，本发明操作简单易行，装置灵活可变，可短时间内将氨氮氧化成氮气，无二次 污染，无需额外添加电解质，并且反应器中的沸石无需再生，并且取样口的设置可随时判 断氨氮的处理情况，以便更好的掌控反应的运行时间，节约电能，降低成本。