申请日2009.05.07
公开(公告)日2009.10.07
IPC分类号C02F1/461
摘要
本发明涉及一种一体化电解脱氮除磷废水处理方法，实现在同一个电解槽中去除废水中的氮、磷营养盐以及有机污染物。采用石墨和铁板作为电极，通过间歇调换电极极性，交替改变电解除磷和电解脱氮过程，从而去除废水中的氮、磷营养盐以及有机污染物。本发明根据电解除磷和电解脱氮过程中的电解时间、电流密度、pH值、污染物去除率等参数的变化特点进行优化整合，过程中无需添加药剂即可在短时间内高效去除废水中的氮、磷营养盐以及有机物，具有占地面积小、处理时间短、污染物去除效率高的特点。
权利要求书
1、一种一体化电解脱氮除磷废水处理方法，其特征在于包含以下步骤：
1)在电解槽(2)中放置1-2排电极，共有4-20对电极对，每对电极由铁板 电极(5)和石墨电极(4)构成;将废水由进水管(1)引入电解槽(2)中， 开启电解槽底部的曝气装置(3);
2)首先，以石墨电极(4)为阳极，铁板电极(5)为阴极，对废水进行电解脱 氮处理;溶液pH值低于5时，调换电流方向使得铁板电极(5)为阳极，石 墨电极(4)为阴极，对废水进行电解除磷处理;溶液pH值高于8时，再次 调换电流方向;如此循环进行电解脱氮和电解除磷的处理过程2-3次;处 理过程中pH值始终维持在5～8之间;
3)处理结束，关闭曝气装置，静置10-20分钟;
4)打开阀门将沉积污泥由排泥管(6)排出，同时通过排水管(7)排水。
2、根据权利要求1的一体化电解脱氮除磷废水处理方法，其特征在于所述 电极对之间的间距为30-50mm，所述铁板电极(5)和石墨电极(4)之间的间距 为10-15mm。
3、根据权利要求1的一体化电解脱氮除磷废水处理方法，其特征在于所述 电解脱氮处理过程的电流密度范围为20mA/cm2-150mA/cm2，所述电解除磷处理过 程的电流密度范围为5mA/cm2-35mA/cm2。
说明书
一体化电解脱氮除磷废水处理方法
技术领域
本发明涉及一种一体化电解脱氮除磷废水处理方法，适用于生活废水、畜 禽养殖废水、垃圾渗滤液等各种浓度范围的氮磷有机废水的处理，是控制废水 中氮、磷营养盐以及有机物进入自然水域的高效废水处理方法，属于环境工程 废水处理领域。
背景技术
废水中的氮、磷营养盐是导致封闭或半封闭水域富营养化的主要因素，如 何去除废水中的氮、磷是控制水体富营养化的主要问题所在。传统生物法具有 水力停留时间长，占地面积大，氮、磷处理效率不稳定，特别是磷的去除效率 低等缺点，出水常常需要增加物理和化学强化处理工艺进行深度处理，水质才 能达标排放。在污水排放标准日趋严格的背景下，需要开发一种投资省、效率 高、占地小、操作简单、适用范围广的一体化脱氮除磷废水处理方法。
电解法是一种高效的废水处理方法，由于它操作简单，综合电絮凝、沉淀 和气浮多种协同效应，不出现二次污染，以及产泥量小且污泥易处置等特点， 近年来备受各国学者关注。电解除磷方面，国外进行了比较全面的研究，初步 确定了电解除磷过程中主要运行参数的变化趋势和优化条件;而电解脱氮方面 研究，折点余氯法已成为运用较为广泛、工艺较为成熟的常用脱氮和消毒手段。 研究表明，电解除磷和电解脱氮过程各自具有不同的运行条件，两过程单独运 行时具有酸碱度不平衡、电极易发生钝化现象、占地面积大等缺点;也同时发 现两种过程具有较多相同点和互补之处，如能协调和控制好运行条件，优化整 合脱氮除磷过程，能够取得理想脱氮除磷效果。目前少有将两种电解过程进行 一体化整合的废水处理方法。
公开号为CN101139153的专利公开了一种组合式养殖废水净化方法及装置。 针对养殖废水COD(化学需氧量)、总氮、总磷和固体悬浮物含量高的特点，设 计了分步式处理流程，但是整个过程复杂，设备和装置多，占地面积大。
公开号为CN101037238的专利公开了一种废水脱氮处理装置，包括废水反 应器，曝气管，装有微波发生器的箱体。脱氮后废水氨氮浓度显著降低，处理 效率高，但是不能在此装置中同时去除水中的磷。
发明内容
本发明目的在于针对现有技术的不足，提供一种一体化电解脱氮除磷废水 处理方法，具有占地面积小、处理时间短、污染物去除效率高的特点。
为实现上述目的，本发明提供的一体化电解脱氮除磷废水处理方法，实现 在同一个电解槽中处理废水中的氮、磷营养盐以及有机污染物。采用石墨和铁 板作为电极，通过间歇调换电极极性，交替改变电解除磷和电解脱氮过程，高 效去除废水中的氮、磷营养盐以及有机污染物。
本发明的方法具体包括如下步骤：
(1)在电解槽中放置1-2排电极，共有4-20对电极对，每对电极由铁板 电极和石墨电极构成;将废水由进水管引入电解槽中，开启电解槽底部的曝气 装置。
(2)首先，以石墨电极为阳极，铁板电极为阴极，对废水进行电解脱氮处 理;溶液pH值低于5时，调换电流方向使得铁板电极为阳极，石墨电极为阴极， 对废水进行电解除磷处理;溶液pH值高于8时，再次调换电流方向;如此循环 进行电解脱氮和电解除磷的处理过程2-3次;处理过程中pH值始终维持在5～ 8之间。
(3)处理结束，关闭曝气装置，静置10-20分钟。
(4)打开阀门将沉积污泥由排泥管排出，同时通过排水管排水。
本发明中，所述电极对之间的间距为30-50mm，所述铁板电极和石墨电极之 间的间距为10-15mm。
所述电解脱氮处理过程的电流密度范围为20mA/cm2-150mA/cm2，所述电解除 磷处理过程的电流密度范围为5mA/cm2-35mA/cm2。
本发明采用石墨和铁板作为电极，通过间歇调换电极极性，控制pH和电解 时间，整合两过程的运行参数，实现电解脱氮和电解除磷过程的交换，以保持 电解脱氮除磷过程始终处于最佳运行状态。脱氮和除磷过程以及废水中有机物 的分解所产生的酸碱度达到一定程度的平衡，将溶液有效维持在最佳pH值范围 内;电极极性的间歇调换消除了除磷过程中阳极钝化现象的发生;电解除磷过 程中电导率和水温分别呈现上升和下降的趋势，而电解脱氮过程中电导率和水 温分别呈现下降和上升的趋势，一体化工艺中参数变化得到有效中和，整个过 程中参数运行稳定;电解过程中氮、磷和有机污染物得到有效去除。
实验表明，电解脱氮和电解除磷工艺最佳pH范围在5～8之间，当石墨电 极为阳极，铁板电极为阴极时，电解过程处于脱氮状态，此过程中溶液由于氯 气的溶解生成大量酸度，同时有机物的分解弥补了溶液中的碱度，溶液的pH呈 现先升上后下降的趋势;而溶液中的电导率呈现下降的趋势;该过程中有机污 染物、氨氮得到去除，脱氮时间越长，污染物去除效率越高。当pH下降至5时 调换电极，使铁板为阳极，石墨为阴极，溶液进入除磷状态，该过程溶液中产 生碱度、同时电导率上升，磷酸盐污染物得到快速去除;当pH上升达到8时， 改变电极极性进入电解脱氮状态。以此反复，通过循环改变电极极性，废水处 理始终保持在比较理想的脱氮除磷运行条件下。电解过程的电解时间、极板数 量、电流密度、等参数可根据实际废水浓度和水量来具体确定。
本发明方法中采用了曝气装置。试验证明，曝气条件不仅有效提高有机物 去除率，且能增加溶液扰动，减缓钝化现象发生，减少溶液阻抗，降低过程能 耗，并能增强气浮效应，加速去除溶液中胶体和颗粒物。
本发明具有显著的有益效果和实质性特点：
1、本发明是一种脱氮除磷的污水处理方法，通过整合电解脱氮和电解除磷 过程，在同一电解槽内实现废水中氮、磷和有机污染物的去除。
2、本发明方法有效的克服了传统生物法处理时间长，占地面积大，氮、磷 处理效率低等缺点，是控制废水中氮、磷营养盐和有机物进入自然水域的高效 处理方法。
3、本发明对于高浓度氮、磷废水处理效果尤为明显，例如，畜禽养殖废水、 垃圾渗滤液等各种高浓度氮、磷废水的处理。