公布日：2022.08.19
申请日：2022.05.26
分类号：C02F9/06(2006.01)I;C02F1/461(2006.01)I;C02F1/76(2006.01)I;C02F101/16(2006.01)N;C02F101/38(2006.01)N;C02F103/16(2006.01)N;
C02F1/66(2006.01)N
摘要
本发明提供了一种高盐氨氮废水处理装置及处理方法，属于废水处理技术领域。本发明中的阳极包括上阳极、中阳极和下阳极，在动态连续电解的过程中，通过控制下阳极、中阳极、上阳极的电流密度逐渐降低，实现电解产生的氯气量在下阳极、中阳极、上阳极由下至上逐渐减少，产生的氯气使废水中氨氮在底部大量去除，随着电流密度降低达到梯度去除，避免中阳极、上阳极产生过多的氯气，实现了氯气的充分利用，降低氯气尾气的产生，同时使氨氮废水中的COD浓度达到废水排放标准。
权利要求书
1.一种高盐氨氮废水处理方法，其特征在于，利用高盐氨氮废水处理装置，所述高盐氨氮废水处理装置包括阳极、阴极、外壳(1)、顶盖(10)、底盖(7)、顶部开口(11)、底部开口(6)、氯气检测装置(8)、气体出口(9)、第一绝缘板(12)、第二绝缘板(13)和第三绝缘板(14)；所述阳极在垂直方向上由高到低依次设置为上阳极(3)、中阳极(4)和下阳极(5)；所述阴极在垂直方向上由高到低依次设置为上阴极(15)、中阴极(16)和下阴极(17)；所述第一绝缘板(12)设置在所述上阳极(3)和中阳极(4)之间，所述第二绝缘板(13)设置在所述中阳极(4)和下阳极(5)之间，所述第三绝缘板(14)设置在所述下阳极(5)的底部；所述阴极为空心圆柱形结构，所述阳极在圆柱形结构内，且未占满圆柱形结构，所述阳极置于阴极中间，所述阴极环绕在阳极外侧，所述阴极和阳极之间的空隙为腔体(2)；所述氯气检测装置(8)和气体出口(9)设置在所述顶盖(10)上；所述顶部开口(11)和底部开口(6)设置在所述外壳的外侧；所述的高盐氨氮废水处理方法包括以下步骤：所述高盐氨氮废水通过所述底部开口(6)进入腔体(2)，进行动态连续电解，得到出水和氮气，所述动态连续电解时下阳极(5)的电流大于所述中阳极(4)的电流，所述中阳极(4)的电流大于所述上阳极(3)的电流，所述出水从顶部开口(11)排出，所述氮气从气体出口(9)排出；所述高盐氨氮废水的pH值为10.5-12.5；所述高盐氨氮废水中氨氮浓度为20-600mg/L，氯离子浓度为3-15g/L，COD浓度为150-300mg/L。
2.根据权利要求1所述的高盐氨氮废水处理方法，其特征在于，所述阴极的材质为钛合金或哈氏合金。
3.根据权利要求1所述的高盐氨氮废水处理方法，其特征在于，所述阳极的材质为钛合金复合材料，所述钛合金复合材料以钛合金为基材，表面有RuO2涂层和/或IrO2涂层。
4.根据权利要求1所述的高盐氨氮废水处理方法，其特征在于，所述第一绝缘板(12)、第二绝缘板(13)和第三绝缘板(14)的材质独立地为聚氯乙烯或聚丙烯。
5.根据权利要求1或4所述的高盐氨氮废水处理方法，其特征在于，所述第一绝缘板(12)、第二绝缘板(13)和第三绝缘板(14)的厚度独立地为3-10mm。
6.根据权利要求1所述的高盐氨氮废水处理方法，其特征在于，所述阳极与阴极的相对面之间的距离为10-25mm。
7.一种高盐氨氮废水处理方法，其特征在于，利用高盐氨氮废水处理装置，所述高盐氨氮废水处理装置包括阳极、阴极、外壳(1)、顶盖(10)、底盖(7)、顶部开口(11)、底部开口(6)、氯气检测装置(8)、气体出口(9)、第一绝缘板(12)、第二绝缘板(13)和第三绝缘板(14)；所述阳极在垂直方向上由高到低依次设置为上阳极(3)、中阳极(4)和下阳极(5)；所述阴极在垂直方向上由高到低依次设置为上阴极(15)、中阴极(16)和下阴极(17)；所述第一绝缘板(12)设置在所述上阳极(3)和中阳极(4)之间，所述第二绝缘板(13)设置在所述中阳极(4)和下阳极(5)之间，所述第三绝缘板(14)设置在所述下阳极(5)的底部；所述阴极为空心圆柱形结构，所述阳极在圆柱形结构内，且未占满圆柱形结构，所述阳极置于阴极中间，所述阴极环绕在阳极外侧，所述阴极和阳极之间的空隙为腔体(2)；所述氯气检测装置(8)和气体出口(9)设置在所述顶盖(10)上；所述顶部开口(11)和底部开口(6)设置在所述外壳的外侧；所述高盐氨氮废水处理装置还包括气液交换层(18)，所述气液交换层(18)设置在所述顶部开口(11)与上阳极(3)之间；所述气液交换层(18)内填充球状聚丙烯材料；所述的高盐氨氮废水处理方法包括以下步骤：所述高盐氨氮废水通过所述顶部开口(11)进入腔体(2)，经过所述气液交换层(18)后进行动态连续电解，得到出水和氮气，所述动态连续电解时下阳极(5)的电流大于所述中阳极(4)的电流，所述中阳极(4)的电流大于所述上阳极(3)的电流，所述出水从底部开口(6)排出，所述氮气经过所述气液交换层(18)后从气体出口(9)排出；所述高盐氨氮废水的pH值为8-10；所述高盐氨氮废水中氨氮浓度为20-600mg/L，氯离子浓度为3-15g/L，COD浓度为150-300mg/L。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种高盐氨氮废水处理装置及处理方法。本发明提供的高盐氨氮废水处理装置设有上阳极、中阳极和下阳极，实现动态连续电解，降低氯气尾气的产生。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种高盐氨氮废水处理装置，包括阳极、阴极、外壳1、顶盖10、底盖7、顶部开口11、底部开口6、氯气检测装置8、气体出口9、第一绝缘板12、第二绝缘板13和第三绝缘板14，
所述阳极在垂直方向上由高到低依次设置为上阳极3、中阳极4和下阳极5；所述阴极在垂直方向上由高到低依次设置为上阴极15、中阴极16和下阴极17；所述第一绝缘板12设置在所述上阳极3和中阳极4之间，所述第二绝缘板13设置在所述中阳极4和下阳极5之间，所述第三绝缘板14设置在所述下阳极5的底部；
所述阴极为空心圆柱形结构，所述阳极在圆柱形结构内，且未占满圆柱形结构，所述阳极置于阴极中间，所述阴极环绕在阳极外侧，所述阴极和阳极之间的空隙为腔体2；
所述氯气检测装置8和气体出口9设置在所述顶盖10上；
所述顶部开口11和底部开口6设置在所述外壳的外侧。
优选地，所述阴极的材质为钛合金或哈氏合金。
优选地，所述阳极的材质为钛合金复合材料，所述钛合金复合材料以钛合金为基材，表面有RuO2涂层和/或IrO2涂层。
优选地，所述第一绝缘板12、第二绝缘板13和第三绝缘板14的材质独立地为聚氯乙烯或聚丙烯。
优选地，所述第一绝缘板12、第二绝缘板13和第三绝缘板14的厚度独立地为3-10mm。
优选地，所述阳极与阴极的相对面之间的距离为10-25mm。
优选地，所述的高盐氨氮废水处理装置还包括气液交换层18，所述气液交换层18设置在所述顶部开口11与上阳极3之间。
优选地，所述气液交换层18内填充球状聚丙烯材料。
本发明提供了一种高盐氨氮废水处理方法，利用上述技术方案所述的高盐氨氮废水处理装置，包括以下步骤：
所述高盐氨氮废水通过所述底部开口6进入腔体2，进行动态连续电解，得到出水和氮气，所述动态连续电解时下阳极5的电流大于所述中阳极4的电流，所述中阳极4的电流大于所述上阳极3的电流，所述出水从顶部开口11排出，所述氮气从气体出口9排出；所述高盐氨氮废水的pH值为10.5-12.5。
本发明还提供了另一种高盐氨氮废水处理方法，利用上述技术方案所述的高盐氨氮废水处理装置，包括以下步骤：
所述高盐氨氮废水通过所述顶部开口11进入腔体2，经过所述气液交换层15后进行动态连续电解，得到出水和氮气，所述动态连续电解时下阳极5的电流大于所述中阳极4的电流，所述中阳极4的电流大于所述上阳极(3)的电流，所述出水从底部开口6排出，所述氮气经过所述气液交换层18后从气体出口9排出；所述高盐氨氮废水的pH值为8-10。
本发明提供了一种高盐氨氮废水处理装置，包括阳极、阴极、外壳1、顶盖10、底盖7、顶部开口11、底部开口6、氯气检测装置8、气体出口9、第一绝缘板12、第二绝缘板13和第三绝缘板14，所述阳极在垂直方向上由高到低依次设置为上阳极3、中阳极4和下阳极5；所述阴极在垂直方向上由高到低依次设置为上阴极15、中阴极16和下阴极17；所述第一绝缘板12设置在所述上阳极3和中阳极4之间，所述第二绝缘板13设置在所述中阳极4和下阳极5之间，所述第三绝缘板14设置在所述下阳极5的底部；所述阴极为空心圆柱形结构，所述阳极在圆柱形结构内，且未占满圆柱形结构，所述阳极置于阴极中间，所述阴极环绕在阳极外侧，所述阴极和阳极之间的空隙为腔体2；所述氯气检测装置8和气体出口9设置在所述顶盖10上；所述顶部开口11和底部开口6设置在所述外壳的外侧。
本发明中所述阳极包括上阳极3、中阳极4和下阳极5，在动态连续电解的过程中，通过控制下阳极5、中阳极4、上阳极3的电流密度逐渐降低，实现电解产生的氯气量在下阳极5、中阳极4、上阳极3由下至上逐渐减少，产生的氯气使废水中氨氮在底部大量去除，随着电流密度降低达到梯度去除，避免中阳极、上阳极产生过多的氯气，实现了氯气的充分利用，降低氯气尾气的产生，同时使氨氮废水中的COD浓度达到废水排放标准。
进一步地，针对pH值为8-10的高盐氨氮废水，本发明的高盐氨氮废水处理装置还包括气液交换层18，所述气液交换层18设置在所述顶部开口11与上阳极3之间，pH值为8-10的高盐氨氮废水碱性弱，电解产生的氯气不易反应生成次氯酸根，易从废水中溢出，利用气液交换层能够使氯气与废水充分接触，将废水中的氨氮氧化为氮气，进一步减少氯气尾气的产生。
同时，本发明的高盐氨氮废水处理装置结构简单，工艺流程短，不需要添加药剂；阴极环绕在阳极外侧，极大地减少占地面积。
本发明针对pH值为10.5-12.5的高盐氨氮废水，还提供了高盐氨氮废水处理方法，包括以下步骤：所述高盐氨氮废水通过所述底部开口6进入腔体2，进行动态连续电解，得到出水和氮气，所述动态连续电解时下阳极5的电流大于所述中阳极4的电流，所述中阳极4的电流大于所述上阳极3的电流，所述出水从顶部出口11排出，所述氮气从气体出口9排出。本发明中，pH值为10.5-12.5的高盐氨氮废水碱性强，氯气易发生反应生成次氯酸根，不易从废水从溢出，在动态连续电解的过程中，控制下阳极5、中阳极4、上阳极3的电流密度逐渐降低，实现电解产生的氯气量在下阳极5、中阳极4、上阳极3由下至上逐渐减少，达到废水中氨氮在电解装置底部大量去除，随着电流密度降低达到梯度去除，避免中阳极4、上阳极3产生过多的氯气。
（发明人：洪侃;徐建兵;李忠岐;梁鑫;曾鹏;汪光鑫;刘新敏）