CN101234803A - 一种电子激发降解高浓度氨氮废水的装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种废水处理装置，特别是一种电子激发效应处理高浓度氨氮废水的处理装置，其特征在于：包括进水通道和出水通道，电子激发反应区等，电子激发反应区包括电子发射场，电子接受场，电子激发反应区利用电子发射场发出的足够的电子，向电子接受场跃迁，带动导电液体中粒子做效应产生强氧化剂，强氧化剂使液体中的氨氮受强氧化反应作用而得到净化。该装置可以广泛用于钢厂、电厂循环水、冶金废水、稀土冶炼废水、化工废水、石油废水、电子工业废水、微污染水、市政废水的高浓度氨氮废水的处理。
Description
技术领域
本发明涉及一种废水处理装置及方法，特别是一种电子激发降解高浓度氨氮废水的装置，该装置适用于钢厂循环水、电厂循环水、冶金废水、稀土冶炼废水、化工废水、石油废水、电子工业废水、微污染水、市政废水的高浓度氨氮废水处理。
背景技术
高浓度氨氮排入自然水体将导致水体富营养化，降低水体观赏价值。氨氮在微生物的作用下生成亚硝酸盐或生成有机胺类等有害物质，从而影响水生生物甚至人类的健康。因此，废水脱氮处理受到人们的广泛关注，废水脱氮技术一直以来是水处理工程技术人员研究得热点难题。
现有氨氮废水处理技术大约有：物化法、生化联合法、新型生物脱氮法、膜处理法等。虽然处理高浓度氨氮废水的处理方法有多种，但目前还没有一种能够兼顾流程简单、投资少、技术成熟、控制方便以及无二次污染、运行费用低的实际应用的方法。
本发明人认为，利用电子激发效应原理来处理高浓度氨氮废水的技术有可能是全球性的突破，也是今后废水脱氮技术发展的必然趋势。
发明内容
本发明针对现有技术中存在的缺陷或不足，提供一种工艺简单、处理流程短、运行费用低、自动化程度高的电子激发效应处理高浓度氨氮废水的装置。该装置可以广泛用于对钢厂循环水、电厂循环水、冶金废水、稀土冶炼废水、化工废水、石油废水、电子工业废水、微污染水、市政废水的高浓度氨氮废水处理。
本发明的技术构思为，利用电子发射场的电子向电子接收场的跃迁过程，带动导电液体中粒子做效应产生强氧化剂，对液体中的有害有机物进行强氧化作用，从而净化液体。由于电子发射场基材表面涂覆烧结了高致密的活性高分子层，在引入外电场时得到激发，在电子跃迁时其表面产生羟基自由基·OH、氧自由基·O·、氯自由基·Cl、次氯酸HclO等氧化性物质；而电子接收场在接收电子时，表面释放氢离子和液体中的水分子重新组合成双氧水。电子发射场和电子接收场所产生的所有物质为强氧化剂，在对液体强氧化反应过程中迅速分解液体中的氨氮和其他有害有机物，使液体得到净化。
本发明的技术方案如下：
本发明为一种电子激发降解高浓度氨氮废水的装置，包括进水通道1和出水通道9，装置外壳6，在进水通道1和出水通道9之间设置反应器有装置外壳6，装置外壳6内是电子激发反应区13，电子激发反应区13与进水通道1和出水通道9之间均设缓冲板14，形成缓冲室11，反应区内有中间密封层7，外壳通过紧固件5和O型密封件2进行连接和密封，外壳上部设有密封接线端口3和气体回流管8，电子激发反应区13包括电子发射场12、电子接收场10，电子接收场10与电子发射场12通过导线4与电源连接。
其特征在于：电子激发反应区13设有电子发射场12与电子接收场10。
所述的进水通道1前设置了控制流量的阀门与流量计。
所述的反应器装置外壳6具有上下板夹层结构。
所述的进水通道1设有改变水流流态的挡板，废水可以通过缓冲板14调节后，从通道的底部或者上部进入电子激发反应区13，在电子发射场12与电子接收场10之间进行氨氮降解反应。
所述的电子发射场为耐腐蚀的金属材料表面涂覆烧结高分子活性层，电子发射场有接线端子经连接导线和专用的电源连接，接线端子和废水由密封绝缘材料密封，与废水绝缘开。
所述的电子接收场是耐腐蚀的金属材料表面涂覆烧结纳米尺度的高分子材料，电子接收场有接线端子经导线和专用电源连接，接线端子和废水经密封绝缘材料密封。
所述的废水通道具有夹层结构，下层为反应室，上层为接入导线层。在接线端子密封层设有气管直接导出装置外和回流管相连接。
所述的电子发射场和电子接收场之间的距离为1.0cm-5.0cm。
所述的废水通道中液体的流速限于0.1m/s-2.0m/s。
所述的电子发射场的电流密度在1mA/cm2-10mA/cm2之间，输入的电压1.0V-36.0V之间。
所述的电子接收场比表面积以涂覆的高分子材料重量来计算，每克的比表面大于100m2/g-2000m2/g。
本发明的技术效果如下：
本发明的一种电子激发降解高浓度氨氮废水的装置，通过电子发射场激发粒子做效应使废水中的氨氮迅速得到降解，从而解决现有技术所不能解决的难题，为富营养化的环境问题提供了有效的处理手段。氨氮转化过程如下反应方程式所示：
2NH4 ++6·OH→N2+3H2O
2NH4 ++3HClO→N2+3H2O+5H++3Cl-
由于电子发射场表面直接产生·OH，电子接收场表面可以同时产生部分HClO等物质，这些物质可以产生强氧化作用，氨氮可以在强氧化过程中被直接氧化成氮气和水。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1为本发明一种电子激发降解高浓度氨氮废水的装置的立面结构示意图。
图2为本发明一种电子激发降解高浓度氨氮废水的装置纵向剖面结构示意图。
图中：1、进水通道，2、O型密封件，3、密封接线端口，4、导线，5、紧固件，6、装置外壳，7、中间密封层，8、气体回流管，9、出水通道，10、电子接收场，11、缓冲室，12、电子发射场，13、电子激发反应区，14、缓冲板。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。
如图1所示，利用导线4通过密封接线端口3为一种电子激发降解高浓度氨氮废水的装置供电，紧固件5、O型密封件2、装置外壳6、中间密封层7保证电线与水绝缘，待处理氨氮废水从进水口1进入缓冲室11，通过缓冲板14进行流态与流速调节，然后废水进入电子激发反应区13，在电子接收场10、电子发射场12的作用下，水中生成强氧化性物质，氨氮在强氧化性物质的作用下得到降解，气体回流管8将产生的气相氧化性物质回流至进水端，增加含氨氮废水与氧化性物质接触时间。一种电子激发降解高浓度氨氮废水的装置，通过电子发射场激发粒子做效应使废水中的氨氮迅速得到降解，从而解决现有技术所不能解决的迅速降解氨氮的难题。
实施例1
某钢厂混合废水，氨氮浓度5.35mg/L。处理条件：一种电子激发降解高浓度氨氮废水的装置(见附图一)，电压9.0V，输出电流25A，处理效果：氨氮浓度0.11mg/L，去除率98.23％。
实施例2
某污水处理厂出水，氨氮浓度25.6mg/L，处理条件：一种电子激发降解高浓度氨氮废水的装置(见附图一)，电压4.0V，输出电流30A，出水氨氮浓度2.18mg/L，去除率98.79％。
实施例3
某工厂废水，氨氮浓度997.5mg/L，处理条件：一种电子激发降解高浓度氨氮废水的装置(见附图一)，电压4.5V，输出电流215A，出水氨氮浓度46.2mg/L，去除率95.4％。
实施例4
某化肥厂废水，氨氮浓度1025.6mg/L，处理条件：一种电子激发降解高浓度氨氮废水的装置(见附图一)，电压4.8V，输出电流226A，出水氨氮浓度62.09mg/L，去除率93.9％。
实施例5
某垃圾填埋场废水，氨氮浓度1193.2mg/L，处理条件：一种电子激发降解高浓度氨氮废水的装置(见附图一)，电压2.5V，输出电流251A，出水氨氮浓度60.5mg/L，去除率94.9％。
应当指出，以上所述具体实施方式可以使本领域的技术人员更全面地理解本创新发明，但不以任何方式限制本创新发明。因此，尽管本说明书参照附图和实施例对本创新发明已进行了详细的说明，但是，本领域技术人员应当理解，仍然可以对本实用新型进行修改或者等同替换；而一切不脱离本创新发明的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本创新发明专利的保护范围当中。
Claims (6)
1.一种电子激发降解高浓度氨氮废水的装置，其特征在于：包括进水通道(1)和出水通道(9)，装置外壳(6)，在进水通道(1)和出水通道(9)之间设置反应器有装置外壳(6)，装置外壳(6)内是电子激发反应区(13)，电子激发反应区(13)与进水通道(1)和出水通道(9)之间均设缓冲板(14)，形成缓冲室(11)，反应区内有中间密封层(7)，外壳通过紧固件(5)和O型密封件(2)进行连接和密封，外壳上部设有密封接线端口(3)和气体回流管(8)，电子激发反应区(13)包括电子发射场(12)、电子接受场(10)，电子发射场(12)和电子接受场(10)通过导线(4)与电源连接。
2.根据权利要求1所述的一种电子激发降解高浓度氨氮废水的装置，其特征在于：所述的进水通道(1)和出水通道(9)，装置外壳(6)，电子激发反应区(13)，缓冲板(14)，缓冲室(11)，中间密封层(7)等均为聚氯乙烯塑料PVC、丙烯-丁二烯-苯乙烯塑料ABS、聚對苯二甲酸乙二醇酯塑料PET、耐高温聚丙烯塑料PP、玻璃钢等材质中的一种或不同种类焊接、粘接而成，材料具有绝缘作用。
3.根据权利要求1所述的一种电子激发降解高浓度氨氮废水的装置，其特征在于：所述废水进口处设置有改变水流的缓冲室(11)，缓冲室缓冲板(14)可以采取升流式或下流式进水方式。电子激发反应区(13)具有夹层结构，所述电子发射场(12)与电子接受场(10)之间的距离为1cm-5cm，工作水流速度为0.001m/s-2.0m/s。
4.根据权利要求1所述的一种电子激发降解高浓度氨氮废水的装置，其特征在于：所述电子发射场(12)、与电子接受场(10)的上方装置外壳(6)上设有气体回流管(8)，工作过程中所产生的气体被收集送入废水进口通道(1)前。
5.根据权利要求1所述的一种电子激发降解高浓度氨氮废水的装置，其特征在于：所述电子发射场(10)是通过金属表面涂覆烧结的贵金属纳米粒子形成高活化性的电子催化层，利用电化学原理得到电子跃迁的能势，在电子发射场表面形成高浓度的羟基自由基、氧自由基，由于电子跃迁的能势超高，在跃迁过程中造成空穴，带动水体中的离子、粒子做效应生成次氯酸和带电荷的氯自由基，因为电子接受场在获得电子时在释放氢离子，因此在电子接受场表面生成了高浓度的过氧化氢，这些强氧化剂在水体对氨氮进行氧化分解，达到净化水目的。
6.根据权利要求1所述的一种电子激发降解高浓度氨氮废水的装置，其特征在于：所述的电子激发反应区(13)包括电子发射场(12)与电子接受场(10)。
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