CN101234805A - 高效脱氮的电化学氧化水处理方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高效脱氮的电化学氧化水处理方法及系统，让含氮废水在安全电压5－6V下，通过特制极板的作用，在5－10分钟内，达到60％以上总氮的去除。特制极板为以耐腐蚀的金属板材钛为电极基材，将其表面进行氧化处理，去除表面氧化物，并均匀地涂覆一层混合高分子纳米材料的涂层极板，混合高分子纳米材料包括7∶2.8重量比的RuO2和TiO2，并填加了2％重量份的IrO2，以提高电极寿命。本发明结构简单、脱氮效率高、脱氮工艺对环境条件的要求比较低。尤其适合于高氨氮废水的处理，也适合其他含氨氮废水的处理。
Description
技术领域
本发明涉及一种水处理技术，尤其涉及一种高效脱氮的电化学氧化水处理方法及系统。
背景技术
目前水体的富营养化现象比较严重，其主要原因之一就是含氮化合物的超标排放，因此，针对水中氮的去除尤为重要。常见的污水脱氮技术主要有物化法和生物法两大类，其中生物法脱氮技术的原理是：首先氨化菌将水体中的有机氮转化为氨氮，然后有氧状态下，硝化菌将产生的氨氮转化为硝态氮，最后，在缺氧条件下，反硝化细菌利用水中的有机碳源把硝态氮再还原为氮气等，实现氮的生物去除。
上述现有技术至少存在以下缺点：必须在两个反应器内实现，即要存在好氧和缺氧的条件，使结构复杂；此外，硝化菌的世代时间较长，致使反应器的启动时间长，一般需要10～15d才能具有明显的脱氮效果，脱氮效率底；第三，硝化菌和反硝化菌对温度、pH值和溶解氧的要求较为严格，生物脱氮工艺对环境条件的要求比较苛刻。
发明内容
本发明的目的是提供一种结构简单、脱氮效率高、脱氮工艺对环境条件的要求比较低的高效脱氮的电化学氧化水处理方法及系统。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
本发明的高效脱氮的电化学氧化水处理方法，该方法向含氮废水中通入安全电压，实现脱氮。
本发明的高效脱氮的电化学氧化水处理系统，包括正、负电极，所述正电极的材料为涂层钛板。
由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明所述的高效脱氮的电化学氧化水处理方法及系统，由于采用安全电压下涂层电极电解处理含氮废水，其结构简单、脱氮效率高、脱氮工艺对环境条件的要求比较低。尤其适合于高氨氮废水的处理，也适合其他含氨氮废水的处理。
具体实施方式
本发明的高效脱氮的电化学氧化水处理方法，其较佳的具体实施方式是，向含氮废水中通入安全电压，实现脱氮。安全电压为5-6V的安全电压，根据需要也可以选择其它强度的安全电压。
通入安全电压的时间为5-10分钟。根据需要，也可以选择其它的通电时间。
本发明的高效脱氮的电化学氧化水处理系统，其较佳的具体实施方式是，包括正、负电极，正、负电极之间接有安全电源。
其中，正电极的材料为涂层钛板，涂层钛板可以金属钛为基材，对其表面进行处理，去除表面氧化物，并均匀地涂覆一层混合高分子纳米材料。
混合高分子纳米材料包括RuO2和TiO2，RuO2与TiO2的重量比为7∶2.8，根据需要也可以选择其它的比例。混合高分子纳米材料还可以包括约2％重量份的的IrO2。
上述的混合高分子纳米材料也可以选择其它的材料。
阴极的材料可以选择无涂层钢板等材料。
本发明的高效脱氮的电化学氧化水处理系统，还包括自动控制系统，自动控制系统设有可与外部控制中心连接的接口，且自动控制系统的电气元件设有防湿装置。
具体实施例：
向含氮废水通入5-6V的安全电压，在5-10分钟内，达到60％以上总氮去除的效果。
阳极极板的制作以耐腐蚀的金属板材钛为电极基材，对其表面进行处理，去除表面氧化物，将经过处理的钛板表面均匀地涂覆按7∶2.8重量比例混合的RuO2和TiO2，并填加了2％重量份的IrO2，经过高温烧结恒温处理使其形成高比表面积的催化层，再经过电解氧化还原，形成永久性的涂覆层，获得具有高浓度、高氧化活性物质的涂层电极。
用无涂层钢板作为阴极，通过控制系统控制，在安全电压5～6V下，调节正、负极板间距为1cm，进行电解处理，使其产生高浓度、高氧化活性物质ClO-、·OH等，实现对水中的臭味、挥发酚、氰化物、氨氮及细菌和藻类的去除，通过控制系统使污水在系统中停留5-10min，得到达标清水。
控制系统为自动控制系统，包括PLC可控制编程元件、各种接触器、断路器、指示灯等，控制设备都设有手动和自动单独控制开关、转化开关等部件。且控制系统的电气元件设有防湿装置。
本发明利用涂层电极电解催化作用，可将水中氨氮直接氧化成氮气释放到大气中，与生物脱氮工艺相比效率可提高10％左右；
涂层电极电解装置操作电压为安全电压5～6V，耗电量低、成本低：所用涂层电极电解装置吨水电耗0.5～1.0Kwh；
涂层电极电解装置使用寿命长，长达20年；
涂层电极电解装置运行成本较低，为0.25～0.5元/吨水。
本发明的电化学氧化脱氮技术不受温度变化影响，即使在低温下也能实现良好的脱氮效果。本发明可以在正常pH范围内(6-9)进行，并不受其变化的影响。本发明运行维护方便，配备完善的自控程序，完全实现自动化运行，无需人员维护。
本发在以北方某河流微污染水为原水，原水NH3-N 16.0～20.5mg/l，TN 20.0～24.5mg/l，经本发明处理，运行5-10分钟后，出水NH3-N小于5mg/l、TN小于10mg/l。经过长时间运行(六个月以上)，出水水质稳定。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式和极板的较佳制作方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1、一种高效脱氮的电化学氧化水处理方法，其特征在于，该方法向含氮废水中通入安全电压，实现脱氮。
2、根据权利要求1所述的高效脱氮的电化学氧化水处理方法，其特征在于，所述的安全电压为5-6V的安全电压。
3、根据权利要求1或2所述的高效脱氮的电化学氧化水处理方法，其特征在于，所述的通入安全电压的时间为5-10分钟。
4、一种高效脱氮的电化学氧化水处理系统，其特征在于，包括正、负电极，所述正电极的材料为涂层钛板。
5、根据权利要求4所述的高效脱氮的电化学氧化水处理系统，其特征在于，所述涂层钛板以金属钛为基材，去除表面氧化物，并均匀地涂覆一层混合高分子纳米材料。
6、根据权利要求5所述的高效脱氮的电化学氧化水处理系统，其特征在于，所述的混合高分子纳米材料包括RuO2和TiO2。
7、根据权利要求6所述的高效脱氮的电化学氧化水处理系统，其特征在于，所述RuO2与TiO2的重量比为7∶2.8。
8、根据权利要求6或7所述的高效脱氮的电化学氧化水处理系统，其特征在于，所述的混合高分子纳米材料还包括2％重量份的IrO2。
9、根据权利要求4所述的高效脱氮的电化学氧化水处理系统，其特征在于，所述的阴极的材料为无涂层钢板。
10、根据权利要求4所述的高效脱氮的电化学氧化水处理系统，其特征在于，还包括自动控制系统，所述自动控制系统设有可与外部控制中心连接的接口，且所述自动控制系统的电气元件设有防湿装置。
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