CN110204017B - 一种调节含氨废水pH值的电解处理系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种调节含氨废水pH值的电解处理系统及方法，包括进水泵、一级电解槽、二级电解槽、电动阀、水箱、在线pH计和进出口氨表。本发明的有益效果是：本发明无需额外添加化学药剂来调节出水pH值，节约了药剂费；也无需额外的加药系统，节约了设备成本；本发明有效保证了电解系统出水的pH在6‑8范围内，达到pH的排放标准，符合环保要求；并且无需使用强碱，提高了安全性；本发明能够处理不同氨氮浓度的含氨废水，具有很强的适应性；并且调节pH的工艺方法操作简单，实用性强；本发明可由控制系统完全自动进行，提升了系统运行稳定性和易操作性。

Description

一种调节含氨废水pH值的电解处理系统及方法

技术领域

本发明属于电化学氧化技术领域，具体涉及一种调节含氨废水pH值的电解处理系统及方法。

背景技术

电化学氧化技术是高级氧化技术的一种，其通过催化活性电极直接或间接产生的氧化中间物有效将废水中的氨氮转化为无害的氮气。电化学氧化技术作为一种“环境友好”技术而广受青睐，是最可能被工业化应用的高级氧化技术之一。

电化学氧化法用于处理氨氮废水，目前已有专利申请(中国专利申请号：201810578267.7、201810207990.4、201721520710.2、201810666277.6、201820345842.4)。

工业产生的氨氮废水通常都带有较高浓度的氯离子，电化学氧化装置在处理工业氨氮废水时，电极发生以下反应：

阳极反应：2Cl^--2e^-→Cl₂

阴极反应：2H₂O+2e^-→H₂+2OH^-

在反应的第一阶段(氨氮未被完全去除)，电解产物与氨氮进一步反应：Cl₂+H₂O→HClO+HCl，2NH₄ ⁺+3HClO→N₂+5H⁺+3Cl^-+3H₂O。总反应：2NH₄ ⁺→N₂+3H₂+2H⁺，会导致废水pH的下降。

在反应的第二阶段(氨氮已被完全去除)，电解产物与水进一步反应：Cl₂+H₂O→HClO+HCl。总反应：Cl^-+2H₂O→OH^-+H₂+HClO，会导致废水pH的上升。

目前已有电解处理系统(中国专利申请号：201721520710.2、201810666277.6)处理含氨废水，均只停留在第一阶段，即以废水中的氨氮完全去除为工艺的终点。这导致出水的pH非常低，不满足排放要求。若要使出水pH至中性，需要额外加碱，存在药剂成本高、系统设备复杂、操作简便性不够等缺点。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中的不足，利用工业含氨废水电解反应两个阶段不同的特性，提出一种能够零化学药剂调节含氨废水出水pH值的电解处理系统及方法。

调节含氨废水pH值的电解处理系统，包括进水泵、一级电解槽、二级电解槽、电动阀、水箱、在线pH计和进出口氨表；含氨废水进口处设有进水泵和进口氨表，出口处设有出口氨表和电动阀4；进水泵的输出端连接至一级电解槽的输入端；一级电解槽的输出端分出两条支路，一条支路设有电动阀1和二级电解槽，另一条支路设有电动阀2；两条支路的合并输出端连接至水箱的输入端，水箱设有在线pH计；水箱设有循环支路连接至进口处即进水泵的输入端，循环支路设有电动阀3；水箱的输出端连接至电动阀4；所有电动阀和电解槽均接入远程控制系统。

调节含氨废水pH值的电解处理系统的处理方法，包括以下步骤：

1)处理低浓度含氨废水，氨氮浓度≤150mg/L；

1.1)控制系统根据进口氨表示数自动选择并执行“低氨氮模式”；系统自动或手动开启电动阀1，开启电动阀4，关闭电动阀2，关闭电动阀3，使进水泵、一级电解槽、二级电解槽、水箱依次串联；低浓度含氨废水由进水泵进入一级电解槽，进行第一阶段电解反应，氨氮被一次性完全除去，伴随废水pH值的降低；随后，废水由一级电解槽流出，进入二级电解槽；在二级电解槽中，进行第二阶段电解反应，废水的pH值升高；

1.2)在废水流量恒定的情况下，保持一级电解槽电流达到额定电流或最大可调电流，控制系统以水箱的在线pH计读数为判断，自动或手动增大或减小二级电解槽的电流；在保证出水氨表示数<1mg/L的前提下，使产品水pH在6-8范围内，达到排放标准并外排；

2)处理高浓度含氨废水，氨氮浓度＞150mg/L；

2.1)控制系统根据进口氨表示数自动选择并执行“高氨氮模式”；系统自动或手动关闭电动阀1，关闭电动阀4，打开电动阀2，打开电动阀3，使进水泵、一级电解槽和水箱依次形成一个循环；高浓度含氨废水进入水箱后，由进水泵进入一级电解槽去除氨氮，从一级电解槽出来的低氨氮废水由循环管路返回至水箱；经过长时间的循环电解，第一阶段的电解反应持续进行，含氨废水的氨氮浓度降低至1mg/L以下，并伴随pH的降低；此时，继续保持循环电解，在氨氮被完全去除后自发进行第二阶段的反应，废水的pH值升高；

2.2)控制系统根据进口氨表示数判断废水氨氮的去除情况，根据水箱pH计判断废水的pH值；连续循环电解模式下，当进口氨表示数<1mg/L且pH计示数在6-8范围内，控制系统将判定达到排放标准，并自动或手动开启电动阀4、关闭电动阀3，控制水箱内的产品水外排。

本发明的有益效果是：

1、本发明无需额外添加化学药剂来调节出水pH值，节约了药剂费；也无需额外的加药系统，节约了设备成本。

2、本发明有效保证了电解系统出水的pH在6-8范围内，达到pH的排放标准，符合环保要求；并且无需使用强碱，提高了安全性。

3、本发明能够处理不同氨氮浓度的含氨废水，具有很强的适应性；并且调节pH的工艺方法操作简单，实用性强。

4、本发明可由控制系统完全自动进行，提升了系统运行稳定性和易操作性。

附图说明

图1是调节含氨废水pH值的电解处理系统示意图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步描述。下述实施例的说明只是用于帮助理解本发明。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

所述的调节含氨废水pH值的电解处理系统是一种采用零化学药剂调节含氨废水出水pH值的含氨废水电解处理系统。

所述的调节含氨废水pH值的电解处理方法有两种处理工艺：控制系统能够根据实际进水氨氮浓度自动判断并执行，用以处理不同氨氮浓度的含氨废水。无需添加化学药剂，就能够保证出水氨氮浓度<1mg/L的同时使出水的pH值达到6-8范围内。

所述调节含氨废水pH值的电解处理系统，包括进水泵、一级电解槽、二级电解槽、4个电动阀、水箱、在线pH计、在线氨表和配套管路。每级电解槽都是武汉兴达公司制造的LHB-2型电解制次氯酸钠发生装置。所有电动阀的开关接入远程控制系统。各级电解槽的电压、电流和温度的实时数据均可就地或远程读取，电流大小可以就地或远程调节。水箱的作用是pH在线监测、暂时性储水并排出副产物氢气(提高装置的安全性)。

该系统有两种氨氮处理工艺：

1、用于处理低浓度含氨废水(氨氮浓度≤150mg/L)

控制系统能够根据进口氨表示数自动选择并执行“低氨氮模式”。系统将自动(或手动)开启电动阀1，开启电动阀4，关闭电动阀2，关闭电动阀3，使进水泵、一级电解槽、二级电解槽、水箱依次串联。低浓度含氨废水由进水泵进入一级电解槽，此时主要进行第一阶段电解反应，氨氮被一次性完全除去，伴随废水pH值的大幅降低。随后，废水由一级电解槽流出，进入二级电解槽。在二级电解槽中，主要进行第二阶段电解反应，废水的pH升高。

在废水流量恒定的情况下，保持一级电解槽电流达到额定电流或最大可调电流，控制系统将以水箱的pH计读数为判断，自动(或手动)增大或减小二级电解槽的电流。在保证出水氨表示数<1mg/L的前提下，使产品水pH在6-8范围内，达到排放标准并外排。

2、用于处理高浓度含氨废水(氨氮浓度＞150mg/L)

控制系统能够根据进口氨表示数自动选择并执行“高氨氮模式”。系统将自动(或手动)关闭电动阀1，关闭电动阀4，打开电动阀2，打开电动阀3，使进水泵、一级电解槽和水箱依次形成一个循环。高浓度含氨废水进入水箱后，由进水泵进入一级电解槽去除氨氮，从一级电解槽出来的低氨氮废水由循环管路返回至水箱。经过长时间的循环电解，第一阶段的电解反应持续进行，含氨废水的氨氮浓度能够降低至1mg/L以下，并伴随pH的大幅降低。此时，继续保持循环电解，在氨氮被完全去除后主要进行第二阶段的反应，废水的pH升高。

控制系统将根据进口氨表示数来判断废水氨氮的去除情况，根据水箱pH计判断废水的pH值。连续循环电解模式下，当进口氨表示数<1mg/L且pH计示数在6-8范围内，控制系统将判定达到排放标准，并自动(或手动)开启电动阀4、关闭电动阀3，控制水箱内的产品水外排。

两种处理工艺分别能够处理氨氮浓度≤150mg/L和氨氮浓度>150mg/L的含氨废水，在氨氮处理过程中利用两个阶段电解反应的特点，无需添加额外的化学药剂来控制出水的pH。

实施例：

某燃煤电厂精处理再生废水氨氮浓度在50-500mg/L范围内波动，以电化学氧化法处理该废水。在之前的处理工艺中，始终以氨氮浓度<1mg/L为排放的唯一标准。排放的废水pH值在1.5-2.5范围内，需要额外加入大量碱液(NaOH溶液)中和至6-8范围内再进行外排，不仅试剂用量大，还增加了处理步骤。

之后该电厂进行技术改造，使设备能够用于不同浓度的氨氮废水处理，且能够始终保证出水品质。改造后，该设备可由控制系统完全自动控制，也可切换为手动控制模式。目前，该设备已连续运行300小时以上，对于不同氨氮浓度的废水(最高值为551mg/L，最低值为37mg/L)，都得到了很好的处理，出水氨氮浓度始终小于1mg/L、pH在6-8范围内。系统运行过程中没有添加化学药剂，真正实现了零化学药剂调节含氨废水出水pH值，取得了较好的经济效益、环境效益和社会效益。

Claims (1)

1.一种调节含氨废水pH值的电解处理系统的处理方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)处理低浓度含氨废水，氨氮浓度≤150mg/L；

1.1)控制系统根据进口氨表示数自动选择并执行“低氨氮模式”；系统自动或手动开启电动阀1，开启电动阀4，关闭电动阀2，关闭电动阀3，使进水泵、一级电解槽、二级电解槽、水箱依次串联；低浓度含氨废水由进水泵进入一级电解槽，进行第一阶段电解反应，氨氮被一次性完全除去，伴随废水pH值的降低；随后，废水由一级电解槽流出，进入二级电解槽；在二级电解槽中，进行第二阶段电解反应，废水的pH值升高；

1.2)在废水流量恒定的情况下，保持一级电解槽电流达到额定电流或最大可调电流，控制系统以水箱的在线pH计读数为判断，自动或手动增大或减小二级电解槽的电流；在保证出水氨表示数<1mg/L的前提下，使产品水pH在6-8范围内，达到排放标准并外排；

2)处理高浓度含氨废水，氨氮浓度＞150mg/L；

2.1)控制系统根据进口氨表示数自动选择并执行“高氨氮模式”；系统自动或手动关闭电动阀1，关闭电动阀4，打开电动阀2，打开电动阀3，使进水泵、一级电解槽和水箱依次形成一个循环；高浓度含氨废水进入水箱后，由进水泵进入一级电解槽去除氨氮，从一级电解槽出来的低氨氮废水由循环管路返回至水箱；经过长时间的循环电解，第一阶段的电解反应持续进行，含氨废水的氨氮浓度降低至1mg/L以下，并伴随pH的降低；此时，继续保持循环电解，在氨氮被完全去除后自发进行第二阶段的反应，废水的pH值升高；

2.2)控制系统根据进口氨表示数判断废水氨氮的去除情况，根据水箱pH计判断废水的pH值；连续循环电解模式下，当进口氨表示数<1mg/L且pH计示数在6-8范围内，控制系统将判定达到排放标准，并自动或手动开启电动阀4、关闭电动阀3，控制水箱内的产品水外排；

调节含氨废水pH值的电解处理系统，包括进水泵、一级电解槽、二级电解槽、电动阀、水箱、在线pH计和进出口氨表；含氨废水进口处设有进水泵和进口氨表，出口处设有出口氨表和电动阀4；进水泵的输出端连接至一级电解槽的输入端；一级电解槽的输出端分出两条支路，一条支路设有电动阀1和二级电解槽，另一条支路设有电动阀2；两条支路的合并输出端连接至水箱的输入端，水箱设有在线pH计；水箱设有循环支路连接至进口处即进水泵的输入端，循环支路设有电动阀3；水箱的输出端连接至电动阀4；所有电动阀和电解槽均接入远程控制系统。