CN212770001U - 一种电化学同步脱氮除磷装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电化学同步脱氮除磷装置，包括壳体，壳体的内部设有与其相配合的反应池，反应池顶端的一侧设有与壳体相配合的电控系统，反应池的底部对称设有与壳体相配合的缓冲槽，缓冲槽的内部设有与反应池相配合的缓冲块，缓冲块与反应池之间设有缓冲弹簧，反应池内部的底端设有污泥区，污泥区的底端设有与反应池相配合的排泥管，反应池的内部对称设有沉淀区，两两沉淀区之间设有电解反应区。有益效果为：有效的保证了装置结构简单，操作方便，效率高，出水指标稳定，可实现规模化、自动化，便于管理，并能产生一定的经济价值，此项技术具有较好的发展前景和实用价值。

Description

一种电化学同步脱氮除磷装置

技术领域

本实用新型涉及污水领域，具体来说，涉及一种电化学同步脱氮除磷装置。

背景技术

脱氮除磷是污水的基本要求，也是缓解水体富营养化、降低生态风险的必要措施，目前污水厂广泛采用的是基于活性污泥法的脱氮除磷技术。该类技术的脱氮机理是利用氨化菌、硝化菌和反硝化菌在好氧和缺氧条件下将有机氮化合物依次转化为氨态氮和硝态氮，最后转化为氮气去除。除磷部分主要是利用聚磷菌(PAOs)在厌氧条件下的释磷过程和好氧条件下的超量摄磷过程，将水体中的磷转化为高能物质三磷酸腺(ATP)，其中一部分以聚合磷酸盐的形式作为能量贮存在PAOs体内，并最终通过排放剩余污泥的形式达到磷去除的目的。传统生物法的脱氮除磷技术主要是通过厌氧、缺氧、好氧交替状态实现硝化、反硝化、摄磷、释磷等生物反应过程；随着排放标准的提高，生物处理法除磷不能达到排放要求，通常增加化学除磷。在长期的应用中存在以下问题：①脱氮与除磷泥龄不同；②脱氮与除磷存在竞争碳源的问题；③生物处理过程稳定性差；④运行管理麻烦。电化学是一种新的污水方法，通常所说的电解脱氮技术是利用电化学氧化去除水中的铵态氮和电化学还原去除污水中的硝态氮。电化学除磷其原理是利用金属做阳极，在电解时产生金属离子与磷酸盐形成沉淀去除污水中的磷。

针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

实用新型内容

针对相关技术中的问题，本实用新型提出一种电化学同步脱氮除磷装置，以克服现有相关技术所存在的上述技术问题。

为此，本实用新型采用的具体技术方案如下：

一种电化学同步脱氮除磷装置，包括壳体，所述壳体的内部设有与其相配合的反应池，所述反应池顶端的一侧设有与所述壳体相配合的电控系统，所述反应池的底部对称设有与所述壳体相配合的缓冲槽，所述缓冲槽的内部设有与所述反应池相配合的缓冲块，所述缓冲块与所述反应池之间设有缓冲弹簧，所述反应池内部的底端设有污泥区，所述污泥区的底端设有与所述反应池相配合的排泥管，所述反应池的内部对称设有沉淀区，两两所述沉淀区之间设有电解反应区，所述电解反应区的内部对称设有与其相配合的不锈钢电极，所述不锈钢电极的一侧均设有与其相配合的镁合金电极，所述壳体顶端的一侧设有进气管，所述进气管靠近所述壳体的一端设有与其相配合的布气管，所述壳体顶端远离所述进气管的一侧设有与其相配合的进水管，所述进水管靠近所述壳体的一端设有与其相配合的布水管。

进一步的，所述反应池的横截形状为方形，所述反应池底部的形状为锥形。

进一步的，一个所述镁合金电极和一个所述不锈钢电极为一组，所述电解反应区内含一组或一组以上，所述镁合金电极和所述不锈钢电极的间距为5-50mm。

进一步的，所述不锈钢电极与所述镁合金电极均通过导线与所述电控系统相连接。

进一步的，所述电控系统的内部设有与其相配合的报警器。

进一步的，所述进气管的内部设有与其相配合的流量计。

进一步的，所述电控系统的内部设有与所述反应池相配合的pH计。

本实用新型的有益效果为：有效的保证了装置结构简单，操作方便，效率高，出水指标稳定，可实现规模化、自动化，便于管理；可单独处理或与原污水处理系统组合处理，当改造原污水处理系统时，不改变原污水处理系统，可实现不停机提标改造；可连续运行，反应完成后即可进行沉淀，减少了流程，节约了占地面积；有效避免了浓度极差化和电极钝化，有利于电解液与污水混合反应，通过流量调节又不至于溶解氧过量；利于污泥收集，污泥主要成分为鸟粪石，鸟粪石可以用作肥料，具有良好的市场价值，这可以进一步减轻污水处理厂的运营负担；能解决因面临污水处理排放标准升级而改造工艺费用较大的问题，且出水水质也能稳定达标；可实现正负极定时转换，或根据设定pH 限值自动转换电极正负极，有效避免了浓度极差化和极板钝化问题；通过电化学沉淀法回收废水中的鸟粪石不仅能够降低废水中氮磷含量，而且能节省操作费用，并能产生一定的经济价值，此项技术具有较好的发展前景和实用价值。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是根据本实用新型实施例的一种电化学同步脱氮除磷装置的结构示意图。

图中：

1、壳体；2、反应池；3、电控系统；4、缓冲槽；5、缓冲块；6、缓冲弹簧；7、污泥区；8、排泥管；9、沉淀区；10、电解反应区；11、不锈钢电极；12、镁合金电极；13、进气管；14、布气管；15、进水管；16、布水管；17、导线；18、报警器；19、流量计；20、pH计。

具体实施方式

为进一步说明各实施例，本实用新型提供有附图，这些附图为本实用新型揭露内容的一部分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理，配合参考这些内容，本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本实用新型的优点，图中的组件并未按比例绘制，而类似的组件符号通常用来表示类似的组件。

根据本实用新型的实施例，提供了一种电化学同步脱氮除磷装置。

实施例一：

如图1所示，根据本实用新型实施例的电化学同步脱氮除磷装置，包括壳体1，所述壳体1的内部设有与其相配合的反应池2，所述反应池2顶端的一侧设有与所述壳体1相配合的电控系统3，所述反应池2的底部对称设有与所述壳体1相配合的缓冲槽4，所述缓冲槽4的内部设有与所述反应池2相配合的缓冲块5，所述缓冲块5与所述反应池2之间设有缓冲弹簧6，所述反应池2内部的底端设有污泥区7，所述污泥区7的底端设有与所述反应池2相配合的排泥管8，所述反应池2的内部对称设有沉淀区9，两两所述沉淀区9之间设有电解反应区10，所述电解反应区10的内部对称设有与其相配合的不锈钢电极11，所述不锈钢电极11的一侧均设有与其相配合的镁合金电极12，所述壳体1顶端的一侧设有进气管13，所述进气管13靠近所述壳体1的一端设有与其相配合的布气管14，所述壳体1 顶端远离所述进气管13的一侧设有与其相配合的进水管15，所述进水管 15靠近所述壳体1的一端设有与其相配合的布水管16。

下面具体说一下通过壳体1、排泥管8、缓冲弹簧6、布气管14、电解反应区10、电控系统3、布水管16和进气管13的具体设置和作用。

如图1所示，污水通过进水管15进入布水管16内，布水管16把水均匀分散在电解反应区10；污水通过电解反应区10电解后，水中的NH₄ ⁺、 PO₄ ^3-、HPO₄ ^2-和H₂PO₄ ^-通过与阳极析出的Mg²⁺反应，生成磷酸铵镁和磷酸镁沉淀物，在沉淀区9沉淀后，上清液经出水管排出；沉淀物经排泥管8收集，可提取磷酸铵镁作为肥料出售。在电解反应区10内镁合金做阳极时发生以下反应：

阳极反应：Mg-2e^-＝Mg²⁺；

阴极反应：2H₂O+2e-＝H₂↑+2OH^-；

溶液中：NH4++PO₄ ^3-+Mg²⁺+6H₂O＝MgNH₄PO₄·6H₂O

在电解室内不锈钢阳极时发生以下反应：

阳极反应：Fe－2e^－＝Fe²⁺

Fe²⁺+2OH－＝Fe(OH)₂

Fe(OH)₂+O₂+2H₂O＝Fe(OH)₃

阴极反应：2H2O+2e-＝H₂↑+2OH-；

不锈钢电极11做阳极反应过程中生产的氢氧化铁为絮凝剂，与污水中的磷等有机物形成沉淀而被去除，电解反应区10内，为防止浓度极差化和极板钝化，做以下设计：1、底部设置曝气系统，使污水与电解液混合均匀；2、在线通过PH计20测量电极室PH值，当达到设定值时强行倒换电极；3、正负极均可设定工作时间切换，并且在整个使用过程中，设备能够通过缓冲块5使得运行期间的抖动能够全完缓冲，保证运行的平稳性。

实施例二：

如图1所示，所述反应池2的横截形状为方形，所述反应池2底部的形状为锥形，一个所述镁合金电极12和一个所述不锈钢电极11为一组，所述电解反应区10内含一组或一组以上，所述镁合金电极12和所述不锈钢电极11的间距为5-50mm，所述不锈钢电极11与所述镁合金电极12均通过导线17与所述电控系统3相连接，所述电控系统3的内部设有与其相配合的报警器18，所述进气管13的内部设有与其相配合的流量计19，所述电控系统3的内部设有与所述反应池2相配合的pH计20。

为了方便理解本实用新型的上述技术方案，以下就本实用新型在实际过程中的工作原理或者操作方式进行详细说明。

在实际应用时，污水通过进水管15进入布水管16内，布水管16把水均匀分散在电解反应区10；污水通过电解反应区10电解后，水中的NH₄ ⁺、 PO₄ ^3-、HPO₄ ^2-和H₂PO₄ ^-通过与阳极析出的Mg²⁺反应，生成磷酸铵镁和磷酸镁沉淀物，在沉淀区9沉淀后，上清液经出水管排出；沉淀物经排泥管8收集，可提取磷酸铵镁作为肥料出售。在电解反应区10内镁合金做阳极时发生以下反应：

阳极反应：Mg-2e-＝Mg²⁺；

阴极反应：2H₂O+2e-＝H₂↑+2OH-；

溶液中：NH₄ ⁺+PO₄ ^3-+Mg²⁺+6H₂O＝MgNH₄PO₄·6H₂O

在电解室内不锈钢阳极时发生以下反应：

阳极反应：Fe－2e－＝Fe²⁺

Fe2++2OH^－＝Fe(OH)₂

Fe(OH)₂+O₂+2H₂O＝Fe(OH)₃

阴极反应：2H₂O+2e^-＝H₂↑+2OH-；

不锈钢电极11做阳极反应过程中生产的氢氧化铁为絮凝剂，与污水中的磷等有机物形成沉淀而被去除，电解反应区10内，为防止浓度极差化和极板钝化，做以下设计：1、底部设置曝气系统，使污水与电解液混合均匀； 2、在线通过PH计20测量电极室PH值，当达到设定值时强行倒换电极； 3、正负极均可设定工作时间切换，并且在整个使用过程中，设备能够通过缓冲块5使得运行期间的抖动能够全完缓冲，保证运行的平稳性。

综上所述，借助于本实用新型的上述技术方案，有效的保证了装置结构简单，操作方便，效率高，出水指标稳定，可实现规模化、自动化，便于管理；可单独处理或与原污水处理系统组合处理，当改造原污水处理系统时，不改变原污水处理系统，可实现不停机提标改造；可连续运行，反应完成后即可进行沉淀，减少了流程，节约了占地面积；有效避免了浓度极差化和电极钝化，有利于电解液与污水混合反应，通过流量调节又不至于溶解氧过量；利于污泥收集，污泥主要成分为鸟粪石，鸟粪石可以用作肥料，具有良好的市场价值，这可以进一步减轻污水处理厂的运营负担；能解决因面临污水处理排放标准升级而改造工艺费用较大的问题，且出水水质也能稳定达标；可实现正负极定时转换，或根据设定PH限值自动转换电极正负极，有效避免了浓度极差化和极板钝化问题；通过电化学沉淀法回收废水中的鸟粪石不仅能够降低废水中氮磷含量，而且能节省操作费用，并能产生一定的经济价值，此项技术具有较好的发展前景和实用价值。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种电化学同步脱氮除磷装置，其特征在于，包括壳体(1)，所述壳体(1)的内部设有与其相配合的反应池(2)，所述反应池(2)顶端的一侧设有与所述壳体(1)相配合的电控系统(3)，所述反应池(2)的底部对称设有与所述壳体(1)相配合的缓冲槽(4)，所述缓冲槽(4)的内部设有与所述反应池(2)相配合的缓冲块(5)，所述缓冲块(5)与所述反应池(2)之间设有缓冲弹簧(6)，所述反应池(2)内部的底端设有污泥区(7)，所述污泥区(7)的底端设有与所述反应池(2)相配合的排泥管(8)，所述反应池(2)的内部对称设有沉淀区(9)，两两所述沉淀区(9)之间设有电解反应区(10)，所述电解反应区(10)的内部对称设有与其相配合的不锈钢电极(11)，所述不锈钢电极(11)的一侧均设有与其相配合的镁合金电极(12)，所述壳体(1)顶端的一侧设有进气管(13)，所述进气管(13)靠近所述壳体(1)的一端设有与其相配合的布气管(14)，所述壳体(1)顶端远离所述进气管(13)的一侧设有与其相配合的进水管(15)，所述进水管(15)靠近所述壳体(1)的一端设有与其相配合的布水管(16)。

2.根据权利要求1所述的一种电化学同步脱氮除磷装置，其特征在于，所述反应池(2)的横截形状为方形，所述反应池(2)底部的形状为锥形。

3.根据权利要求1所述的一种电化学同步脱氮除磷装置，其特征在于，一个所述镁合金电极(12)和一个所述不锈钢电极(11)为一组，所述电解反应区(10)内含一组或一组以上，所述镁合金电极(12)和所述不锈钢电极(11)的间距为5-50mm。

4.根据权利要求1所述的一种电化学同步脱氮除磷装置，其特征在于，所述不锈钢电极(11)与所述镁合金电极(12)均通过导线(17)与所述电控系统(3)相连接。

5.根据权利要求1所述的一种电化学同步脱氮除磷装置，其特征在于，所述电控系统(3)的内部设有与其相配合的报警器(18)。

6.根据权利要求1所述的一种电化学同步脱氮除磷装置，其特征在于，所述进气管(13)的内部设有与其相配合的流量计(19)。

7.根据权利要求1所述的一种电化学同步脱氮除磷装置，其特征在于，所述电控系统(3)的内部设有与所述反应池(2)相配合的pH计(20)。

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