CN214299655U - 一种电化学牺牲阳极回收农村污水中氮、磷的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电化学牺牲阳极回收农村污水中氮、磷的装置，该装置包括反应罐和固液分离罐两部分，反应罐作为一个独立单元，包括箱体、镁合金棒电极和铁丝网筒电极；固液分离罐有过滤区和储存区两个单元，由箱体和两个倾斜滤网组成。反应罐和固液分离罐组装在一起构成电化学牺牲阳极回收农村污水中氮、磷的装置。反应罐箱体顶部设有进水口、回流口、导线口和电极口，侧面设有排水口。农村污水进入反应罐后，分别以镁合金棒和铁丝网筒做为阳极，通电反应一段时间后，静置，以镁合金棒和铁丝网筒为阳极所得沉淀分别通过固液分离罐的第一倾斜滤网和第二倾斜滤网进行固液分离，固体分别通过两个倾斜滤网的上部排出，滤出液至固液分离罐的储存区后，通过提升泵回流至反应罐进行后续反应。该装置体积小，成本低，反应效率高，上下两独立单元通过螺栓支架连接，易拆卸、更换和维护，具有良好应用前景。

Description

一种电化学牺牲阳极回收农村污水中氮、磷的装置

技术领域

本实用新型涉及废水处理技术领域，具体为一种电化学牺牲阳极回收农村污水中氮、磷的装置。

背景技术

我国是一个农业大国，农业人口数量十分庞大，但是针对农业污水处理的设备还不是十分完善，农业污水造成的污染十分严重，根据《第二次全国污染源普查公报》数据显示，2017年中国畜禽养殖业和农村生活源污水中排放的氨氮、总氮和总磷分别达到35.59万吨、104.28万吨和15.66万吨，化学需氧量COD达到1500.15万吨，畜禽养殖业和农村生活污水已成为农业面源污染的重要来源。

农村地区缺乏相应的技术与人员，且农村污水排放较为分散，这加重了农村污水处理的难度，限制了农村污水的有效处理。同时，农村还存在一定数量的畜禽养殖，这使得农村污水中氮、磷的含量远高于城市污水，这不仅严重污染地下水，还造成周边水体的富营养化，导致农村地区水质性缺水，给农村日常生活和农产品生产带来严重影响。因此，有效去除或回收农村污水中的大量氮、磷是改善农村环境质量所面临的重要问题。

实用新型内容

(一)解决的技术问题

为解决以上问题，本实用新型提供了一种电化学牺牲阳极回收农村污水中氮、磷的装置，是一种经济、简单高效、环境友好的农村污水处理技术，并且是一种贴合农村污水排放特点的小型农村污水氮、磷回收处理装置，在实现农村污水氮、磷回收的同时，解决农村污水处理困难的问题。

(二)技术方案

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种电化学牺牲阳极回收农村污水中氮、磷的装置，包括反应罐，其特征在于，所述反应罐处理来自第一阀门的污水和提升泵回流的污水，所述反应罐通过支架固定在固液分离罐上部，所述反应罐内设置有一根镁合金棒，所述镁合金棒上端连接着反应罐盖子，所述镁合金棒和所述反应罐盖子之间，由密封圈进行密封和固定，所述镁合金棒顶部连接着导线，所述镁合金棒开始接通着电源正极作为起始牺牲阳极，所述反应罐盖子下面铰接着四个倒钩，四个所述倒钩用于固定铁丝网筒，所述铁丝网筒连接着导线，铁丝网筒开始接通着电源负极作为起始阴极。

一种电化学牺牲阳极回收农村污水中氮、磷的装置，其特征在于，还包括固液分离罐，所述固液分离罐有过滤区和储存区两个单元，所述过滤区过滤来自第二阀门和第三阀门的污水，所述过滤区有第一倾斜滤网和第二倾斜滤网，所述第一倾斜滤网是过滤来自第二阀门流出的污水，所述第一倾斜滤网过滤得到的固体主要含有鸟粪石，所述第二倾斜滤网是过滤来自第三阀门流出的污水，所述第二倾斜滤网过滤得到的固体主要是经过铁及絮凝的有机物，所述第一倾斜滤网和所述第二倾斜滤网可以通过滑动进入所述固液分离罐进行清洗或更换。所述储存区暂时储存来自所述第一倾斜滤网和所述第二倾斜滤网的滤液，所述储存区连接着提升泵，所述提升泵提升所述储存区的污水。

优选地，所述电极的尺寸长150-200mm，电极之间的距离为30mm、40mm、50mm。

优选地，所述电极的电流密度40mA/cm²-100mA/cm²。

优选地，所述镁合金棒为镁铝合金、镁钛合金或镁锰合金，所述铁丝网筒为铁网或不锈钢网，所述不锈钢网为镀铬不锈钢网或镀镍不锈钢网。

优选地，所述滤网为不锈钢网，所述滤网的目数选择60-150目，所述滤网的倾斜角度为30-45度；

本实用新型涉及的化学反应式包括：

镁合金棒作为牺牲阳极，铁丝网筒作为阴极时:

阳极反应：Mg-2e^-→Mg²⁺

阴极反应：2e^-+2H₂O→H₂+2OH^-

总反应：Mg²⁺+NH₄ ⁺+PO₄ ^3-+6H₂O→MgNH₄PO₄·6H₂O↓

铁丝网筒作为牺牲阳极，镁合金棒作为阴极时:

阳极反应：Fe→Fe²⁺+2e^-

阴极反应：2H₂O+2e^-→2OH^-+H₂↑

总反应：XFe²⁺+YH₂O→Fe(OH)₂ ^(2-Y)++YH⁺；XFe³⁺+YH₂O→Fe_X(OH)_Y ^(3X-Y)++YH⁺

(三)有益效果

本实用新型提供了一种电化学牺牲阳极回收农村污水中氮、磷的装置，具备以下有益效果：

采用镁铁作为电极，成本低；通过电极反转，两边的电极都得到了利用，利用率高；电极采取圆筒形式，铁丝网作为圆筒，反应充分，效率高；由于反应整个核心都围绕反应室的铁碳电极，反应容器体积小，流程短，控制简单。

过滤网采用滑动设计，上下两容器通过螺栓支架连接，易拆卸和更换，易于维护。

通过鸟粪石和铁的絮凝作用回收了污水中的氮磷，同时去除了水中部分有机物，减轻了有机负荷。

附图说明

附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制,在附图中：

图1示出了本实用新型的实施例的整体结构剖面图；

图2示出了本实用新型的实施例的反应罐的剖视图；

图3示出了本实用新型的实施例的反应罐的俯视图；

图4示出了本实用新型的实施例的固液分离罐的剖视图；

图5示出了本实用新型的实施例的固液分离罐的俯视图；

图6示出了本实用新型的实施例中过滤室的横剖图；

图7示出了本实用新型的实施例中过滤室的纵剖图。

图中：1第一阀门、2第二阀门、3第三阀门、4第四阀门、5倒钩、6镁合金棒、7铁丝网筒、8密封圈、9螺栓、10第一倾斜滤网、11第二倾斜滤网、12提升泵、13支架。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅附图1-附图7，本实用新型实施例提供一种电化学牺牲阳极回收农村污水中氮、磷的装置，包括反应罐和固液分离罐两部分，还包括第一阀门1、第二阀门2、第三阀门3、第四阀门4、倒钩5、镁合金棒6、铁丝网筒7、密封圈8、螺栓9、第一倾斜滤网10、第二倾斜滤网11、提升泵12、支架13；

所述反应罐通过支架13固定在固液分离罐上部，所述反应罐内设置有一根镁合金棒6，镁合金棒6上端连接着反应罐盖子，镁合金棒6和所述反应罐盖子之间，由密封圈8进行密封和固定，镁合金棒6顶部连接着导线，所述镁合金棒6开始接通着电源正极作为起始牺牲阳极；反应罐盖子下面铰接着四个倒钩5，四个倒钩5用于固定铁丝网筒7，所述铁丝网筒7连接着导线，铁丝网筒7开始接通着电源负极作为起始阴极；反应罐盖子上设置有进水口、回流口、导线口、电极口，第一阀门1通过管道连接到进水口处；反应罐侧壁上设置有管道，连接第四阀门4作为排水口处。

所诉固液分离罐有过滤区和储存区两个单元，所述过滤区过滤来自第二阀门2和第三阀门3的污水，所述过滤区有第一倾斜滤网10和第二倾斜滤网11，所述第一倾斜滤网10是过滤来自第二阀门2流出的污水，过滤得到的固体主要含有鸟粪石，所述第二倾斜滤网11是过滤来自第三阀门3流出的污水，过滤得到的固体主要是经过铁及絮凝的有机物，第一倾斜滤网10和第二倾斜滤网11可以通过滑动进入所述固液分离罐进行清洗或更换。所述储存区暂时储存来自所述第一倾斜滤网10和所述第二倾斜滤网11的滤液，所述储存区连接着提升泵12，所述提升泵12提升所述储存区的污水到反应罐回流口。所述反应罐与反应罐盖子，固液分离罐与固液分离罐盖子之间都是通过4颗螺栓9进行密封固定。

根据上述方案，使用时，污水通过第一阀门1进入反应罐，此时所述反应罐的镁合金棒6作为起始牺牲阳极，所述反应罐的铁丝网筒7作为起始阴极。通电反应，反应完后断电静置沉淀一段时间，沉淀部分通过第二阀门2流入固液分离罐过滤区的第一倾斜滤网10，第一倾斜滤网10上部得到的固体主要为鸟粪石，过滤出的液体进入储存区，过滤完后，液体经过提升泵12重新进入反应罐。此时电极交换，铁丝网筒7作为牺牲阳极，镁合金棒6作为阴极，通电反应，反应完后断电静置沉淀，首先反应罐的上清液通过第四阀门4流出，然后剩余部分通过第三阀门3流入过滤区的第二倾斜滤网11，第二倾斜滤网11上部得到的固体主要为铁及絮凝的有机物，过滤出的液体进入储存区，过滤完后，液体经过提升泵12重新进入反应罐，上述过程作为一流程，继续进行上述这一流程。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本申请的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

在本申请的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本申请保护范围的限制。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (4)

1.一种电化学牺牲阳极回收农村污水中氮、磷的装置，其特征在于，包括：

反应罐，所述反应罐通过支架(13)固定在固液分离罐上部，所述反应罐内设置有一根镁合金棒(6)，镁合金棒(6)上端连接着反应罐盖子，所述镁合金棒(6)和所述反应罐盖子之间，由密封圈(8)进行密封和固定，所述镁合金棒(6)顶部连接着导线，开始接通着电源正极作为起始牺牲阳极，所述反应罐盖子下面铰接着四个倒钩(5)用于固定铁丝网筒(7)，所述铁丝网筒(7)连接着导线，开始接通着电源负极作为起始阴极。

2.根据权利要求1所述的一种电化学牺牲阳极回收农村污水中氮、磷的装置，其特征在于，还包括固液分离罐，所述固液分离罐有过滤区和储存区两个单元，所述过滤区有第一倾斜滤网(10)和第二倾斜滤网(11)，第一倾斜滤网(10)和第二倾斜滤网(11)可以放入所述固液分离罐进行清洗或更换，所述储存区暂时储存来自第一倾斜滤网(10)和第二倾斜滤网(11)的滤液，所述储存区连接着提升泵(12)，所述提升泵(12)提升所述储存区的污水回流至反应罐；反应罐与反应罐盖子，固液分离罐与固液分离罐盖子之间都是通过4颗螺栓(9)进行密封固定。

3.根据权利要求1所述的一种电化学牺牲阳极回收农村污水中氮、磷的装置，其特征在于，所述镁合金棒(6)和铁丝网筒(7)，两电极之间采用圆筒型分布；

所述镁合金棒(6)和铁丝网筒(7)的尺寸长150-200mm，所述镁合金棒(6)和铁丝网筒(7)之间的距离可为30mm、40mm、50mm；

所述镁合金棒(6)和铁丝网筒(7)之间的电流密度40mA/cm²-100mA/cm²；

所述镁合金棒(6)为镁铝合金、镁钛合金或镁锰合金，所述铁丝网筒(7)为铁网或不锈钢网，所述不锈钢网为镀铬不锈钢网或镀镍不锈钢网。

4.根据权利要求2所述的一种电化学牺牲阳极回收农村污水中氮、磷的装置，其特征在于，所述第一倾斜滤网(10)和第二倾斜滤网(11)为不锈钢网；所述第一倾斜滤网(10)和第二倾斜滤网(11)的目数选择60-150目，倾斜角度为30-45度。

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