CN220432455U - 一种利用金刚石薄膜电极处理高氨氮废水的系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于高氨氮废水处理技术领域，具体涉及一种利用金刚石薄膜电极处理高氨氮废水的系统。该系统，包括电解池，所述电解池的进液口连通有含DMSO废水储罐，或者，所述电解池的进液口连通有含DMF废水储罐，或者，含DMSO废水储罐和含DMF废水储罐分别连通混合罐，所述混合罐连通所述电解池，其中：所述电解池的阳极为金刚石薄膜电极，所述电解池的阴极为钛电极。该系统基于金刚石薄膜电极，可以成功的将高氨氮废水中的总氮转化为氨氮，并将COD转化为CO2。该处理废水则可直接通过A/O池等简单的处理方式进行完善的处理。
Description
技术领域
本实用新型属于高氨氮废水处理技术领域，具体涉及一种利用金刚石薄膜电极处理高氨氮废水的系统。
背景技术
目前在我国，少数企业产出高浓废的氨氮废水。该类废水主要有两种，其中一种为含二甲基甲酰胺(DMF)废水，水量约30m3/d，COD达100000mg/L以上、总氮达20000mg/L以上。如直接进入废水处理系统，此废水除贡献系统大量有机负荷之外，其所贡献的总氮负荷占整个系统的近90％以上。且该股废水中的总氮主要以有机氮形式存在，有机氮的生物降解需要经过氨化-硝化-反硝化的过程，而废水中的污染物大多属于难降解的高分子物质，传统厌氧处理对有机氮的氨化作用效果甚微，导致好氧系统的硝化作用效率低，总氮、氨氮难以达标排放。因此，含DMF的废水的处理是目前迫需解决的，也是最棘手的问题。另一种废水为含DMSO的高浓度废水，主要含有二甲基亚砜、甲醇、盐度等。水量约80m3/d，COD达110000mg/L以上，总氮较低。虽然该股废水有机物浓度很高，但废水中含有大量甲醇和DMSO，可生化性相对较好。如预处理充分，对系统冲击较小。但这上述两种废水都具有浓度高、盐度高、毒性高等特点，因此一旦此类废水处理不当，很容易造成整个处理系统崩溃。
DMF具有一定的毒性，可经过呼吸道，消化道和皮肤进入人体，被我国职业性接触毒物危害程度分级确定为III级(中度危害)危险物；DMF化学性质稳定，难于直接生物降解。目前国内对于含DMF废水的预处理方法主要有物化法(蒸馏、吸附、萃取和膜分离等)和化学法(催化氧化、超临界水氧化、碱性水解、高级氧化等)。然而物化法不能提高废水的可生化性和氨转化率，也不适合我公司废水有机物含量低的特点。
CN 103864182 A实用新型了一种的电化学处理糖蜜酒精废液的装置及其方法，所述方法的特征是利用金刚石薄膜电极为阳极，钛板为阴极，恒电流持续电解糖蜜酒精废液，利用电极表面产生的羟基自由基氧化降解糖蜜废液中的有机物，主要用于去除色素和降解化学需氧量。该方法重点在阐述电解去除COD，未阐述去除废水中氨氮的能力以及处理完之后的废水进行生化处理的效果。
CN 109704516 A实用新型了一种苯胺类废水的处理系统及处理方法，该处理系统包括：酸碱调节，电芬顿反应器，电极采用多个铸铁极板竖向平行设置；絮凝；A2O生物反应池，沉淀池；EP-凯森电催化；该实用新型工艺流程复杂，电催化主要用于生化出水电氧化，处理水量大，成本高。
CN101555080A实用新型了一种与CN101792221A相类似的方法，先进行曝气催化微电解，然后再进行催化电氧化反应，最后通过吸附和混凝等方法，该方法通过曝气电解和电催化氧化，氨转化率也低，仍有大量总氮不能转变为氨氮，过程中调酸碱频繁，操作难度大，物料消耗多，易造成二次污染，处理成本高。
CN 1002730802 A实用新型了一种电催化有机物废水高级氧化方法装置及方法，该方法在电分解催化床层存在下，带有一定压力的电催化分解器能产生氧化性极高的羟基自由基，对有机废水进行有效降解，该方法使用了催化剂(雷尼镍)，该催化剂虽然提高了点催化活性，但是带来了大量催化剂的使用，以及产生二次重金属污染，且后续硝化与反硝化氨氮去除问题未说明，存在严重的缺陷。
根据上述两种高浓废水的特性，直接将两类废水进行生化处理，由于氨化率过低和可生化性较差，导致好氧系统的硝化及反硝化无法正常进行，出水总氮、氨氮易超标，处理效率较低。
实用新型内容
为解决现有技术的不足，本实用新型提供了一种利用金刚石薄膜电极处理高氨氮废水的系统。该方法可有效提高氨氮废水的氨氮转化率和可生化性，实现了两种废水的高效、经济处理，解决了现有吸附、萃取等处理方法易产生二次污染、再生难、效率低等问题。
本实用新型所提供的技术方案如下：
一种利用金刚石薄膜电极处理高氨氮废水的系统，包括电解池，所述电解池的进液口连通有含DMSO废水储罐，或者，所述电解池的进液口连通有含DMF废水储罐，或者，含DMSO废水储罐和含DMF废水储罐分别连通混合罐，所述混合罐连通所述电解池，其中：
所述电解池的阳极为金刚石薄膜电极，所述电解池的阴极为钛电极。
上述技术方案所提供的利用金刚石薄膜电极处理高氨氮废水的系统，基于金刚石薄膜电极，可以成功的将高氨氮废水中的总氮转化为氨氮，并将COD转化为CO2。该处理废水则可直接通过A/O池等简单的处理方式进行完善的处理。
进一步的，所述电解池依次连通中转罐和A/O池。
基于上述技术方案，电解池后再经过A/O池处理，排放水COD去除率和氨氮去除率进一步提升。
进一步的，所述A/O池连通有低浓废水进管。
基于上述技术方案，低浓废水作为调配水，在A段可以有效的提高混合水的生化性，从而更利于在O段氧化去除COD和氨氮。
具体的，所述电解池的极间电压为4-5V；所述电解池的极间电流为900-1000A；所述电解池的极间电流密度为1000-1100A/m2；电解时间为20-36h。
优选的，电解时间为20-36h，更优选的，电解时间为22h，可确保安全性和经济性。
本实用新型还公开了一种利用金刚石薄膜电极处理高氨氮废水的方法，将含DMSO废水和/或含DMF废水进行电解，得到低氨氮废水，其中：
所述电解的阳极为金刚石薄膜电极，所述电解的阴极为钛电极；
含DMSO废水的COD为30000-110000mg/L、总氮为500-3500mg/L；
含DMF废水的COD为40000-100000mg/L，总氮为10000-20000mg/L。
进一步的，将低氨氮处理水依次经中转和A/O处理，得到处理水。
上述技术方案基于金刚石薄膜电极，可以成功的将高氨氮废水中的总氮转化为氨氮，并将COD转化为CO2。该处理废水则可直接通过A/O池等简单的处理方式进行完善的处理。
进一步的，在A/O处理阶段通入低浓废水。
基于上述技术方案，处电解池后再经过A/O池处理，排放水COD去除率和氨氮去除率进一步提升。
具体的，低浓废水的处理量为1200-1400m3/d。
具体的，低浓废水与电解后的低氨氮废水的用量比为(12-17.5)：1。
基于上述技术方案，低浓废水作为调配水，在A段可以有效的提高混合水的生化性，从而更利于在O段氧化去除COD和氨氮。
具体的，含DMSO废水和/或含DMF废水的处理量为80-100m3/h。
本实用新型的有益效果：
1、本实用新型利用金刚石薄膜电极处理高氨氮废水，反应时间越长，氨氮去除率和COD去除率均较高；普通电极板或微电解无法针对高氨氮废水达到上述处理效果；
2、兼顾应用的安全性和经济性，电解到22h，COD的降解率即可达到75.8％，氨转化率可达到90％以上，后段A/O生化系统的氨氮去除率较高且较彻底，可达到94％；
3、该方法工艺流程短，设备较为简单，不需要反复调酸调碱及采用其他物理方法去除沉淀物，因此基本不产生物化污泥；试剂需要量少，危废处置费用少。
附图说明
图1是本实用新型所提供的利用金刚石薄膜电极处理高氨氮废水的系统的系统图。
图2是本实用新型的水质降解情况表图。
图3是本实用新型的TOC、COD去除率图。
图4是本实用新型的氨氮、pH规律图。
附图1中，各标号所代表的结构列表如下：
1、含DMSO废水储罐，2、含DMF废水储罐，3、混合罐，4、中转罐，5、电解池，6、A/O池。
具体实施方式
以下对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实施例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。
在一个具体实施方式中，如图1所示，利用金刚石薄膜电极处理高氨氮废水的系统包括电解池5，含DMSO废水储罐1和含DMF废水储罐2分别连通混合罐3，所述混合罐3连通所述电解池5，其中：所述电解池5的阳极为金刚石薄膜电极，所述电解池5的阴极为钛电极。该利用金刚石薄膜电极处理高氨氮废水的系统基于金刚石薄膜电极，可以成功的将高氨氮废水的84％以上的总氮转化为氨氮，并将99％以上的COD转化为CO2。该处理废水则可直接通过A/O池6等简单的处理方式进行完善的处理。
混合处理较单独处理DMSO废水的优势在于混合处理无需投加盐分增加电导率，COD去除率高。
混合处理较单独处理DMF废水的优势在于电解时间短，COD去除率高，降低能耗。
在一个实施例中，利用金刚石薄膜电极处理高氨氮废水的系统包括电解池5，所述电解池5的进液口连通有含DMSO废水储罐1，其中：所述电解池5的阳极为金刚石薄膜电极，所述电解池5的阴极为钛电极。基于此技术方案，可以成功的将高氨氮废水的95％以上的总氮转化为氨氮，并将90％以上的COD转化为CO2。该处理废水则也可直接通过A/O池6等简单的处理方式进行完善的处理。
在一个实施例中，利用金刚石薄膜电极处理高氨氮废水的系统包括电解池5，所述电解池5的进液口连通有含DMF废水储罐2，其中：所述电解池5的阳极为金刚石薄膜电极，所述电解池5的阴极为钛电极。基于此技术方案，可以成功的将高氨氮废水的69％以上的总氮转化为氨氮，并将85％以上的COD转化为CO2。该处理废水则也可直接通过A/O池6等简单的处理方式进行完善的处理。
在一个实施例中，如图1所示，电解池5依次连通中转罐4和A/O池6。基于此技术方案，在电解池出水的基础上，排放水COD去除率可达到90％以上，氨氮去除率可达到94％以上。A/O池6可直接接排水管。
在一个实施例中，如图1所示，所述A/O池6连通有低浓废水进管。基于此技术方案，低浓废水作为调配水，可以稀释电解后的废水，达到生化条件。
在一个实施例中，如图1所示，含DMSO废水储罐1和混合罐3之间依次连通设置第一阀门、第一提升泵、第二阀门和第一流量计。基于此技术方案，可以提升系统的控制性。
在一个实施例中，如图1所示，含DMF废水储罐2和混合罐3之间依次连通设置第三阀门、第二提升泵、第四阀门和第二流量计。基于此技术方案，可以提升系统的控制性。
在一个实施例中，如图1所示，混合罐3和电解池5之间依次连通设置第五阀门、第三提升泵、第六阀门、第三流量计和第七阀门。基于此技术方案，可以提升系统的控制性。
在一个实施例中，如图1所示，电解池5和中转罐4之间依次连通设置第八阀门、第四提升泵、第九阀门、第四流量计。基于此技术方案，可以提升系统的控制性。
在一个实施例中，如图1所示，中转罐4和A/O池6之间依次连通设置第十阀门、第五提升泵、第十一阀门、第五流量计和第十二阀门。基于此技术方案，可以提升系统的控制性。
实施例
1、电解段
将含DMSO的高浓废水和含DMF的高浓废水按照5：1的比例混合，将混合水置于设备罐中。开启循环泵，使废水充分搅动、混合，循环5min后，泵抽到电解槽，开启整流器，采用恒电流电解，开始电流调至500A，稳定运行10min后电流升至955A，废水开始降解。每隔2h取样检测，并记录电流、电压值、pH、温度、颜色变化等。电解槽电极，阳极：金刚石薄膜电极；阴极：钛片。总处理水量为80～100m3。
现象描述：
1)电解2h后水温开始升高，水温升至68℃，后面基本稳定68-70℃；
2)开始电解时电压较高，之后电压缓慢下降，电解至16h，电压缓慢上升；
3)电解后pH缓慢下降，电解至14h后pH由5.63下降至4.38，之后缓慢上升，电解至30h后pH升至7.44，之后第二次下降，电解至36h，pH下降至3.06；
4)电解后水样颜色变深，电解2h后水样变为棕色，电解至12h颜色开始变浅黄色，电解至28h开始变清，电解至34h水变清澈；
5)电解2h后产生少量沉淀物，电解至12h，沉淀物部分溶解。电解至28h开始产生大量氯气，水样开始变清，电解至36h，水样中含有大量的次氯酸根气味。
由图2、3、4可得：
1)pH呈先下降，再上升趋势，到电解终点急剧下降；
2)TOC电解开始呈下降趋势，且下降平稳，电解至15h去除率约40％，电解至26h去除率约80％，电解至36h去除率达93.1％；
3)COD电解开始呈下降趋势，且下降平稳，电解至12h去除率约40％，电解至22h去除率约75.8％，电解至36h去除率达99％；
4)COD、TOC去除率较为平稳，基本每小时去除一定比例；
5)随着电解时间的加长，氨氮浓度逐渐上升，电解至12h，氨氮上升至最高点，之后缓慢下降，电解至36h，氨氮降至100以内。
总结：
1)含DMSO废水、含DMF废水按5：1混合，电解至36h，基本已经到达电解终点；
2)电解至15h，TOC、COD去除率达40％以上，氨氮达最高点；
3)试验过程中温度上升至72-75℃维持温度；
4)电解过程中，无物化污泥产生；
2、生化处理段
将上述电解22h后的高浓度废水与公司低浓度废水进行调配(1：10)后，进入A/O好氧系统进行生化反应，结果如表1：
表1 A/O系统运行去除率
COD总去除率达到90.00％以上，氨氮总去除率达到94.00％以上。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，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 (2)
1.一种利用金刚石薄膜电极处理高氨氮废水的系统，其特征在于：包括电解池(5)，所述电解池(5)的进液口连通有含DMSO废水储罐(1)，或者，所述电解池(5)的进液口连通有含DMF废水储罐(2)，或者，含DMSO废水储罐(1)和含DMF废水储罐(2)分别连通混合罐(3)，所述混合罐(3)连通所述电解池(5)，其中：
所述电解池(5)的阳极为金刚石薄膜电极，所述电解池(5)的阴极为钛电极，所述电解池(5)依次连通中转罐(4)和A/O池(6)，所述A/O池(6)连通低浓废水进管。
2.根据权利要求1所述的利用金刚石薄膜电极处理高氨氮废水的系统，其特征在于：所述电解池(5)的极间电压为4-5V；所述电解池(5)的极间电流为900-1000A；所述电解池(5)的极间电流密度为1000-1100A/m2。
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| CN202121938427.8U CN220432455U (zh) | 2021-08-18 | 2021-08-18 | 一种利用金刚石薄膜电极处理高氨氮废水的系统 |
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| GR01 | Patent grant | ||
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