一种对高浓度氨氮化工污水进行电氧化降解的方法与流程

本发明涉及化工污水处理技术领域，尤其是涉及一种采用电氧化降解技术处理高浓度氨氮化工污水的方法。

背景技术：

近年来，随着化肥、冶炼、制药、石油工业等行业的快速发展，产生大量的高浓度氨氮工业污水，若该类污水排入水体，会导致水体缺氧、水体富营养化等危害，降低水体的自净能力，危害水中鱼类及其他生物并严重危害人类的生存环境，因此其治理技术已经成为制约行业发展的重要因素，尤其是氨氮降解技术一直是工业污水控制的一个重要领域。

化工废水的氨氮降解方法主要折点氯化法、吹脱法、生物法以及化学沉淀法等；折点氯化法是在合适的pH下加入氯气或者次氯酸盐，将氨氮分解为氮气而达到氨氮降解的目的，实际操作中存在运营费用高等缺点；吹脱法是在碱性下用空气吹脱，使污水中的氨氮等挥发性物质转移至气相中，从而去除污水中的氨氮，但存在设备庞大，耗蒸汽量多等不足；生物法是利用硝化细菌、反硝化细菌等微生物除氨氮，处理效率相对低，而且占地大；化学沉淀法是加入其他药剂形成复合肥料磷酸铵镁，但处理成本偏高且易造成二次污染。

技术实现要素：

针对现有技术存在的上述问题，本申请人提供了一种对高浓度氨氮化工污水进行电氧化降解的方法。本发明方法以廉价的盐作为介质，氨氮去除率高，电解效率高，操作简单，可有效降低化肥、冶炼、化工和制药过程中氨氮的排放，达到节能减排的效果。

本发明的技术方案如下：

一种对高浓度氨氮化工污水进行电氧化降解的方法，所述方法包括如下步骤：

(1)调pH值：搅拌待处理的高浓度氨氮化工污水，并调整pH值至7～11；

(2)过滤：对经过步骤(1)处理的高浓度氨氮化工污水进行过滤，收集滤液；

(3)电解：采用网状钛基DSA电极为阳极，板状钛基DSA电极为阴极对步骤(2)所得滤液实施电氧化；电解初期在滤液中加入Cl^-盐和ClO^-盐，电解2～6h之后，补加Cl^-盐，并且电解过程中pH控制在7～11，从而实现电氧化降解污水中氨氮的目的。

所述步骤(3)中阳极、阴极材料均为Ti/RuO₂、Ti/IrO₂、Ti/PbO₂、Ti/RuO₂-IrO₂或Ti/RuO₂-IrO₂-SnO₂；所述阳极与相邻近阴极间的间距为0.5～5cm。

所述Cl^-盐为氯化钙、氯化钾、氯化锌、氯化钠、氯化铝、氯化镁中的一种或多种；ClO^-盐为次氯酸钾、次氯酸钠、次氯酸钙中的一种或多种。

所述步骤(3)中电解的滤液中NH₄⁺与ClO^-和Cl^-之和的摩尔比为1:1～5。

所述步骤(3)中ClO^-盐和Cl^-盐中ClO^-与Cl^-的摩尔比为1:5～15。

所述步骤(3)中电解的电流密度在1～10A/dm²，电解时间为8～24h。

本发明有益的技术效果在于：

(1)本发明方法利用电解过程中氨氮直接在阳极转化为氮气的直接氧化和电解过程中产生活性氯、羟基自由基、活性氧、双氧水等强氧化性物质将氨氮转化为氮气的间接氧化这两种方式实现氨氮的降解。

(2)本发明方法与一般氨氮降解技术相比，优势主要体现在：a)电解初期提供氧化所需的次氯酸根，使得电解初期不会由于缺少氧化性介质而不能进行氨氮的降解，提高电解前期的氨氮降解效率；b)电解中添加廉价盐为介质，能够有效降低处理成本；c)电解过程中采用分批次加入氯离子，使得电解过程中的氯离子含量一直维持在合适的范围内，能够大大提高电解效率；d)电解效率大幅度的提升使得电解能耗显著降低。

具体实施方式

下面结合实施例，对本发明进行具体描述。

实施例1

一种对高浓度氨氮化工污水进行电氧化降解的方法，所述方法包括如下步骤：

(1)调pH值：搅拌待处理的高浓度氨氮化工污水，并调整pH值至7.9；

(2)过滤：对经过步骤(1)处理的高浓度氨氮化工污水进行过滤，收集滤液；

(3)电解：采用网状钛基DSA电极(Ti/RuO₂)为阳极，板状钛基DSA电极为阴极对步骤(2)所得滤液实施电氧化(电流密度在2A/dm²，电解时间为12h，阴、阳两电极间距为2cm)；电解初期在滤液中加入Cl^-盐和ClO^-盐(1.41g NaCl、0.5mL NaClO)，电解6h之后，补加0.5g NaCl，并且电解过程中pH控制在7.9，从而实现电氧化降解污水中氨氮的目的；电解结束后氨氮浓度为2.6mg/L，氨氮的去除率为99.8％。

实施例2

一种对高浓度氨氮化工污水进行电氧化降解的方法，所述方法包括如下步骤：

(1)调pH值：搅拌待处理的高浓度氨氮化工污水(氨氮浓度为2368mg/L，初始体积为200mL)，并调整pH值至7.6；

(2)过滤：对经过步骤(1)处理的高浓度氨氮化工污水进行过滤，收集滤液；

(3)电解：采用网状钛基DSA电极(Ti/PbO₂)为阳极，板状钛基DSA电极为阴极对步骤(2)所得滤液实施电氧化(电流密度在2A/dm²，电解时间为12h，阴、阳两电极间距为1cm)；电解初期在滤液中加入Cl^-盐和ClO^-盐(2.83g NaCl、1mL NaClO溶液)，电解2h之后，补加0.5g NaCl，并且电解过程中pH控制在7.6，从而实现电氧化降解污水中氨氮的目的；电解结束后氨氮浓度为4.8mg/L，氨氮的去除率为99.8％。

实施例3

一种对高浓度氨氮化工污水进行电氧化降解的方法，所述方法包括如下步骤：

(1)调pH值：搅拌待处理的高浓度氨氮化工污水(氨氮浓度为3587mg/L，初始体积为200mL)，并调整pH值至8.1；

(2)过滤：对经过步骤(1)处理的高浓度氨氮化工污水进行过滤，收集滤液；

(3)电解：采用网状钛基DSA电极(Ti/IrO₂)为阳极，板状钛基DSA电极为阴极对步骤(2)所得滤液实施电氧化(电流密度在6A/dm²，电解时间为10h，阴、阳两电极间距为1cm)；电解初期在滤液中加入Cl^-盐和ClO^-盐(4.23g KCl、1.5mL KClO溶液)，电解1h之后，补加0.5g KCl，并且电解过程中pH控制在8.1，从而实现电氧化降解污水中氨氮的目的；电解结束后氨氮浓度为5.1mg/L，氨氮的去除率为99.8％。

实施例4

一种对高浓度氨氮化工污水进行电氧化降解的方法，所述方法包括如下步骤：

(1)调pH值：搅拌待处理的高浓度氨氮化工污水(氨氮浓度为4701mg/L，初始体积为200mL)，并调整pH值至8.0；

(2)过滤：对经过步骤(1)处理的高浓度氨氮化工污水进行过滤，收集滤液；

(3)电解：采用网状钛基DSA电极(Ti/RuO₂-IrO₂-SnO₂)为阳极，板状钛基DSA电极为阴极对步骤(2)所得滤液实施电氧化(电流密度在2A/dm²，电解时间为12h，阴、阳两电极间距为1cm)；电解初期在滤液中加入Cl^-盐和ClO^-盐(5.72g NaCl、2mL NaClO溶液)，电解1h之后，补加0.5g NaCl，并且电解过程中pH控制在8.0，从而实现电氧化降解污水中氨氮的目的；电解结束后氨氮浓度为7.9mg/L，氨氮的去除率为99.8％。