一种催化电氧化处理生活污水中氨氮的处理装置及方法与流程

本发明涉及一种催化电氧化处理生活污水中氨氮的处理装置及方法，属于污水资源化技术领域。

背景技术：

生活污水来源广，用水分散且有机物含量大；不同时段的水质、水量不同；其水质特点如下：cod变化范围从120mg/l到500mg/l，甚至能达到600mg/l；氨氮从30mg/l到80mg/l；tn从20mg/l到85mg/l；tp从4mg/l到15mg/l。

由于生活污水水质不稳定，若采用生物脱氮，会存在对生物处理系统冲击负荷大的问题，使生物处理系统无法稳定运行，造成出水水质不稳定；目前对农村生活污水的处理多局限于物理法、化学法，这些处理技术存在一些弊端如操作复杂、处理成本较高等问题，因此在实际生活污水处理应用中很难得到广泛应用。研究生活污水中氨氮的去除技术是当务之急。目前鲜见有关于催化电氧化处理生活污水中氨氮的报导。

技术实现要素：

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种催化电氧化处理生活污水中氨氮的处理装置及方法。

一种催化电氧化处理生活污水中氨氮的处理装置，第一阳极板和第一阴极板、第二阳极板和第二阴极板直至第n阳极板和第n阴极板顺序成对并均匀排列在箱体内；

第一阳极板、第二阳极板直至第n阳极板分别通过第一阳极板接线柱、第二阳极板接线柱直至第n阳极板接线柱与阳极板接线板连接；

阳极板接线板通过阳极连接电缆与稳压电源的正极连接；

第一阴极板、第二阴极板直至第n阴极板分别通过第一阴极板接线柱、第二阴极板接线柱直至第n阴极板接线柱与阴极板接线板连接；

阴极板接线板通过阴极连接电缆与稳压电源的负极连接；在所述的顺序成对并均匀排列在箱体内进气环路布气管及支管之上的第一阴极板和第二阳极板之间填充第一部分催化电氧化载体、在第二阴极板和第三阳极板之间填充第二部分催化电氧化载体、第三阴极板和第四阳极板之间填充第三部分催化电氧化载体直至第n-1阴极板和第n阳极板之间填充第m部分催化电氧化载体；进水阀门通过进水总管与箱体连通；反冲洗进气阀门通过反冲洗进气总管和进气环路布气管及支管连通。

箱体由混凝土、砖混、塑料板或钢板内衬塑制成；出水槽设置在箱体的任一侧。

第一阳极板、第二阳极板直至第n阳极板为钌、铱、钛、铂、钯、铅、锑、锡多元钛基质复合催化氧化电极；第一阴极板、第二阴极板直至第n阴极板为不锈钢板表面催化氧化处理后而成，阴阳极板间距为10mm～50mm。

第一部分催化电氧化载体、第二部分催化电氧化载体、第三部分催化电氧化载体直至第m部分催化电氧化载体均为好氧低碳氮比污水氨氮直接脱氮生物颗粒载体，好氧低碳氮比污水氨氮直接脱氮生物颗粒载体粒径为5～20mm、m＝n-1，填充高度为箱体净深度的1/2～2/3。

稳压电源的运行电压为2v～30v。

反冲洗进水阀门通过反冲洗进水总管与进水环路布水管及支管连通，进水环路布水管及支管固定在箱体内底面上；进气环路布气管及支管上均匀布置出气孔；排空和排泥阀门通过排空和排泥总管与反冲洗进水总管连接并相通。

一种催化电氧化处理生活污水中氨氮的处理方法，含有以下步骤；在处理装置外加电压为2～30v，催化电氧化载体在外加电场的作用下，产生大量的羟基自由基，直接将生活污水中的nh3-n一步转化为n2，将生活污水中的磷和重金属通过化学反应生成难溶磷酸盐和金属沉淀物而沉积在催化电氧化载体上；生活污水中的nh3-n在电场及载体的共同作用下，通过电化学反应将其去除，在反应装置内形成氮的转换，最终实现尾水中有机物、nh3-n、no3^--n、no2^--n、tn、tp和其他有毒有害物质及重金属被快速去除，去除效率平均可达85％以上，且出水ph值为弱碱性。

首先将生活污水通过进水阀门送入箱体内；污水经由折流孔自下而上通过阳极板和阴极板、自上而下通过电极板间填充的催化电氧化载体，最后出水进入出水槽，经出水管排出。

将气水比为5∶1的压缩空气通过进气阀门送入进气环路布气管及支管，将压缩空气均匀进入箱体内，通过电极板间填充的催化电氧化载体自由释放。

反冲洗时，反冲洗水通过反冲洗进水阀门送入进水环路布水管及支管，将反冲洗水均匀进入箱体内；反冲洗水自下而上通过阳极板、阴极板和每对电极板间填充的催化电氧化载体，最后由折流孔进入出水槽经出水管排出；箱体产生的污泥经排空和排泥阀门排出。

本发明将催化电氧化方法与催化电氧化载体的直接脱氮技术整合为一体，从而实现生活污水出水水质达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》gb18918-2002一级a水质标准。

生活污水经催化电氧化脱除生活污水中氨氮的处理装置的处理，最后出水cod小于50mg/l，阴离子表面活性剂小于0.2mg/l，nh3-n小于5mg/l，no3^--n小于2mg/l，no2^--n小于0.2mg/l，tn小于10mg/l，tp小于0.15mg/l，总镉小于0.005mg/l，总铬小于0.1mg/l，六价铬小于0.05mg/l，总砷小于0.1mg/l，总铅小于0.05mg/l，ph为8.5左右。

本发明具有处理效率高，结构简单紧凑，占地面积小，操作方便，运行稳定，出水水质好，无需向水中投加碳源，无二次污染，运行成本低，并适应于不同季节、不同温度、不同地区的生活污水的处理。可实现产业化，具有良好的市场前景和推广价值。

附图说明

当结合附图考虑时，通过参照下面的详细描述，能够更完整更好地理解本发明以及容易得知其中许多伴随的优点，但此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定，如图其中：

图1为三块阳极板的催化电氧化脱除生活污水中氨氮的处理装置结构图。

图2为图1的俯视图。

图3为进气布气管路图。

图4为反冲洗进水布水管路图。

图5为n块阳极板的催化电氧化脱除生活污水中氨氮的处理装置结构图。

图6为图5的俯视图。

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

具体实施方式

显然，本领域技术人员基于本发明的宗旨所做的许多修改和变化属于本发明的保护范围。

本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当称元件、组件被“连接”到另一元件、组件时，它可以直接连接到其他元件或者组件，或者也可以存在中间元件或者组件。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的任一单元和全部组合。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。

为便于对本发明实施例的理解，下面将做进一步的解释说明，且各个实施例并不构成对本发明实施例的限定。

实施例1：如图1、图2、图3、图4、图5、图6所示，一种催化电氧化脱除生活污水中高氨氮的处理装置，包括：箱体1，出水槽2，折流孔3，出水管4，第一阳极板5-1、第二阳极板5-2，第三阳极板5-3，第一阳极板接线柱6-1、第二阳极板接线柱6-2、第三阳极板接线柱6-3，第一阴极板7-1、第二阴极板7-2，第三阴极板7-3，第一阴极板接线柱8-1、第二阴极板接线柱8-2、第三阴极板接线柱8-3，阳极板接线板9，阴极板接线板10，第一部分催化电氧化载体11-1、第二部分催化电氧化载体11-2，进水阀门12，进水总管12-1，反冲洗进气阀门13，反冲洗进气总管13-1，进气环路布气管及支管16，反冲洗进水阀门14，反冲洗进水总管14-1，进水环路布水管及支管17，排空和排泥阀门15，排空和排泥总管15-1，稳压电源18，阳极连接电缆19、阴极连接电缆20。

出水槽2设置在箱体1的任一侧。

第一阳极板5-1和第一阴极板7-1、第二阳极板5-2和第二阴极板7-2、第三阳极板5-3和第三阴极板7-3顺序并均匀排列在箱体1内，且设置在进气环路布气管及支管16之上100～200mm处，即选用100mm或200mm或其间的任意值均可。

第一阳极板5-1、第二阳极板5-2、第三阳极板5-3分别通过第一阳极板接线柱6-1、第二阳极板接线柱6-2、第三阳极板接线柱6-3与阳极板接线板9连接。

阳极板接线板9通过阳极连接电缆19与稳压电源18的正极连接。

第一阴极板7-1、第二阴极板7-2、第三阴极板7-3分别通过第一阴极板接线柱8-1、第二阴极板接线柱8-2、第三阴极板接线柱8-3与阴极板接线板10连接。

阴极板接线板10通过阴极连接电缆20与稳压电源18的负极连接。

在所述的顺序并均匀排列在箱体1内，进气环路布气管及支管16之上的第一阴极板7-1与第二阳极板5-2之间填充第一部分催化电氧化载体11-1；第二阴极板7-2与第三阳极板5-3之间填充第二部分催化电氧化载体11-2；其催化电氧化载体均为2013年03月22日提交申请号为：201310093411.5，发明名称为：“好氧低碳氮比污水氨氮直接脱氮生物颗粒载体及制备方法”的好氧低碳氮比污水氨氮直接脱氮生物颗粒载体的制备方法所制备出的好氧低碳氮比污水氨氮直接脱氮生物颗粒载体。

如图3，进气阀门13通过进气总管13-1与进气环路布气管及支管16连通，进气环路布气管及支管16设置在反冲洗进水环路布水管及支管17之上；进气环路布气管及支管16上均匀布置出气孔，进气环路布气管及支管16上所设置的支管数为阳极板个数n-1。

如图4，反冲洗进水阀门14通过反冲洗进水总管14-1和反冲洗进水环路布水管及支管17连通。排空和排泥阀门15与通过排空和排泥总管15-1与反冲洗进水总管14-1连通，用于箱体1排除产生的污泥。

实施例2：一种催化电氧化脱除生活污水中高氨氮的处理装置，如图5、6所示，包括：箱体1，出水槽2，折流孔3，出水管4，第一阳极板5-1、第二阳极板5-2直至第n阳极板5-n，第一阳极板接线柱6-1、第二阳极板接线柱6-2直至第n阳极板接线柱6-n，第一阴极板7-1、第二阴极板7-2直至第n阴极板7-n，第一阴极板接线柱8-1、第二阴极板接线柱8-2直至第n阴极板接线柱8-n，阳极板接线板9，阴极板接线板10，第一部分催化电氧化载体11-1、第二部分催化电氧化载体11-2、第三部分催化电氧化载体11-3直至第m部分催化电氧化载体11-m，进水阀门12，进水总管12-1，反冲洗进气阀门13，反冲洗进气总管13-1，反冲洗进水阀门14，进水总管14-1，排空和排泥阀门15，反冲洗进气环路布气管及支管16，反冲洗进水环路布气管及支管17，稳压电源18，阳极连接电缆19，阴极连接电缆20。

出水槽2设置在箱体1的任一侧。

第一阳极板5-1和第一阴极板7-1、第二阳极板5-2和第二阴极板7-2直至第n阳极板5-n和第n阴极板7-n顺序成对并均匀排列在箱体1内，且设置在进气环路布气管及支管16之上100～200mm处，即选用100mm或200mm或其间的任意值均可。

第一阳极板5-1、第二阳极板5-2直至第n阳极板5-n分别通过第一阳极板接线柱6-1、第二阳极板接线柱6-2、直至第n阳极板接线柱6-n与阳极板接线板9连接。

阳极板接线板9通过阳极连接电缆19与稳压电源18的正极连接。

第一阴极板7-1、第二阴极板7-2、直至第n阴极板7-n分别通过第一阴极板接线柱8-1、第二阴极板接线柱8-2、直至第n阴极板接线柱8-n与阴极板接线板10连接。

阴极板接线板10通过阴极连接电缆20与稳压电源18的负极连接。

在所述的顺序成对并均匀排列在箱体1内进气环路布气管及支管16上的第一阴极板7-1与第二阳极板5-2之间填充第一部分催化电氧化载体11-1；第二阴极板7-2与第三阳极板5-3之间填充第二部分催化电氧化载体11-2；第三阴极板7-3与第四阳极板5-4之间填充第三部分催化电氧化载体11-3直至第n-1阴极板7-(n-1)与第n阳极板5-n之间填充第m部分生物颗粒载体11-m。所述的m部分催化电氧化载体均为2013年03月22日提交申请号为：201310093411.5，发明名称为：“好氧低碳氮比污水氨氮直接脱氮生物颗粒载体及制备方法”的好氧低碳氮比污水氨氮直接脱氮生物颗粒载体的制备方法所制备出的好氧低碳氮比污水氨氮直接脱氮生物颗粒载体。

进气阀门13通过进气总管13-1与进气环路布气管及支管16连通，进气环路布气管及支管16设置在反冲洗进水环路布水管及支管17之上；进气环路布气管及支管16上均匀布置出气孔，进气环路布气管及支管16上所设置的支管数为阳极板个数n-1。

反冲洗进水阀门14通过反冲洗进水总管14-1和反冲洗进水环路布水管及支管17连通。排空和排泥阀门15与通过排空和排泥总管15-1与反冲洗进水总管14-1连通，用于箱体1排除产生的污泥。

两个实施方式中第一阳极板5-1至第n阳极板5-n均为钌、铱、钛、铂、钯、铅、锑、锡多元钛基质复合催化氧化电极；第一阴极板7-1至第n阴极板7-n为不锈钢板表面催化氧化处理后而成，阴阳极板间距为10mm～50mm，n值由阴阳极板间距和箱体内尺寸决定。

每对阴阳电极板间填充的第一部分生物颗粒载体11-1直至第m部分生物颗粒载体11-m是粒径为5～20mm的好氧低碳氮比污水氨氮直接脱氮生物颗粒载体，m＝n-1，填充高度为箱体1净深度的1/2～2/3，即选用两个端值或其之间的任意值均可。

实施方式中所述的稳压电源18的电压为0v～30v，电流为0a～100a，运行电压为2v～30v，即选用两个端值或其之间的任意值均可。

箱体1由混凝土、砖混、塑料板或钢板内衬塑制成。箱体1外型可设计成圆形或方形，具体尺寸可根据处理水量而设计。

一种催化电氧化处理生活污水中氨氮的处理方法，含有以下步骤；首先将生活污水通过进水阀门12送入箱体1内；污水经由折流孔3自下而上通过阳极板和阴极板、自上而下通过电极板间填充的催化电氧化载体，最后出水进入出水槽2，经出水管4排出。

将气水比为5∶1的压缩空气通过进气阀门13送入进气环路布气管及支管16，将压缩空气均匀进入箱体1内，通过电极板间填充的催化电氧化载体自由释放。

稳压电源18是为处理装置的正常运行提供电源。稳压电源18将电压调整为2v～30v。

反冲洗时，反冲洗水通过反冲洗进水阀门14送入进水环路布水管及支管17，将反冲洗水均匀进入箱体1内；反冲洗水自下而上通过阳极板、阴极板和每对电极板间填充的催化电氧化载体，最后由折流孔3进入出水槽2经出水管4排出。

箱体1产生的污泥经排空和排泥阀门15排出。

实施例3：如图1、图2、图3、图4、图5、图6所示，一种催化电氧化脱除生活污水中高氨氮的处理装置，包括：箱体1，出水槽2，折流孔3，出水管4，第一阳极板5-1、第二阳极板5-2直至第n阳极板5-n，第一阳极板接线柱6-1、第二阳极板接线柱6-2直至第n阳极板接线柱6-n，第一阴极板7-1、第二阴极板7-2直至第n阴极板7-n，第一阴极板接线柱8-1、第二阴极板接线柱8-2直至第n阴极板接线柱8-n，阳极板接线板9，阴极板接线板10，第一部分催化电氧化载体11-1、第二部分催化电氧化载体11-2、第三部分催化电氧化载体11-3直至第m部分催化电氧化载体11-m，进水阀门12，进水总管12-1，反冲洗进气阀门13，反冲洗进气总管13-1，反冲洗进水阀门14，反冲洗进水总管14-1，排空和排泥阀门15，排空和排泥总管15-1，反冲洗进气环路布气管及支管16，反冲洗进水环路布水管及支管17，稳压电源18，阳极连接电缆19，阴极连接电缆20，

箱体1由混凝土、砖混、塑料板或钢板内衬塑制成；

出水槽2设置在箱体1的任一侧；

第一阳极板5-1和第一阴极板7-1、第二阳极板5-2和第二阴极板7-2直至第n阳极板5-n和第n阴极板7-n顺序成对并均匀排列在箱体1内；

第一阳极板5-1、第二阳极板5-2直至第n阳极板5-n分别通过第一阳极板接线柱6-1、第二阳极板接线柱6-2直至第n阳极板接线柱6-n与阳极板接线板9连接；

阳极板接线板9通过阳极连接电缆19与稳压电源18的正极连接；

第一阴极板7-1、第二阴极板7-2直至第n阴极板7-n分别通过第一阴极板接线柱8-1、第二阴极板接线柱8-2直至第n阴极板接线柱8-n与阴极板接线板10连接；

阴极板接线板10通过阴极连接电缆20与稳压电源18的负极连接；在所述的顺序成对并均匀排列在箱体1内进气环路布气管及支管16之上的第一阴极板7-1和第二阳极板5-2之间填充第一部分催化电氧化载体11-1、在第二阴极板7-2和第三阳极板5-3之间填充第二部分催化电氧化载体11-2、第三阴极板7-3和第四阳极板5-4之间填充第三部分催化电氧化载体11-3直至第n-1阴极板7-n-1和第n阳极板5-n之间填充第m部分催化电氧化载体11-m；进水阀门12通过进水总管12-1与箱体1连通；反冲洗进气阀门13通过反冲洗进气总管13-1和进气环路布气管及支管16连通；

反冲洗进水阀门14通过反冲洗进水总管14-1与进水环路布水管及支管17连通，进水环路布水管及支管17固定在箱体1内底面上；进气环路布气管及支管16上均匀布置出气孔；排空和排泥阀门15通过排空和排泥总管15-1与反冲洗进水总管14-1连接并相通。

第一阳极板5-1、第二阳极板5-2直至第n阳极板5-n为钌、铱、钛、铂、钯、铅、锑、锡多元钛基质复合催化氧化电极；第一阴极板7-1、第二阴极板7-2直至第n阴极板7-n为不锈钢板表面催化氧化处理后而成，阴阳极板间距为10mm～50mm；

第一部分催化电氧化载体11-1、第二部分催化电氧化载体11-2、第三部分催化电氧化载体11-3直至第m部分催化电氧化载体11-m均为好氧低碳氮比污水氨氮直接脱氮生物颗粒载体，其粒径为5～20mm、m＝n-1(m、n为整数，n大于1)，填充高度为箱体1净深度的1/2～2/3。

稳压电源18的运行电压为2v～30v。

如上所述，对本发明的实施例进行了详细地说明，但是只要实质上没有脱离本发明的发明点及效果可以有很多的变形，这对本领域的技术人员来说是显而易见的。因此，这样的变形例也全部包含在本发明的保护范围之内。