一种含氨废水多级电解处理装置及方法与流程

本发明属于电化学氧化技术领域，具体涉及一种含氨废水多级电解处理装置及方法。

背景技术：

电化学氧化技术是高级氧化技术的一种，其通过催化活性电极直接或间接产生的氧化中间物有效将废水中的氨氮转化为无害的氮气。电化学氧化技术作为一种“环境友好”技术而广受青睐，是最可能被工业化应用的高级氧化技术之一。

电化学氧化法具有独特的优点：无选择地降解废水中的污染物，没有或很少产生二次污染；常温常压下运行，反应条件温和，能量效率高；不需另外添加氧化还原剂，避免外加药剂引起二次污染问题，给废水回用创造条件；调节反应条件(电流、电压)可随时调节反应速率，可控制性较强；易于与其他工艺(生物法、臭氧氧化法等)联合；可用于小规模废水的处理，也可用于大规模废水的处理；设备及其操作简单，占地面积小；随着电力事业的发展，设计合理时，费用并不昂贵；兼具杀菌作用，处理后的水可保存较长时间。

电化学氧化法用于处理氨氮废水，目前已有专利申请(中国专利申请号：201810578267.7、201810207990.4、201721520710.2、201810666277.6、201820345842.4)。现有的电化学氧化装置均为单套电解装置，其工艺也是单次电解模式，即氨氮废水经过单次电解后就排放。对于超过设备额定处理能力的高浓度氨氮废水，除非增大单套设备的规模，否则无法将废水的氨氮浓度降低至排放标准以下。对于远低于设备额定处理能力的低浓度氨氮废水，又存在设备规模过大、建设和运行成本过高、经济性差的问题。这种单次电解装置及其配套工艺极大地降低了氨氮废水处理的灵活性和经济性。

技术实现要素：

本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供一种含氨废水多级电解处理装置及方法，以最有限的成本高效实现不同浓度氨氮废水处理的目标，不同浓度的含氨废水处理后，产水均能达到<1mg/l的氨氮浓度标准。

含氨废水多级电解处理装置，由多级电解装置串联组成，各级电解装置之间设有电动阀，所有电动阀的开关接入远程控制系统；各级电解装置出水口均设置逆止阀；装置的总进水口和总出水口分别设有氨表，氨表接入远程控制系统；装置的总进水口即进口氨表与一级电解装置之间设有流量调节阀；高浓度含氨废水从进口氨表和流量调节阀流入，依次流经多级电解装置、电动阀和逆止阀，并由出口氨表流出为产品水。

作为优选：每级电解装置均依次由进水泵和电解槽组成，并设有独立的排氢口。

含氨废水多级电解处理装置的处理方法，包括以下步骤：

1)手动模式

1.1)在手动模式下，首先保持电动阀1及后续阀门均关闭，调整流量调节阀使废水进水流量达到合适大小；

1.2)开启并运行一级电解装置，逐渐调节增大一级电解装置的电解电流；待出口氨表读数<1mg/l后，停止增大电流，保持该状态连续运行；

1.3)若一级电解装置的电解电流已达到额定值或最大可调值，则开启电动阀1，保持电动阀2及后续阀门均关闭，逐渐调节增大二级电解装置的电解电流……以此类推，直至出口氨表读数<1mg/l为止，保持该状态连续运行；

1.4)运行过程中，若发现出口氨表示数>1mg/l，则手动适当增大最后一级电解装置的电解电流，若电解电流已达到额定值或最大可调值，则开启下一级电解装置；若发现进口氨表示数明显降低，则手动适当减小电解电流，保持出口氨表读数<1mg/l；

2)自动模式

2.1)在自动模式下，控制系统根据进口与出口氨表示数自动调节电解装置的运行级数与各级装置电解电流大小；首先保持电动阀1及后续阀门均关闭，开启并运行一级电解装置，每次增大一级电解装置20％～25％范围内的额定电解电流，直至出口氨表读数<1mg/l；

2.2)若一级电解装置的电解电流已达到额定值或最大可调值，则自动开启电动阀1，保持电动阀2及后续阀门均关闭，每次增大二级电解装置20％～25％范围内的额定电解电流……以此类推，直至出口氨表读数<1mg/l为止，保持该状态连续运行；

2.3)运行过程中，若出口氨表示数连续5～10分钟大于1mg/l，则自动增大最后一级电解装置20％～25％范围内的额定电解电流，若电解电流已达到额定值或最大可调值，则开启下一级电解装置；若进口氨表示数5～10分钟均值较前一个5～10分钟均值降低20％或以上，则控制系统自动进行一次最后一级电解装置20％～25％范围内的额定电解电流的降低。

本发明的有益效果是：

(1)本发明能够根据实际废水的水质来灵活调整废水处理工艺，从而保证出水的水质。

(2)本发明在实现连续进出水的前提下，有效提高了装置的最大氨氮去除能力，至少能够处理氨氮浓度500mg/l以上的废水。

(3)本发明可以根据废水的氨氮浓度手动或自动调整电解装置的级数与电解电流，降低了设备的建设成本和运行成本，提高了电解法处理氨氮废水的经济性。

(4)本发明可以灵活调整多级电解装置进水的顺序，平衡了各级电解装置的结垢速率和折旧速率，增加了设备的使用寿命。

(5)本发明的每级电解装置都设置了排氢口，能够确保副产物氢气的及时排出，提高了设备的安全性。

附图说明

图1为含氨废水多级电解处理装置示意图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步描述。下述实施例的说明只是用于帮助理解本发明。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

所述的含氨废水多级电解处理装置，由多级电解装置串联组成，各级电解装置之间设有电动阀，可远程控制其开闭；电解装置的级数根据废水的最大可能氨氮浓度设计，可以以单级电解装置最大氨氮去除能力150mg/l估算。每级电解装置都依次由进水泵和电解槽(武汉兴达公司制造的lhb-2型电解制次氯酸钠发生装置)组成，设有独立的排氢口。其中，进水泵负责提供输水动力，电解槽负责去除氨氮。装置的进水口和出水口分别设有氨表以便实时监测进出水的氨氮浓度，氨表的示数接入远程控制系统，可以被实时读取和调用。装置的进水口设有流量调节阀，可以就地或远程通过调节阀门开度而控制进水流量大小。各级电解装置出水口均设置逆止阀，以限定废水的流向。所有电动阀的开关接入远程控制系统。各级电解装置中电解槽的电压、电流和温度的实时数据均可就地或远程读取，电流大小可以就地或远程调节。

该系统可以以手动或自动的方式运行。

在手动模式下，首先保持电动阀1及后续阀门均关闭，调整流量调节阀使废水进水流量达到合适大小。开启并运行一级电解装置，逐渐调节增大一级电解装置的电解电流。待出口氨表读数<1mg/l后，停止增大电流，保持该状态连续运行。若一级电解装置的电解电流已达到额定值或最大可调值，则开启电动阀1，保持电动阀2及后续阀门均关闭，逐渐调节增大二级电解装置的电解电流……以此类推，直至出口氨表读数<1mg/l为止，保持该状态连续运行。

运行过程中，若发现出口氨表示数>1mg/l，则手动适当增大最后一级电解装置的电解电流，若电解电流已达到额定值或最大可调值，则开启下一级电解装置；若发现进口氨表示数明显降低，则手动适当减小电解电流，保持出口氨表读数<1mg/l。

在自动模式下，控制系统能够根据进口与出口氨表示数自动调节电解装置的运行级数与各级装置电解电流大小。首先保持电动阀1及后续阀门均关闭，开启并运行一级电解装置，每次增大一级电解装置20％额定电解电流，直至出口氨表读数<1mg/l。若一级电解装置的电解电流已达到额定值或最大可调值，则自动开启电动阀1，保持电动阀2及后续阀门均关闭，每次增大二级电解装置20％额定电解电流……以此类推，直至出口氨表读数<1mg/l为止，保持该状态连续运行。

运行过程中，若出口氨表示数连续5分钟大于1mg/l，则自动增大最后一级电解装置20％额定电解电流，若电解电流已达到额定值或最大可调值，则开启下一级电解装置；若进口氨表示数连续5分钟较5分钟前值降低20％或以上，则控制系统自动尝试一次最后一级电解装置20％额定电解电流的降低。

利用该装置并采用配套的控制工艺，能够灵活实现不同氨氮浓度废水的连续处理。其最大氨氮处理能力超过500mg/l氨氮废水经过一级或多级电解装置的单次处理后，氨氮浓度逐级降低，最后达到1mg/l以下，可以直接排放。处理过程中，若废水的氨氮浓度发生变化，系统始终能够以最节能的方式进行电解处理，并保证出水水质。反应过程中产生的副产物氢气，由各级电解装置的排氢口不断排出，提高了系统的安全性。此外，各级电解装置中电解槽部分规模相同，可以互相替换，因而不会出现某一级电解槽结垢和损耗特别严重的情况，增加了设备的使用寿命。

实施例：

某燃煤电厂精处理再生废水氨氮浓度约200mg/l，以二级电解装置实现了该废水的连续处理。

该装置由进口氨表、流量调节阀、一级电解装置、电动阀、二级电解装置、逆止阀、出口氨表依次串联而成。其中每级电解装置都由进水泵、电解槽组成。抽取#5废水池内的高氨氮精处理再生废水作为装置的进水，处理完的低氨氮废水排入6#废水池准备回用。

装置开始运行，调节废水进水流量为2.0t/h，进口氨表显示进水氨氮浓度为214mg/l。手动开启一级电解装置，逐渐增大一级电解装置电流至260a(额定电流260a)，此时出口氨表显示出水氨氮浓度为87mg/l。手动开启电动阀1，再开启二级电解装置，逐渐增大二级电解装置电流至180a，此时出口氨表显示出水氨氮浓度为0.7mg/l。维持该状态运行6小时后，出口氨表示数达到1.2mg/l，增大二级电解装置电流至220a，使出口氨表示数回落至0.5mg/l。维持该状态继续运行18小时，期间进口氨表示数始终在200-220mg/l波动。

该装置在24小时内始终以2.0t/h的速率处理燃煤电厂精处理再生高氨氮废水，共处理氨氮浓度为200-220mg/l的氨氮废水共计48吨，并始终保持出水的氨氮浓度小于1mg/l。设备运行期间状态稳定，出水水质也非常稳定，共耗电910kwh，能够高效而经济地处理该电厂难回用的精处理再生高氨氮废水。