专利名称：用电流法去除废水中氨氮的装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种用电流法去除废水中氨氮的装置。
技术背景废水中普遍存在的氨氮污染物是造成水体富营养化的主要因素。目前去除废水中的氨氮主要方法有生化法、化学法、空气吹脱法和离子交换法等生化法是利用微生物对废水中的氨氮进行硝化、反硝化，使氨氮最终成为氮气从水中去除，此法的缺点是处理时间长，且受废水中的pH值、碳氮比、水温、水中的溶氧DO、有毒物质等因素影响，当废水中的氨氮浓度很高时，往往对微生物产生毒性的抑制作用，而使此法无法顺利进行；化学法是向含有氨氮的废水中加入Mg2+、PO43-等化学物质，使水中的氨氮形成不溶性的磷酸氨镁络合物而被去除，此法的缺点是处理成本高、去除效果差且不稳定；选择离子交换法是选择对氨氮有效的选择性离子交换物质对水中的氨氮吸附而去除，此法存在着设备庞大、成本高、处理时间长、去除率不高、废水中pH值的影响和离子交换物质再生等问题；空气吹脱法是向废水中加入大量碱，使其pH值升至10～11而后鼓入大量空气将氨从废水中吹脱，此法存在的缺点是需要向水中投加大量的碱、耗大量的电能鼓入空气、设备庞大，同时受温度的影响大，当冬天低温时则无法进行，吹脱效率不高，同时吹脱出来的空气中夹带有氨气，从而对环境造成二次污染。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种经济实用、结构简单的用电流法去除废水中氨氮的装置。
本实用新型所述的用电流法去除废水中氨氮的装置，包括反应槽，其特征在于所述的反应槽中设有一组或一组以上的电极，每组电极均由竖直于反应槽中部的一对相间隔的阳极和分别竖直于槽的两端侧部的阴极构成，阳极与阴极之间设置有一阻气网孔板，所述的阻气网孔板与槽的旁侧壁构成排气室，其顶部设有废气收集器和排出管。
本实用新型用于去除废水中的氨氮的原理是(1)在电场作用下，废水中的铵离子和其它阳离子移向阴极，并在阴极区内富集。水分子在阴极还原产生的氢氧根离子(OH-)，OH-和铵离子反应而形成氨水。在循环水的冲击或鼓入空气下氨水分子分解成氨气从废水中逸出，经顶部的废气收集器予以回收，其化学反应式如下
如果废水中含有的重金属离子(如Pb2+、Cd2+)量不多，在pH 6.5-7.5条件下，铵离子在阴极也可直接得到电子而转化为氨气和氢气
(2)电场采用变动的而非固定的，是避免废水中的碱性阳离子(如钠、钙阳离子等)在阴极区的过分累积。电极组采用一组以上，使在第一组没有得到清除的铵离子在第二组或下一组能得到进一步处理，确保出水口的氨氮浓度达到排放标准。
(3)废水从阴极和阳极之间流进(更准确地说，是从靠近阴极隔板和阳极之间流进的)，然后横向穿过阳极板进入两阳极的中间区，再由此纵向流出进入下一个电极组或出口。这样的水流方向有利于将铵离子吸引到阴极区，同时带走阳极上产生的微气泡。
(4)当废水中铵离子浓度较高时(＞500mg/l)，在循环水泵的连接管上设有用以添加碱的入口，通过加一定量的碱，增加阴极区氢氧根离子，从而达到减少电能消耗，缩短处理时间目的。此外，也可向水中投加500mg/l的NaCl，一方面抑制阳极氢离子的产生，另一方面利用形成的次氯酸，有效地提高氨氮的去除率。
(5)石墨电极有许多小的微孔，这些孔洞在冲击水流或空气鼓动下能避免在阴极的表面形成污垢膜，并促进在阴极表面的氨气、氢气转移逸出。
(6)多孔的阻气网孔板是使阴极室形成一个铵离子富集区，并导流氨气逸向顶部的废气收集器。
本实用新型与现有技术相比，具有以下优点一是不受废水中氨氮浓度高低的影响，氨氮能迅速在阴极室内富集，大大降低了流出水中的氨氮浓度，从而保证出水氨氮的达标排放，同时，在阴极室内富集的氨氮浓度很高，使其去除效率高；二是受废水中的pH值、温度等的影响小；三是处理时间短、设备简单而操作灵活方便；四是电极通电工作后，会在其表面产生热能，从而加快氨氮转化为氨气；五是从废水中逸出的氨气和氢气通过顶部的废气收集器后由排出管排出而回收利用，避免造成二次环境污染。
图1是本实用新型实施例一的构造示意图。
图2是本实用新型实施例二的构造示意图。
图3是本实用新型三级连接的构造示意图。
具体实施方式
实施例一本实施例是这样实现的包括反应槽1，其特征在于所述的反应槽1中设有一组电极，该组电极由竖直于反应槽1中部的一对相间隔的阳极2和分别竖直于槽的两端侧部的阴极3构成，阳极2与阴极3之间设置有一阻气网孔板4，所述的阻气网孔板4与槽的旁侧壁构成排气室5，其顶部设有废气收集器6和排出管7。其中，反应槽1中靠近阴极3与阻气网孔板4的槽底部均设有进水口，其槽壁顶部设有出水口；反应槽1底部外侧设有一循环水泵8，其连接导管上设有用予添加碱的入口；循环水泵8输入端与槽体内腔相通，输出端9伸入槽内并靠近阴极2，所述的输出端9上设有微孔；所述的电极均为多微孔的石墨电极，所述的阻气网孔板4为多孔陶瓷；两阳极的极间距为12cm，阴极与阳极之间的极间距为10cm。
工作时，废水从靠近阴极3与阻气网孔板4的槽底部的进水口进入，横穿阻气网孔板4、阳极2后进入两阳极中间，再由此纵向流出。通入的废水在循环水泵8的作用下，由排气室5内循环水泵输出端9上的微孔喷向阴极3，废水中的铵离子和部分水电解产生的H+在阴极3富集并得到电子而转化为氨气和氢气，在循环水的冲击下从废水中逸出，通过顶部的废气收集器6后由排出管7排出而回收利用；在循环水泵8的连接管上的入口处添加进0.5M的NaOH(添加量为1.5毫升/秒)，促进氨气从废水中逸出；带有氨气和氢气的废水在流经阻气网孔板4时，气体被拦截于排气室5内，废水则通过阻气网孔板4进入阳极室10，OH-、Cl-等在阳极2失去电子而转化为气体逸出。
未经处理的废水中的氨氮浓度为1950mg/l，所用的石墨电极大小为10？5cm2、厚度为0.5cm，工作时所施加的电场采用直流变动电场，变动范围为0.5～5Vcm-1，变动速率为0.03～0.05Vcm-1s-1。电场强度变动方向电流从弱变到强，再从强变到弱。电流密度变动范围为20～40mA/cm2。处理15min后，测定出水口中的氨氮浓度为685mg/l，降低了64.87％。
实施例二本实施例是这样实现的包括反应槽1，其特征在于所述的反应槽1中设有一组电极，该组电极由竖直于反应槽1中部的一对相间隔的阳极2和分别竖直于槽的两端侧部的阴极3构成，阳极2与阴极3之间设置有一阻气网孔板4，所述的阻气网孔板4与槽的旁侧壁构成排气室5，其顶部设有废气收集器6和排出管7。其中，反应槽1中靠近阴极3与阻气网孔板4的槽底部均设有进水口，其槽壁顶部设有出水口；反应槽1底部外侧设有一鼓风机11，其连接导管上设有用予添加碱的入口；鼓风机11的输出端12伸入槽内并靠近阴极2，所述的输出端12上设有微孔；所述的电极均为多微孔的石墨电极，所述的阻气网孔板4为有机膜板；两阳极的极间距为12cm，阴极与阳极之间的极间距为10cm。
工作时，废水由进水口进入反应槽1内，经鼓风机11的作用，由排气室5内鼓风机11的输出端12上的微孔喷向阴极3，废水中的铵离子和部分水电解产生的H+在阴极3富集并得到电子而转化为氨气和氢气，在空气的冲击下从废水中逸出，通过顶部的废气收集器6后由排出管7排出而回收利用；在鼓风机11的连接管上的入口处添加进0.5M的NaOH(添加量为1.5毫升/秒)，促进氨气从废水中逸出；带有氨气和氢气的废水在流经阻气网孔板4时，气体被拦截于排气室5内，废水则通过阻气网孔板4进入阳极室10，OH-、Cl-等在阳极2失去电子而转化为气体逸出。废水从阴极3流向阳极2(更准确地说，是从靠近阴极的阻气网孔板4向阳极的)，然后横向穿过阳极进入两阳极的中间，再由此纵向流出进入出口。
未经处理的废水中的氨氮浓度为1950mg/l，所用的石墨电极大小为10×25cm2、厚度为0.5cm，工作时所施加的电场采用直流变动电场，变动范围为0.5～5Vcm-1，变动速率为0.03～0.05Vcm-1s-1。电场强度变动方向电流从弱变到强，再从强变到弱。电流密度变动范围为20～40mA/cm2。处理15min后，测定出水口中的氨氮浓度为625mg/l，降低了67.79％。
实施例三按照实施例一的实施方式，在反应槽1中设置三组电极，电极组与电极组之间设有一用于支持电极组的中间带有空洞的隔板12。所用反应槽宽大小为35cm，深30cm，长80cm，所用的石墨电极大小为10×25cm2、厚度为0.5cm，阴极3和阳极2之间的极间距为10cm。工作时，所施加的电场采用直流变动电场，变动范围为0.5～5Vcm-1，变动速率为0.03～0.05Vcm-1s-1。电场强度变动方向第一个电极组是从弱变到强，再从强变到弱；第二个电极组则以相反的方向变动(既从强变到弱，再从弱变到强)；而第三和第一电极组变动方向是一样的。电流密度变动范围为20～40mA/cm2。
未经处理的废水中的氨氮浓度为1950mg/l，流入反应槽的流量为4.2升/分钟(250升/小时)。水力总停留时间是15分钟，在每一个电极组区域的停留时间是5分钟。阴极区循环水泵的泵速为30～35ml/s，在水泵上的添加碱入口处，加入0.5M NaOH，其添加量为1.5(毫升/秒)。
当正常运行2小时后，在各个电极组出水口取样分析，测定出水中的氨氮浓度，COD，BOD5，SS以及部分的重金属等，其结果见表一。
表一各级电极组出水口的水质状况
单位mg/l，水力总停留时间是15分钟实施例四按照实施例二的实施方式，在反应槽1中设置三组电极，电极组与电极组之间设有一用于支持电极组的中间带有空洞的隔板12。所用反应槽宽大小为35cm，深30cm，长80cm，所用的石墨电极大小为10×25cm2、厚度为0.5cm，阴极3和阳极2之间的极间距为10cm。工作时，所施加的电场采用直流变动电场，变动范围为0.5～5Vcm-1，变动速率为0.03～0.05Vcm-1s-1。电场强度变动方向第一个电极组是从弱变到强，再从强变到弱；第二个电极组则以相反的方向变动(既从强变到弱，再从弱变到强)；而第三和第一电极组变动方向是一样的。电流密度变动范围为20～40mA/cm2。
未经处理的废水中的氨氮浓度为1950mg/l，流入反应槽的流量为4.2升/分钟(250升/小时)。水力总停留时间是15分钟，在每一个电极组区域的停留时间是5分钟。阴极区空气鼓风机鼓入空气流量为100ml/s，在水泵上的添加碱入口处，加入0.5M NaOH，其添加量为1.5(毫升/秒)，在第一二电极组区的空气泵上的添加碱入口处，加入0.5M NaOH，其用量为1.5(毫升/秒)，而第三电极组区不加碱。
当正常运行2小时后，在各个电极组出水口取样分析，测定出水中的氨氮浓度，COD，BOD5，SS以及部分的重金属等，其结果见表二。
表二各级电极组出水口的水质状况
单位mg/l，水力总停留时间是15分钟本实用新型构造简单、经济实用，具有较大的应用推广价值。
权利要求1.一种用电流法去除废水中氨氮的装置，包括反应槽，其特征在于所述的反应槽中设有一组或一组以上的电极，每组电极均由竖直于反应槽中部的一对相间隔的阳极和分别竖直于槽的两端侧部的阴极构成，阳极与阴极之间设置有一阻气网孔板，所述的阻气网孔板与槽的旁侧壁构成排气室，其顶部设有废气收集器和排出管。
2.根据权利要求1所述的用电流法去除废水中氨氮的装置，其特征在于所述的反应槽中设有一组以上的电极时，所述电极组与电极组之间设有一用于支持电极组的中间带有空洞的隔板。
3.根据权利要求1所述的用电流法去除废水中氨氮的装置，其特征在于所述反应槽中靠近阴极与阻气网孔板的槽壁底部设有进水口，两阳极间的槽壁顶部设有出水口。
4.根据权利要求1所述的用电流法去除废水中氨氮的装置，其特征在于所述的反应槽底部外侧设有一循环水泵或空气鼓风机，其连接导管上设有用予添加碱的入口。
5.根据权利要求3所述的用电流法去除废水中氨氮的装置，其特征在于所述的循环水泵输入端与槽体内腔相通，输出端伸入槽内并靠近阴极，所述的输出端上设有微孔。
6.根据权利要求3所述的用电流法去除废水中氨氮的装置，其特征在于所述的空气鼓风机的输出端伸入槽内并靠近阴极，所述的输出端上设有微孔。
7.根据权利要求1所述的一种用电流法去除废水中氨氮的装置，其特征在于所述的电极均为多微孔的石墨电极，所述的阻气网孔板为多孔的陶瓷或有机膜板。
8.根据权利要求1所述的一种用电流法去除废水中氨氮的装置，其特征在于电极上的电场强度变动范围为0.5～5V/cm，变动速率为0.03～0.05Vcm-1s-1，电流密度变动范围为30～100mA/cm2。
9.根据权利要求1或7所述的一种用电流法去除废水中氨氮的装置，其特征在于所述的每组电极中，其中一对电极的电场强度是从弱变到强，再从强变到弱，另一对电极组则从强变到弱，再从弱变到强。
10.根据权利要求1所述的一种用电流法去除废水中氨氮的装置，其特征在于所述的阳极极间距为10～15cm，阴极与阳极之间的极间距为5～40cm。
专利摘要一种用电流法去除废水中氨氮的装置，包括反应槽，其特征在于所述的反应槽中设有一组或一组以上的电极，每组电极均由竖直于反应槽中部的一对相间隔的阳极和分别竖直于槽的两端侧部的阴极构成，阳极与阴极之间设置有一阻气网孔板，所述的阻气网孔板与槽的旁侧壁构成排气室，其顶部设有废气收集器和排出管。本实用新型构造简单、经济实用，具有较大的应用推广价值。
文档编号C02F1/48GK2873754SQ200520200229
公开日2007年2月28日 申请日期2005年3月30日 优先权日2005年3月30日
发明者林金画, 吴金卢 申请人:林金画