本发明涉及废水处理领域，具体是一种三维脉冲电解除氨氮的方法。
背景技术：
随着工业、农业、畜牧业的发展，大量未经处理的氨氮废水肆意排放到环境中，且排放量逐年增长，其危害一方面主要表现在水体中大量氨氮的存在，使水草、藻类等水生植物快速生长繁殖，导致水体中有机物产生的速度大于水体消耗的速度，造成水体富营养化，破坏水体生态平衡，进而使水质恶化，造成水生生物大量死亡，严重的还会引起湖泊退化甚至消失。另一方面，氨氮在水体中经硝化细菌的硝化作用，分解产生硝酸盐和亚硝酸盐，人类长期饮用含有亚硝酸盐的饮用水，会出现缺氧症状，严重的还会导致癌变并发等危害。因此对水体中氨氮的处理已经成为当今科学家们亟待解决的问题。
目前处理氨氮废水的方法主要有吹脱气提法、离子交换法、生物法、化学沉淀法、折点氯化法等。吹脱气提法只适用于处理含高浓度氨氮的废水，且处理达标困难，容易造成大气污染；离子交换法中吸附剂的吸附容量小，不适用于高含盐量废水的处理；生物法不仅反应器占地面积大，而且需额外提供有机物作为微生物的碳源，且反应周期较长；化学沉淀法中磷酸铵镁沉淀剂的价格较高，用于氨氮的去除，其经济效益不高；折点氯化法需氯量较大，成本高，形成的氯胺和氯代有机物容易污染环境，且操作中折点不易把握。
近年来，电化学氧化法以其特有的设备占地面积小、操作简单、可控性强等优势广泛应用到各类氨氮废水处理领域。但现有的电化学研究中，一般多采用高氯离子浓度的电解质体系，通过阳极的析氯作用衍生成大量的“活性氯物质”，将氨氮氧化，该体系常会产生过量的余氯，存在二次污染，且高氯离子体系对机械设备的腐蚀也颇为严重，会大大降低工厂中设备和极板的使用寿命。
因此，降低处理氨氮废水中氯离子添加浓度显得尤为重要和紧迫。
技术实现要素：
本发明的目的是解决现有技术中，电化学技术处理过程采用高氯离子浓度体系去除废水中氨氮造成的腐蚀机械设备的问题，以及降低电化学氧化法处理氨氮的能耗问题。
为实现本发明目的而采用的技术方案是这样的，一种三维脉冲电解除氨氮的方法，其特征在于，包括若干组处理系统。单个处理系统包括：电源、阴阳极板、粒子电极、电解槽、恒流循环泵和循环水容器。
所述电解槽、恒流循环泵和循环水容器通过相关管道相连，构成闭合回路。所述恒流循环泵与电解槽的进水端相连。所述循环水容器与电解槽的出水端相连。
所述电解槽内部设置有若干组阴阳极板。所述阴阳极板垂直于电解槽的进水方向和出水方向。所述阴阳极板的阳极板为网状钛镀钌铱，阴极板为网状不锈钢。相邻的阴阳极板的间距为2～5mm。
所述阴阳极板的两端分别与电源的阴极和阳极相连。
所述电源为数控双脉冲电镀电源。
所述阴阳极板的两侧填充有粒子电极。
使用上述系统进行以下步骤：
1)在氨氮废水中添加氯盐；
所述氯盐中氯离子的浓度为20～140mg/l；
2)通过恒流循环泵将循环水容器内的氨氮废水连续循环的送入电解槽中；
所述恒流循环泵的流量范围为200～1000ml/h；
3)启动电源加载脉冲电流；所述电解槽内进行电解；
所述电源提供的脉冲频率为5～5000hz，占空比为1～100％；
所述阴阳极板的电流密度为50～150ma/cm2。
进一步，所述粒子电极包括椰壳活性炭、天然斜发沸石和生物陶粒；所述椰壳活性炭的粒径为2～10mm，所述天然斜发沸石的粒径为2～10mm，所述生活陶粒的粒径为2～10mm。
进一步，所述钛镀钌铱网板网孔孔径为2～10mm；所述不锈钢网板网孔孔径为2～10mm。
本发明的技术效果是毋庸置疑的，本发明具有以下优点：
1)本发明采用数控双脉冲电镀电源提供电能，相比传统的直流电源，能够减少电解槽中电极界面层溶液离子浓度与本体溶液浓度不同而引起电极电位偏离平衡电位所带来的浓差极化，并且降低30％～60％的单位能耗；
2)本发明采用多组极板间隔2～5mm放置，阳极为网状钛镀钌铱极板，阴极为网状不锈钢极板。电解槽中废水流与网状极板正面接触，垂直流过，改善了污染物传质强度；
3)本发明采用椰壳活性炭、生物陶粒等多类粒子电极材料作为复性电极，与多数三维电极的研究只采用天然沸石相比，原材料来源广，价格低廉，经济效益高。
4)本发明采用低氯离子浓度体系的电化学法，与传统电化学法采用高氯离子浓度体系相比，具有减少极板和设备腐蚀的作用，延长设备和极板的使用寿命，同时实现氨氮的高效率去除。
附图说明
图1为单个三维脉冲电解除氨氮的装置结构示意图。
图中：电源1、阴阳极板2、粒子电极3、电解槽4、恒流循环泵5和循环水容器6。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明，但不应该理解为本发明上述主题范围仅限于下述实施例。在不脱离本发明上述技术思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段，做出各种替换和变更，均应包括在本发明的保护范围内。
实施例1：
一种三维脉冲电解除氨氮的方法，其特征在于，包括若干组处理系统。
如图1所示的单个处理系统包括：电源1、阴阳极板2、粒子电极3、电解槽4、恒流循环泵5和循环水容器6。
所述电解槽4、恒流循环泵5和循环水容器6通过相关管道相连，构成闭合回路。所述恒流循环泵5与电解槽4的进水端相连。所述循环水容器6与电解槽4的出水端相连。
所述电解槽4内部设置有若干组阴阳极板2。所述阴阳极板2垂直于电解槽4的进水方向和出水方向。所述阴阳极板2的阳极板为网状钛镀钌铱，阴极板为网状不锈钢。相邻的阴阳极板2的间距为2～5mm。
所述阴阳极板2的两端分别与电源1的阴极和阳极相连。
所述电源1为数控双脉冲电镀电源。
所述阴阳极板2的两侧填充有粒子电极3。
实施例2：
一种三维脉冲电解除氨氮的方法，其特征在于，使用实施例1中的系统，进行以下步骤：
1)配置模拟氨氮废水：硫酸铵浓度范围为318.6g/l、硫酸钠浓度范围为10g/l,氯化钠浓度范围为125mg/l；
2)电解槽4中极板间距为5mm，椰壳活性炭总填充量为130g，电流密度为109.65ma/cm2，恒流泵流量范围在500～1000ml/h，量取步骤1)中的模拟配水650ml，加载脉冲电流电解300min，模拟配水中的氨氮去除率达到78.11％；
所述阳极板为网状钛镀钌铱(尺寸为：57mm*76mm*1mm)，阴极板为网状不锈钢(尺寸为：57mm*76mm*1mm)；所述脉冲电流中脉冲频率为5000hz，占空比为50％。
在本实施例中，由双脉冲电镀电源提供电能，相比传统的直流电源，能够减少电解槽4中电极界面层溶液离子浓度与本体溶液浓度不同而引起电极电位偏离平衡电位所带来的浓差极化，并且降低单位能耗。在本实施例中，添加的氯化钠浓度低，减少了对极板和装置的腐蚀作用，同时达到去除氨氮的目的。
实施例3：
一种三维脉冲电解除氨氮的方法，其特征在于，使用实施例1中的系统，进行以下步骤：
1)配置模拟氨氮废水：硫酸铵浓度范围为318.6g/l、硫酸钠浓度范围为10g/l,氯化钠浓度范围为155mg/l；
2)电解槽4中极板间距为5mm，椰壳活性炭总填充量为130g，电流密度为109.65ma/cm2，恒流泵流量范围在500～1000ml/h，量取步骤1)中的模拟配水650ml，加载脉冲电流电解300min，模拟配水中的氨氮去除率达到98.01％；
所述阳极板为网状钛镀钌铱(尺寸为：57mm*76mm*1mm)，阴极板为网状不锈钢(尺寸为：57mm*76mm*1mm)；所述脉冲电流中脉冲频率为5000hz，占空比为50％。
在本实施例中，由双脉冲电镀电源提供电能，相比传统的直流电源，能够减少电解槽4中电极界面层溶液离子浓度与本体溶液浓度不同而引起电极电位偏离平衡电位所带来的浓差极化，并且降低单位能耗。
在本实施例中，添加的氯化钠浓度低，减少了对极板和装置的腐蚀作用，同时达到去除氨氮的目的。
实施例4：
一种三维脉冲电解除氨氮的方法，其特征在于，使用实施例1中的系统，进行以下步骤：
1)配置模拟氨氮废水：硫酸铵浓度范围为350.8g/l、硫酸钠浓度范围为10g/l,氯化钠浓度范围为155mg/l；
2)电解槽4中极板间距为2mm，天然斜发沸石总填充量为110g，电流密度为109.65ma/cm2，恒流泵流量范围在500～1000ml/h，量取步骤1)中的模拟配水600ml，加载脉冲电流电解300min，模拟配水中的氨氮去除率达到98.13％；
所述阳极板为网状钛镀钌铱(尺寸为：57mm*76mm*1mm)，阴极板为网状不锈钢(尺寸为：57mm*76mm*1mm)；所述脉冲电流中脉冲频率为5000hz，占空比为50％。
在本实施例中，由双脉冲电镀电源提供电能，相比传统的直流电源，能够减少电解槽4中电极界面层溶液离子浓度与本体溶液浓度不同而引起电极电位偏离平衡电位所带来的浓差极化，并且降低单位能耗。
在本实施例中，添加的氯化钠浓度低，减少了对极板和装置的腐蚀作用，同时达到去除氨氮的目的。
实施例5：
一种三维脉冲电解除氨氮的方法，其特征在于，使用实施例1中的系统，进行以下步骤：
1)配置模拟氨氮废水：硫酸铵浓度范围为350.8g/l、硫酸钠浓度范围为10g/l,氯化钠浓度范围为160mg/l；
2)电解槽4中极板间距为2mm，天然斜发沸石总填充量为110g，电流密度为109.65ma/cm2，恒流泵流量范围在500～1000ml/h，量取步骤1)中的模拟配水600ml，加载脉冲电流电解300min，模拟配水中的氨氮去除率达到98.68％；
所述阳极板为网状钛镀钌铱(尺寸为：57mm*76mm*1mm)，阴极板为网状不锈钢(尺寸为：57mm*76mm*1mm)；所述脉冲电流中脉冲频率为5000hz，占空比为50％。
在本实施例中，由双脉冲电镀电源提供电能，相比传统的直流电源，能够减少电解槽中电极界面层溶液离子浓度与本体溶液浓度不同而引起电极电位偏离平衡电位所带来的浓差极化，并且降低单位能耗。在本实施例中，添加的氯化钠浓度低，减少了对极板和装置的腐蚀作用，同时达到去除氨氮的目的。