含氨废水电解装置酸洗的系统的制作方法

本实用新型属于电化学氧化技术领域，具体涉及一种含氨废水电解装置酸洗的系统及方法。

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)。电化学氧化装置在运行过程中，废水中的钙镁离子容易在电极上结垢，结垢后的电极不仅电解效率受到影响，还容易发生极板击穿导致的严重损坏。因此，常规的电解设备均需定期酸洗，通常需要设计和配备酸洗系统，并额外加入盐酸等酸洗药剂。酸洗系统的配备增加了设备的复杂程度，增大了建设成本；定期酸洗步骤增大了运行的复杂性，还影响了氨氮废水处理的连续进行；酸洗药剂带来了高昂的药剂成本，也增加了强酸性药剂使用的危险性。

目前无需添加额外酸洗药剂的含氨废水电解装置仍未见公布，因此亟待设计一种采用零化学药剂物理方法实现含氨废水电解装置酸洗的系统及方法。

技术实现要素：

本实用新型的目的是克服现有技术中的不足，提供采用零化学药剂物理方法实现含氨废水电解装置酸洗的系统。

含氨废水电解装置酸洗的系统，包括电解装置、电动阀、在线ph计、进出口氨表和流量调节阀；含氨废水进口处设有流量调节阀和进口氨表，出口处设有出口氨表；前置电解装置与后置电解装置串联，两套电解装置之间设有在线ph计，前置电解装置中溶液的ph值较后置电解装置中溶液的ph置低；两套电解装置的两端口处分别设有电动阀；所有电动阀、流量调节阀和电解装置均接入远程控制系统；含氨废水由流量调节阀和进口氨表流入，依次流经电动阀、前置电解装置、在线ph计、后置电解装置和电动阀，并由出口氨表流出为产品水。

作为优选：每套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。

作为优选：电解装置分为电解装置1和电解装置2，电解装置1的两端口处分别设有电动阀1和电动阀2，电解装置2的两端口处分别设有电动阀3和电动阀4；当电解装置1作为前置电解装置、电解装置2作为后置电解装置时，电动阀1、电解装置1、在线ph计、电解装置2和电动阀4依次串联；当电解装置2作为前置电解装置、电解装置1作为后置电解装置时，电动阀3、电解装置2、在线ph计、电解装置1和电动阀2依次串联。

本实用新型的有益效果是：本实用新型不再需要设置额外的酸洗系统，简化了设备，节约了建设成本；不用添加额外的酸洗化学药剂，降低了酸洗成本。酸洗过程中不用暂停氨氮电解装置，提高了装置运行效率。酸洗操作全过程都由控制系统自动实现，提高了装置的可操作性。并且避免了强酸的使用，提高了安全性。

附图说明

图1是含氨废水电解装置酸洗的系统示意图。

具体实施方式

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

经过前期研究，发现含氨废水电解过程ph呈现先减小后增大的趋势，ph最低可达2以下，酸性非常强。通过含氨废水电解反应，分析了ph变化的原因：

阳极反应：2cl^--2e^-→cl2

阴极反应：2h2o+2e^-→h2+2oh^-

电解产物与氨氮进一步反应：cl2+h2o→hclo+hcl，2nh4⁺+3hclo→n2↑+5h⁺+3cl^-+3h2o

氨氮存在情况下的总反应：2nh4⁺→n2↑+3h2+2h⁺(ph下降)

无氨氮情况下的总反应：cl^-+2h2o→oh^-+h2↑+hclo(ph上升)

利用这个过程，研发了一种采用零化学药剂物理方法实现含氨废水电解装置酸洗的系统及方法。

所述的含氨废水电解装置酸洗的系统是一种全新的含氨废水电解装置，能够实现零化学药剂酸洗的功能。

所述的含氨废水电解装置酸洗的方法是一种全新的酸洗工艺，不额外添加化学药剂，控制系统通过自动(或手动)切换阀门即可实现酸洗除垢的效果。这种新型除垢工艺，酸洗与氨氮去除可以同步进行，不影响氨氮去除的效率，不需要预留额外的时间。

所述含氨废水电解装置酸洗的系统，包括2套电解装置、4个电动阀、1个在线ph计和常规含氨废水电解装置自带设备(包括进出口氨表、流量调节阀等)，没有独立的酸洗系统。每套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，并设有独立的排氢口。其中，进水泵负责提供输水动力，电解槽负责去除氨氮。所有电动阀、流量调节阀、电解装置均接入远程控制系统，可以在远端手动或自动进行数据读取和调节操作。

根据电解反应机理，两套电解装置串联：前置电解装置在高氨氮浓度的条件下运行，ph较低，不易结垢，反应产生的酸有利于水垢的消除；后置电解装置在低氨氮浓度的条件下运行，ph较高、钙镁离子在碱性环境中容易结垢(主要是氢氧化物和氧化物)。

该系统运行前，首先保持电动阀2和电动阀3关闭，自动(或手动)打开电动阀1和电动阀4，使废水由进水泵依次通过电解装置1和电解装置2进行氨氮电解去除，得到水质合格的出水。此时电解装置1为前置电解装置，电解装置2为后置电解装置。系统运行过程中，通过在线ph计实时监测废水经过前置电解装置后的出水酸度，并自动(或手动)调节前置电解装置的电流强度来控制其出水ph值在2以下(根据电解反应机理，电流越大电解反应越剧烈且反应产生的氢离子越多)，以保证对后置电解装置的酸洗效果。

系统运行一段时间后，后置电解装置(电解装置2)相对结垢严重。保持进水流量和后置电解装置电流不变，当监测到后置电解装置电压升高至初始状态的125％时，系统自动(或手动)打开电动阀2和电动阀3、关闭电动阀1和电动阀4。利用阀门切换改变废水流动方向，使其由进水泵依次通过电解装置2和电解装置1，调换了两套电解装置的串联顺序，也改变前后两套电解装置结垢/除垢的倾向。

此时电解装置2变为前置电解装置，在高氨氮浓度的条件下运行，ph较低且不易结垢，且该套电解装置在氨氮去除电解反应过程中产生的酸能够自发对电解装置2进行除垢。与此同时，电解装置1变为后置电解装置，在低氨氮浓度的条件下运行，ph较高容易结垢。当系统判定后置电解装置(电解装置1)电压升高至初始状态的125％，系统自动(或手动)打开电动阀1和电动阀4、关闭电动阀2和电动阀3，再次改变废水流动方向进行酸洗除垢……以此循环，实现整个系统无外加化学药剂的自动酸洗除垢。

利用该设备及配套工艺，能够实现整个系统无外加化学药剂的自动酸洗除垢。酸洗过程无需暂停电解装置，酸洗与氨氮脱除能够同时进行，酸洗不会对系统的氨氮去除效果有负影响。利用氨氮废水电解反应中产生的酸作为酸洗药剂，对电解槽电极片上的结垢进行酸洗除垢。废水流向的改变能够由控制系统自动判断并执行操作，酸洗效果能够由控制系统通过电解电压、电解电流和废水流速自动评估。

实施例：

某燃煤电厂采用电化学氧化法处理精处理再生废水与脱硫废水的混合废水，该废水氨氮浓度达到100mg/l以上，总硬度达到100mg/l以上。目前每2个月对电解装置进行一次酸洗，酸洗过程中使用5-8％的稀盐酸，不仅药剂使用量较大，低ph的酸洗废水也容易污染环境。

后对电解装置及控制工艺进行技术改造，将两级电解装置串联并设置电动切换阀，使之能够通过阀门切换从而调整废水流向。于两级电解装置之间加装在线ph计，便于调整酸洗液的酸度，从而控制酸洗的能力与速率。

保持废水流速为2t/h，使用该装置连续处理氨氮废水，期间始终保持前置电解装置出水ph小于2。51天后，后置电解装置的电压由51v逐渐上升至64v从而触发结垢警报。手动切换相应阀门，使废水逆向流动，进行酸洗除垢。三天内，原结垢的电解装置电压稳步回落至正常水平(53v)，表明酸洗除垢的有效进行。

本实例中，在未添加任何化学药剂的情况下，实现了对结垢装置的除垢酸洗。酸洗与氨氮去除能够同步进行，酸洗期间未影响系统对氨氮的去除效果。以上结果表明该设备与工艺具有实际可行性。