用于回收廢水氮磷的裝置的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種用于回收廢水氮磷的裝置及方法，其中裝置主要包括雙室反應(yīng)器、質(zhì)子交換膜、曝氣管、曝氣泵、恒流電源、陽(yáng)極含鎂電極板、陰極惰性電極板、攪拌機(jī)、pH計(jì)、計(jì)算機(jī)、排水泵、氨吹脫池、氨吸收裝置、氨氮在線測(cè)試裝置、密封墊圈、夾持裝置和排水管。利用該裝置回收廢水氮磷的方法是利用鎂陽(yáng)極電化學(xué)反應(yīng)，提供陽(yáng)極室磷酸銨鎂結(jié)晶所需的鎂源和pH條件，并結(jié)合質(zhì)子交換膜，克服陰極室pH提升干擾陽(yáng)極室磷酸銨鎂結(jié)晶過程，氨吹脫池和氨吸收裝置充分利用電化學(xué)反應(yīng)過后的陰陽(yáng)極室水體混合液高pH堿性條件回收廢水剩余氨氮，從而實(shí)現(xiàn)高氮磷比廢水(NH4+?N:PO43??P摩爾比大于1:1)氮磷回收效率最大化。
【專利說明】
用于回收廢水氮磷的裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及一種用于廢水處理的裝置，尤其涉及一種用于回收廢水氮磷的裝置，結(jié)合了廢水電化學(xué)沉淀與氨吹脫的兩種工藝，屬于廢水化學(xué)處理領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]氮磷是廢水中常見污染物，也是水體富營(yíng)養(yǎng)化的直接誘因，廢水排放之前需要脫氮除磷處理。然而，氮磷是植物生長(zhǎng)所需營(yíng)養(yǎng)元素，而且磷礦資源在全球范圍內(nèi)日漸缺少，回收廢水氮磷在水污染控制、資源循環(huán)利用等方面具有重要的實(shí)際意義。目前廢水氮磷回收的方法，以化學(xué)法為主，按照功能主要分為:(I)單獨(dú)回收氮或磷的方法，如氨吹脫與吸收液吸收的方法回收廢水氨氮，投加鈣鹽或鐵鹽通過磷酸鈣、磷酸鐵等結(jié)晶沉淀回收廢水磷；
[2]同時(shí)回收氮磷的方法，如投加鎂鹽，促進(jìn)廢水銨根、磷酸根和鎂離子形成磷酸銨鎂結(jié)晶沉淀的方法。就污染物去除及氮磷資源回收的功能而言，磷酸銨鎂結(jié)晶沉淀法可同時(shí)回收氮磷元素，更具有優(yōu)勢(shì)。另外，磷酸銨鎂結(jié)晶沉淀，可以作緩釋肥料使用，利用價(jià)值較高。
[0003]目前，廢水磷酸銨鎂結(jié)晶沉淀的方法一般通過添加氯化鎂等含鎂化合物，即鎂鹽，同時(shí)采用添加堿性溶液如氫氧化鈉溶液或者曝氣吹脫廢水中溶解的二氧化碳方式提升廢水PH，促進(jìn)廢水銨根離子、磷酸根離子與鎂離子結(jié)合形成磷酸銨鎂結(jié)晶沉淀。這種方法的問題主要有:(I)投加鎂鹽溶液、堿性溶液不僅增加廢水體積，而且向廢水中引入原來沒有的氯離子、鈉離子等，造成新的二次污染；(2)曝氣吹脫廢水中溶解的二氧化碳，常因廢水pH緩沖能力較高，廢水PH上升幅度不明顯；(3)對(duì)于氮磷摩爾比大于磷酸銨鎂晶體構(gòu)晶氨磷離子摩爾比1:1的廢水，如豬場(chǎng)廢水，經(jīng)磷酸銨鎂結(jié)晶處理后，廢水氨氮(NH/-N)有剩余還需后續(xù)單元處理。
[0004]電化學(xué)法處理廢水避免了化學(xué)物質(zhì)的直接投加、反應(yīng)速度快，而且電場(chǎng)作用和氣浮作用強(qiáng)化了廢水混合效率，發(fā)展前景廣闊。目前，電化學(xué)法一般以犧牲鋁、鐵陽(yáng)極回收廢水磷為主，關(guān)于利用電化學(xué)法同時(shí)回收氮磷的文獻(xiàn)鮮有報(bào)導(dǎo)。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]本實(shí)用新型的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種用于回收廢水氮磷的裝置和方法，以克服傳統(tǒng)直接用犧牲鎂陽(yáng)極電化學(xué)法回收廢水氮磷過程中，陰極室PH上升干擾陽(yáng)極室磷酸根離子、鎂離子與銨根離子結(jié)合形成磷酸銨鎂結(jié)晶；犧牲鎂陽(yáng)極電解氮磷摩爾比(ΝΗ4+-Ν:Ρ043—-P)>1:1廢水形成磷酸銨鎂結(jié)晶后氨氮有剩余的問題。
[0006]本實(shí)用新型的裝置包括雙室反應(yīng)器，質(zhì)子交換膜，曝氣管，曝氣栗，恒流電源，含鎂電極板，惰性電極板，攪拌機(jī)，PH計(jì)，計(jì)算機(jī)，排水栗，氨吹脫池，氨吸收裝置，氨氮在線測(cè)試裝置，密封墊圈，夾持裝置，長(zhǎng)方形孔，進(jìn)水口，出水口和排水管。
[0007]雙室反應(yīng)器由側(cè)壁相貼的陽(yáng)極室和陰極室構(gòu)成，二者的接觸側(cè)壁壁面大小相同，中部開有長(zhǎng)方形孔，該接觸側(cè)壁間通過夾持裝置夾裝質(zhì)子交換膜，質(zhì)子交換膜兩側(cè)與陽(yáng)極室和陰極室接觸處設(shè)置密封墊圈，從而將陽(yáng)極室與陰極室中的水體隔開，防止兩極室水體泄露。陽(yáng)極室與陰極室均開有出水口和進(jìn)水口，陰極室和陽(yáng)極室內(nèi)的廢水可經(jīng)過出水口、排水管及排水栗排入氨吹脫池;攪拌機(jī)的攪拌槳浸沒在陽(yáng)極室的水體中，PH計(jì)探頭浸沒在陽(yáng)極室水體中，含鎂電極板置于陽(yáng)極室水體中，與恒流電源的正極相連作為陽(yáng)極板，惰性電極板放入陰極室水體中，與恒流電源的負(fù)極相連作為陰極板;曝氣管一端連接曝氣栗，另一端通在氨吹脫池中；氨吹脫池中置有氨氮在線測(cè)試裝置，吹脫出的含氨氣體通入氨吸收裝置，計(jì)算機(jī)與曝氣栗、恒流電源、攪拌機(jī)、PH計(jì)、排水栗、氨氮在線測(cè)試裝置分別相連。
[0008]上述技術(shù)方案中，所述的夾持裝置夾裝質(zhì)子交換膜的方式是通過法蘭螺栓，或法蘭U型夾依次夾裝陽(yáng)極室側(cè)壁及該側(cè)密封墊圈、質(zhì)子交換膜、另一密封墊圈及陰極室側(cè)壁。
[0009]所述的長(zhǎng)方形孔的各邊長(zhǎng)為陽(yáng)極室與陰極室接觸側(cè)壁壁面對(duì)應(yīng)邊長(zhǎng)的0.65?
0.85 倍。
[0010]所述的密封墊圈的外圈邊長(zhǎng)為陽(yáng)極室與陰極室接觸側(cè)壁壁面對(duì)應(yīng)邊長(zhǎng)的I?1.2倍，密封墊圈的內(nèi)圈邊長(zhǎng)為陽(yáng)極室與陰極室接觸側(cè)壁壁面上長(zhǎng)方形孔對(duì)應(yīng)邊長(zhǎng)的I?1.2倍。
[0011 ]所述的質(zhì)子交換膜為長(zhǎng)方形，其邊長(zhǎng)為密封墊圈內(nèi)圈對(duì)應(yīng)邊長(zhǎng)的1.1?1.2倍。
[0012]所述的含鎂電極板中鎂質(zhì)量百分?jǐn)?shù)達(dá)95%及以上。
[0013]利用上述裝置進(jìn)行廢水氮磷回收的方法是:將需要處理的廢水輸入陽(yáng)極室和陰極室中，保持陰陽(yáng)兩極室內(nèi)液面平齊，調(diào)整陰極板與陽(yáng)極板間的極間距至設(shè)定值，打開攪拌機(jī)使陽(yáng)極室內(nèi)的水體混合均勻，打開恒流電源，開始電解。pH計(jì)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)陽(yáng)極室內(nèi)水體pH并反饋至計(jì)算機(jī)，當(dāng)PH計(jì)監(jiān)測(cè)的數(shù)值達(dá)到設(shè)定值時(shí)或反應(yīng)時(shí)間達(dá)到設(shè)定值時(shí)，計(jì)算機(jī)控制關(guān)閉恒流電源和攪拌機(jī)，開啟排水栗，廢水排入氨吹脫池，打開曝氣栗，在氨吹脫池內(nèi)曝氣，氨吹脫池吹脫出的含氨氣體通入氨吸收裝置后排放，氨氮在線測(cè)試裝置實(shí)時(shí)測(cè)試氨吹脫池內(nèi)廢水氨氮濃度并反饋給計(jì)算機(jī)，當(dāng)氨氮濃度變化幅度低于10%時(shí)或反應(yīng)時(shí)間達(dá)到設(shè)定值時(shí)，計(jì)算機(jī)控制關(guān)閉曝氣栗，廢水中結(jié)晶沉淀回收、氨吹脫池排空后，雙室反應(yīng)器再次進(jìn)水。打開攪拌機(jī)和恒流電源，重復(fù)上述后續(xù)步驟進(jìn)行新一輪的廢水氮磷回收，根據(jù)氨吸收裝置氨吸收飽和情況，定期更換氨吸收劑或吸收液。
[0014]上述方案中，所述的電解時(shí)電流密度范圍在14.3A/V?142.9A/V之間；所述的電極板極間距為3?6 cm ο
[0015]本實(shí)用新型的有益效果如下:
[0016]1.含鎂電極板作陽(yáng)極，惰性電極板作陰極，通過電解以磷酸銨鎂形式回收廢水氮磷，陰陽(yáng)兩極有0H—產(chǎn)生，陰極與陽(yáng)極附近液體有流動(dòng)交換，反應(yīng)液中pH上升較快，pH超過1時(shí)，陽(yáng)極室最終形成磷酸鎂結(jié)晶沉淀，而不是磷酸銨鎂結(jié)晶沉淀。本實(shí)用新型采用了質(zhì)子交換膜隔絕陽(yáng)極與陰極附近水體交換，即形成陽(yáng)極與陰極兩室，質(zhì)子交換膜阻礙陰極室0H—向陽(yáng)極室移動(dòng)，克服陰極室PH上升對(duì)陽(yáng)極室磷酸銨鎂結(jié)晶過程的干擾，有利于陽(yáng)極室pH控制，進(jìn)而提高陽(yáng)極室沉淀物中磷酸銨鎂結(jié)晶物純度。同時(shí)，可節(jié)約后續(xù)回調(diào)雙室反應(yīng)器電解處理出水高pH值所需成本。
[0017]2.本實(shí)用新型采用犧牲鎂陽(yáng)極電化學(xué)方法和氨吹脫的組合工藝，利用鎂陽(yáng)極電解反應(yīng)及電解產(chǎn)物與水的反應(yīng)，產(chǎn)生鎂離子和0H—，促進(jìn)陽(yáng)極室內(nèi)的磷酸根、鎂離子及銨根離子朝結(jié)晶化學(xué)反應(yīng)方向移動(dòng)，發(fā)生磷酸銨鎂結(jié)晶沉淀反應(yīng)。同時(shí)，由于犧牲鎂陽(yáng)極電化學(xué)反應(yīng)水體的pH值有提升，水中氨氮主要以游離氨形式存在，為后續(xù)氨吹脫回收氨氮提供條件。
[0018]3.本實(shí)用新型提供的犧牲鎂陽(yáng)極電化學(xué)和氨吹脫組合工藝能將廢水中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)轉(zhuǎn)化為有附加產(chǎn)值的化學(xué)產(chǎn)品，如磷酸銨鎂(犧牲鎂陽(yáng)極回收的化學(xué)品)，氨吸收裝置產(chǎn)生的含氮產(chǎn)品，從而補(bǔ)償裝置運(yùn)行費(fèi)用，有利于整套裝置運(yùn)行成本控制。
【附圖說明】
[0019]圖1是本實(shí)用新型提供的用于回收廢水氮磷裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖2是夾持裝置、密封墊圈和質(zhì)子交換膜局部放大圖。
[0021 ]其中:1-雙室反應(yīng)器;2-質(zhì)子交換膜;3-曝氣管;4-曝氣栗;5-恒流電源;6_陽(yáng)極含儀電極板;陰極惰性電極板;8-攬摔機(jī);9-pH計(jì)；10-計(jì)算機(jī);11-排水栗；12-氨吹脫池；13-氨吸收裝置；14-氨氮在線測(cè)試裝置；15-密封墊圈；16夾持裝置；17-長(zhǎng)方形孔；18-進(jìn)水口 ；19-出水口； 20-排水管。
【具體實(shí)施方式】
[0022]如附圖所示，本實(shí)用新型的裝置包括雙室反應(yīng)器I，質(zhì)子交換膜2，曝氣管3，曝氣栗4，恒流電源5，陽(yáng)極含鎂電極板6，陰極惰性電極板7，攪拌機(jī)8，pH計(jì)9，計(jì)算機(jī)10，排水栗11，氨吹脫池12，氨吸收裝置13，氨氮在線測(cè)試裝置14，密封墊圈15，夾持裝置16;長(zhǎng)方形孔17，進(jìn)水口 18，出水口 19，排水管20。
[0023]所述的雙室反應(yīng)器I由側(cè)壁相貼的陽(yáng)極室和陰極室構(gòu)成，二者的接觸側(cè)壁壁面長(zhǎng)寬相同，中部開有長(zhǎng)方形孔17，該長(zhǎng)方形孔各邊長(zhǎng)為陽(yáng)極室與陰極室接觸側(cè)壁壁面對(duì)應(yīng)邊長(zhǎng)的0.65?0.85倍，陰極室和陽(yáng)極室二者接觸側(cè)壁間通過夾持裝置16夾裝質(zhì)子交換膜2，質(zhì)子交換膜兩側(cè)與陽(yáng)極室和陰極室接觸處設(shè)置密封墊圈15，陽(yáng)極室和陰極室中的水體相隔，且無水體泄露，同時(shí)也避免陰極室反應(yīng)提升的PH影響到陽(yáng)極室反應(yīng)的pH條件。陽(yáng)極室與陰極室均開有出水口 19和進(jìn)水口 18，陰極室和陽(yáng)極室的廢水可通過出水口 19、排水管20及排水栗11排入氨吹脫池12。攪拌機(jī)8的攪拌槳浸沒在陽(yáng)極室的水體中，pH計(jì)9探頭浸沒在陽(yáng)極室水體中，含鎂電極板6置于陽(yáng)極室水體中，與恒流電源5的正極相連作為陽(yáng)極板，惰性電極板7放入陰極室水體中，與恒流電源5的負(fù)極相連作為陰極板，通電情況下，鎂板上的鎂原子失去電子變成鎂離子溶解到水體中，同時(shí)Mg+與H2O反應(yīng)生成0H—，為磷酸銨鎂結(jié)晶反應(yīng)提供所需的鎂源和堿性環(huán)境;曝氣管3—端連接曝氣栗4，另一端通在氨吹脫池12中；計(jì)算機(jī)10與曝氣栗4、恒流電源5、攪拌機(jī)8、pH計(jì)9、排水栗11、氨氮在線測(cè)試裝置13分別相連，主要根據(jù)PH及氨氮監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)控制曝氣栗4、恒流電源5、攪拌機(jī)8和排水栗11的啟停。
[0024]陽(yáng)極室和陰極室接觸處為法蘭結(jié)構(gòu)，夾持裝置夾裝質(zhì)子膜的方式是通過法蘭螺栓，或法蘭U型夾依次夾裝陽(yáng)極室、密封墊圈、質(zhì)子膜、密封墊圈和陰極室；密封墊圈的外圈邊長(zhǎng)為陽(yáng)極室與陰極室接觸側(cè)壁對(duì)應(yīng)邊長(zhǎng)的I?1.2倍，密封墊圈的內(nèi)圈邊長(zhǎng)為陽(yáng)極室與陰極室接觸面上長(zhǎng)方形孔對(duì)應(yīng)邊長(zhǎng)的I?1.2倍，質(zhì)子交換膜為長(zhǎng)方形，其邊長(zhǎng)為密封墊圈內(nèi)圈對(duì)應(yīng)邊長(zhǎng)的1.1?1.2倍，使陽(yáng)極室和陰極室之間僅存在離子選擇性透過，但無水體交換、無水體泄漏，有效維持陽(yáng)極室磷酸銨鎂結(jié)晶所需PH條件。陽(yáng)極含鎂電極板中鎂質(zhì)量百分?jǐn)?shù)達(dá)95%及以上。
[0025]本裝置的最大特征在于交換膜將陽(yáng)極室與陰極室中的水體相隔，且無水體泄露，陰陽(yáng)兩極室之間僅存選擇性離子透過，利于控制陽(yáng)極室水體PH緩慢上升，利于磷酸銨鎂結(jié)晶反應(yīng)進(jìn)行;氨吹脫池和氨吸收池充分回收雙室反應(yīng)器電解處理得到堿性出水中氨氮，強(qiáng)化廢水氮磷回收效率，具體工作原理如下:
[0026]雙室反應(yīng)器電解過程中可以持續(xù)的電解產(chǎn)生Mg+或Mg2+離子，與廢水中的P043—或者P043—和NH4+分別反應(yīng)產(chǎn)生磷酸鎂或磷酸氨鎂沉淀。其主要化學(xué)反應(yīng)如下式所示:
[0027]陽(yáng)極(鎂板):Mg-e—=Mg+(I)
[0028]Mg++H20=Mg2++l/2H2+0H— (2)
[0029]或者M(jìn)g_2e—=Mg2+ (3)
[0030]陰極(惰性電極):02+4e—+2H20= 40H— (4)
[0031]或者2H++2e—= H2 (5)
[0032]廢水中:
[0033]3Mg2++2HnP043—n+22H20=Mg3(P04)2.22H20+2nH+ (6)
[0034]或Mg2++NH4++HnP043—n+6H20=MgNH4P04.6H20+nH+ (7)
[0035]由式(2)和(4)可知，電化學(xué)反應(yīng)過程中陰陽(yáng)兩極均有OH—產(chǎn)生，在無本實(shí)用新型中采用的質(zhì)子交換膜條件下，勢(shì)必造成反應(yīng)過程中廢水PH激增。pH大于10時(shí)，在含Mg2+、NH4+和P043—的反應(yīng)體系中，化學(xué)反應(yīng)以式(6)為主，結(jié)晶沉淀主要是磷酸鎂;pH在7.5到10之間時(shí)，在含Mg2+、NH4+和P043—的反應(yīng)體系中，化學(xué)反應(yīng)以式(7)為主，結(jié)晶為磷酸銨鎂。為此，控制反應(yīng)體系中PH是獲得磷酸銨鎂而不是磷酸鎂結(jié)晶的關(guān)鍵。
[0036]本實(shí)用新型中，采用了質(zhì)子交換膜隔絕陽(yáng)極室與陰極室之間的水體交換的方法，阻止陰極室0H—向陽(yáng)極室移動(dòng)，減緩陰極室pH上升對(duì)陽(yáng)極室磷酸銨鎂結(jié)晶過程的干擾，有利于陽(yáng)極室PH控制，進(jìn)而提高陽(yáng)極室沉淀物中磷酸銨鎂結(jié)晶物純度。另外，在雙室反應(yīng)器中廢水電解后PH升高，即發(fā)生堿化，廢水中殘留的氨氮多以游離氨存在，通過氨吹脫可進(jìn)一步提高廢水氮回收效率。
[0037]回收廢水氮磷的方法是將需要處理的廢水輸入陽(yáng)極室和陰極室中，保持陰陽(yáng)兩極室內(nèi)液面平齊，調(diào)整陰極板與陽(yáng)極板間的極間距至設(shè)定值，打開攪拌機(jī)使陽(yáng)極室內(nèi)的水體混合均勻，打開恒流電源，調(diào)節(jié)電流值，達(dá)到預(yù)先設(shè)定電流密度，開始電解，PH計(jì)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)陽(yáng)極室內(nèi)水體PH并反饋至計(jì)算機(jī)，當(dāng)pH計(jì)監(jiān)測(cè)的數(shù)值達(dá)到設(shè)定值時(shí)或反應(yīng)時(shí)間達(dá)到設(shè)定值時(shí)，計(jì)算機(jī)控制控制器關(guān)閉恒流電源和攪拌機(jī)，開啟排水栗，雙室反應(yīng)器中廢水排入氨吹脫池，打開曝氣栗，在氨吹脫池內(nèi)曝氣，氨吹脫池吹脫出的含氨氣體通入氨吸收裝置后排放，氨氮在線測(cè)試裝置實(shí)時(shí)測(cè)試氨吹脫池內(nèi)廢水氨氮濃度并反饋給計(jì)算機(jī)，當(dāng)氨氮濃度變化幅度低于10%時(shí)或反應(yīng)時(shí)間達(dá)到設(shè)定值時(shí)，計(jì)算機(jī)控制控制器關(guān)閉曝氣栗，廢水中結(jié)晶沉淀物回收、氨吹脫池排空后，雙室反應(yīng)器再次進(jìn)水，打開攪拌機(jī)和恒流電源，重復(fù)上述后續(xù)步驟進(jìn)行新一輪的廢水氮磷回收。根據(jù)氨吸收裝置氨吸收飽和情況，定期更換氨吸收劑或吸收液。電解時(shí)電流密度范圍在14.3A/m2?142.9A/V之間；電極板極間距為3?6cm。
[0038]下面結(jié)合附圖和實(shí)例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步說明:
[0039]實(shí)施例1:
[0040]參照?qǐng)D1，雙室反應(yīng)器由接觸側(cè)壁相貼、接觸側(cè)壁壁面大小相同的立方體陽(yáng)極室(8X 8 X 8cm3)和陰極室(8 X 8 X 8cm3)組成，陽(yáng)極室和陰極室接觸側(cè)壁上對(duì)應(yīng)開有長(zhǎng)方形孔，二者接觸側(cè)壁間通過法蘭螺栓結(jié)構(gòu)依次夾裝陽(yáng)極室、塑料密封墊圈、質(zhì)子交換膜、另一塑料密封墊圈和陰極室，避免水體泄露和水體交換。試驗(yàn)利用上述雙室反應(yīng)器處理模擬廢水(2mmol/L NH4+,2mmol/L PO43—)前，向模擬廢水加入lmol/L NaOH溶液調(diào)節(jié)模擬廢水初始pH為7.0，利用NaCl調(diào)節(jié)溶液初始的電導(dǎo)率為lOmS/cm。隨后向雙室反應(yīng)器各室注入需要處理的模擬廢水各500mL，并保持水面平齊。將鎂板(AZ91D)放入其中一個(gè)室內(nèi)，隨后連接電源正極作為犧牲陽(yáng)極，鎂板所處室稱為陽(yáng)極室。將不銹鋼板放入另一個(gè)室內(nèi)，隨后與電源負(fù)極連接作為陰極。同時(shí)調(diào)整兩電極板的位置至設(shè)定的極間距4cm，并將pH計(jì)探頭和攪拌機(jī)的攪拌葉片浸沒在陽(yáng)極室中。啟動(dòng)攪拌器，轉(zhuǎn)速約為150r/min，使陽(yáng)極室內(nèi)的水體混合均勻，并打開恒流電源，調(diào)節(jié)電流至設(shè)定值0.1A(電流密度為28.6A/V)，開始電解。試驗(yàn)持續(xù)1.5h，試驗(yàn)每隔15m i η對(duì)陽(yáng)極水體進(jìn)行pH測(cè)量。
[0041]上述鎂陽(yáng)極雙室反應(yīng)器電解模擬廢水結(jié)果表明，有質(zhì)子交換膜的雙室反應(yīng)器電解廢水60min，陽(yáng)極室水體pH從7.0上升至9.0。
[0042]拆除上述鎂陽(yáng)極雙室反應(yīng)器中質(zhì)子交換膜后電解同種模擬廢水，結(jié)果表明，無膜的鎂陽(yáng)極雙室反應(yīng)器電解廢水60min，陽(yáng)極室水體pH從7.0上升至10.2。
[0043]因此，質(zhì)子交換膜能有效的延緩陽(yáng)極室pH的上升。
[0044]實(shí)施例2:
[0045]參照?qǐng)D1，雙室反應(yīng)器由接觸側(cè)壁相貼、接觸側(cè)壁壁面大小相同的立方體陽(yáng)極室(8X 8 X 8cm3)和陰極室(8 X 8 X 8cm3)組成，陽(yáng)極室和陰極室接觸側(cè)壁上對(duì)應(yīng)開有長(zhǎng)方形孔，二者接觸側(cè)壁間通過法蘭螺栓結(jié)構(gòu)依次夾裝陽(yáng)極室、塑料密封墊圈、質(zhì)子交換膜、另一塑料密封墊圈和陰極室，避免水體泄露和水體交換。向陽(yáng)極室和陰極室分別輸入500mL豬場(chǎng)沼液上清液，并保持兩個(gè)極室內(nèi)水面高度平齊。同時(shí)，將攪拌機(jī)攪拌槳和PH計(jì)探頭浸沒在陽(yáng)極室的水體中。將含鎂電極板(AZ91D)放入陽(yáng)極室，惰性電極板(不銹鋼)放入陰極室。通過導(dǎo)線將恒定電源正極連接鎂電極板，負(fù)極連接惰性電極板。根據(jù)設(shè)定極間距(4cm)固定電極板位置。啟動(dòng)攪拌機(jī)，使陽(yáng)極室內(nèi)的水體混合均勻，并打開恒流電源，調(diào)節(jié)電流至0.10A(電流密度為28.6A/V)，開始電解。將曝氣管一端與曝氣栗連接，另一端浸沒在氨吹脫池中。根據(jù)pH計(jì)反饋的數(shù)值，控制曝氣栗、攪拌機(jī)與恒流電源的開關(guān)。當(dāng)pH計(jì)的數(shù)值達(dá)到設(shè)定值(pH = 9)時(shí)，關(guān)閉恒流電源，停止攪拌機(jī)，陰陽(yáng)兩極室排水，排水通過排水管和排水栗排入氨氮吹脫池，打開曝氣栗在氨吹脫池曝氣。氨吹脫池曝氣2h后，關(guān)閉曝氣栗。曝氣結(jié)束后，氨吹脫池內(nèi)廢水靜置30min，隨后過濾收集沉淀。電解過程中，每隔15分鐘收集6mL的樣品，進(jìn)行氨氮和磷的含量測(cè)定，并對(duì)沉淀進(jìn)行XRD測(cè)定。
[0046]試驗(yàn)結(jié)果表明，雙室反應(yīng)器電解過程中豬場(chǎng)沼液磷去除率為75.73% (以質(zhì)量濃度計(jì)算)，氨氮去除率為34.69% (以質(zhì)量濃度計(jì)算)。曝氣2h后，氨氮去除率提高32% 3RD結(jié)果表明，電解獲得沉淀物主要成分為磷酸銨鎂(MgNH4PO4.6H20)，沉淀物中還含有部分碳酸鈣。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于回收廢水氮磷的裝置，其特征在于，包括雙室反應(yīng)器(I)，質(zhì)子交換膜(2)，曝氣管(3)，曝氣栗(4)，恒流電源(5)，含鎂電極板(6)，惰性電極板(7)，攪拌機(jī)(8)，pH計(jì)(9)，計(jì)算機(jī)(10)，排水栗(11)，氨吹脫池(12)，氨吸收裝置(13)，氨氮在線測(cè)試裝置(14)，密封墊圈(15)，夾持裝置(16)，長(zhǎng)方形孔(17)，進(jìn)水口(18)，出水口(19)和排水管(20); 所述的雙室反應(yīng)器(I)由側(cè)壁相貼的陽(yáng)極室和陰極室構(gòu)成，二者的接觸側(cè)壁壁面大小相同，中部開有長(zhǎng)方形孔(17)，該接觸側(cè)壁間通過夾持裝置(16)夾裝質(zhì)子交換膜(2)，質(zhì)子交換膜(2)兩側(cè)與陽(yáng)極室和陰極室接觸處設(shè)置密封墊圈(15)，陽(yáng)極室與陰極室均開有進(jìn)水口(18)和出水口(19)，陰極室和陽(yáng)極室內(nèi)的廢水可經(jīng)過出水口(I9)、排水管(20)及排水栗(11)排入氨吹脫池(12);攪拌機(jī)(8)的攪拌槳浸沒在陽(yáng)極室的水體中，pH計(jì)(9)探頭浸沒在陽(yáng)極室水體中，含鎂電極板(6)置于陽(yáng)極室水體中，與恒流電源(5)的正極相連作為陽(yáng)極板，惰性電極板(7)放入陰極室水體中，與恒流電源(5)的負(fù)極相連作為陰極板;曝氣管(3)—端連接曝氣栗(4)，另一端通在氨吹脫池(12)中，氨吹脫池(12)中置有氨氮在線測(cè)試裝置(14)，吹脫出的含氨氣體通入氨吸收裝置(13);計(jì)算機(jī)(10)與曝氣栗(4)、恒流電源(5)、攪拌機(jī)⑶、PH計(jì)(9)、排水栗(11)、氨氮在線測(cè)試裝置(14)分別相連。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于回收廢水氮磷的裝置，其特征在于，所述的夾持裝置(16)夾裝質(zhì)子交換膜(2)的方式是通過法蘭螺栓，或法蘭U型夾依次夾裝陽(yáng)極室側(cè)壁及該側(cè)密封墊圈(15)、質(zhì)子交換膜(2)、另一密封墊圈(15)及陰極室側(cè)壁。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于回收廢水氮磷的裝置，其特征在于，所述的長(zhǎng)方形孔(17),其各邊長(zhǎng)為陽(yáng)極室與陰極室接觸側(cè)壁壁面對(duì)應(yīng)邊長(zhǎng)的0.65?0.85倍。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于回收廢水氮磷的裝置，其特征在于，所述的密封墊圈(15)的外圈邊長(zhǎng)為陽(yáng)極室與陰極室接觸側(cè)壁壁面對(duì)應(yīng)邊長(zhǎng)的I?1.2倍，密封墊圈(15)的內(nèi)圈邊長(zhǎng)為陽(yáng)極室與陰極室接觸側(cè)壁壁面長(zhǎng)方形孔(17)對(duì)應(yīng)邊長(zhǎng)的I?1.2倍。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于回收廢水氮磷的裝置，其特征在于，所述的質(zhì)子交換膜(2)為長(zhǎng)方形，其邊長(zhǎng)為密封墊圈(15)內(nèi)圈對(duì)應(yīng)邊長(zhǎng)的1.1?1.2倍。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于回收廢水氮磷的裝置，其特征在于，所述的含鎂電極板(6)中鎂質(zhì)量百分?jǐn)?shù)達(dá)95%及以上。
【文檔編號(hào)】C02F9/06GK205575731SQ201620347856
【公開日】2016年9月14日
【申請(qǐng)日】2016年4月22日
【發(fā)明人】韓志英, 林孝昶, 段立安, 李長(zhǎng)偉, 王雷, 朱松明, 李建平
【申請(qǐng)人】浙江大學(xué)