一种三维电极电解处理含氨氮有机废水的方法

本发明属于废水处理领域，具体涉及一种三维电极电解处理含氨氮有机废水的方法。

背景技术：

1、含氨氮有机废水存在于纺织、制药、农药、制革、石油、化工、煤炭等多个工业领域,其来源广泛、排放量大。现如今对氨氮有机废水的治理已成为制约行业发展的重要影响因素。

2、目前对氨氮的处理方法主要有膜分离法、吹脱法、化学沉淀法、折点氯化法、离子交换法、生物法、电化学氧化法等。其中膜分离法需定期对膜进行反洗，但频繁的反洗与再生会造成使用上的不便及二次污染，增加处理成本；吹脱法酸碱消耗大，吹脱塔易生成难以清理的水垢，产生的氨气未及时回收或处理还会造成空气污染，且受温度的影响大，低温情况下氨氮脱出过程的稳定性变差；化学沉淀法目前应用较多的是磷酸铵镁法（map），但map法在生成磷酸铵镁沉淀的同时还有其他副反应发生，致使氨氮的处理效果大幅度降低，而且反应后溶液中常有磷残留，造成资源浪费与二次污染；折点氯化法对氯的需求量多，运行成本高，且容易引发安全隐患，且其反应产生的氯化有机物等副产物易造成二次污染；离子交换法对处理水水质有一定的要求，需要进行预处理，交换容量有限，需要频繁清洗，且清洗后树脂对氨氮去除效果会下降，树脂多次使用后需要定期更换；生物法存在占地面积大、处理周期长、投资大的特点；电化学氧化法设备简单、操作方便、所需药品添加量少、反应时间短、基建用地面积小，可单独使用或与其他技术手段联合。

3、通过以上对比分析，电化学氧化法不仅具有药品添加量少、装置紧凑、占地小、无二次污染、处理效率高的优点，还对cod有较好的处理效果；其中，三维电极电解法处理含氨氮废水因为需要投加的药品少，操作简单，设备占地面积小，处理速度快等优势引起了众多学者的关注。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术中存在的问题，提供一种三维电极电解处理含氨氮有机废水的方法，能够简便、高效、快速处理废水中的氨氮和有机污染物。

2、为解决以上技术问题，本发明采用以下的技术方案。

3、一种三维电极电解处理含氨氮有机废水的方法，其特征在于以下步骤：含氨氮有机废水送入三维电极反应器，投加电解质，填充粒子电极，调整极板间距，设置电流密度，接通电源开始运行，反应处理一定时间。

4、所述三维电极体系组成为：以不锈钢板为阴极，铱钌钛涂层（ruo2-iro2/ti）极板为阳极，涂层材质为二氧化铱（iro2）、二氧化钌（ruo2），粒子电极由醋酸纤维素镀膜活性炭（mac）与颗粒活性炭（ac）按比例混合而成。

5、所述ruo2-iro2/ti电极为高效形稳电极（dsa），dsa电极具有催化活性高，槽电压低，稳定性强等特点，且对体系中的氯有很好的催化活性，使其能间接降解有机物和氨氮，提高对废水的处理效果。

6、进一步地，所述阳极板和阴极板均为网状结构。

7、所述粒子电极为mac与ac按1：2的质量比混合而成，ac的粒径为1.5~2.5mm，长度为0.5~1.5cm。

8、所述mac的制备方法为：将ac用自来水冲洗干净，以除去ac中的灰渣，再依次用纯水、稀盐酸、稀丙酮溶液多次清洗，105℃条件下烘干2h待用；配制85%的丙酮水溶液750ml，称取70g醋酸纤维素（ca），将所取ca缓慢溶于丙酮溶液中，通过搅拌超声加快溶解速度，待完全溶解后，称取500g经过预处理的ac加入其中，浸泡20min，为加快ca在ac表面的涂覆速度及涂覆均勾性，浸泡过程中不断进行搅拌超声；将充分浸泡的ac取出放在铁丝网上滤去溶剂，并用玻璃棒不断搅拌分离，使得ac之间彼此互不粘连、粒粒分明，室温静置2h后，60℃真空干燥6h，得到负载ca的mac；用筛子筛去小灰渣后于用干净的密封袋对固化后的mac予以保存。

9、进一步地，所述的mac制备完成后其质量与ac无显著差异，mac与ac能很好的混合在一起，不会出现因密度差异而出现混合不均或分层的现象。

10、所述的电解质为氯化钠（nacl），加入电解质可以调节溶液的电导率，增加导电性；投加nacl引入的cl-经过电化学反应生成活性氯，能促进对含氨氮有机废水的处理效果。

11、进一步地，nacl投加量为1g/l。

12、在氨氮有机废水处理过程中，填充粒子的量为300~400g/l，所述的填充粒子量提供了更多的电化学反应界面和反应位点，加快电解反应的进行。

13、进一步地，在含氨氮有机废水处理过程中，阴、阳极板之间的间距为4~8cm，所述极板间距能更好地使填充粒子感应荷电，使工作的粒子电极数量增多，促进对含氨氮有机废水的处理效果。

14、更进一步地，在含氨氮有机废水处理过程中，电流密度为30~40ma/cm²，所述电流密度不仅利于三维电极体系的材料更好的发挥氧化还原能力，而且不会造成大量能耗。

15、更进一步地，在含氨氮有机废水处理过程中，反应时间为3~5h。

16、相比于现有技术，本发明有如下的优点。

17、（1）本发明方法采用的三维电极电解装置中，采用的电极板为网状结构，网孔大大降低了污水流动的阻力，增加了废水中污染物与电极板的接触面积，使反应更加充分。

18、（2）相较于填充普通的ac作为粒子电极，本发明方法填充的ac与mac混合作为粒子电极，不仅提高了含氨氮有机废水的处理效果，还可以有效防止短路电流，提高电流效率；且mac的制作较为简单易得。

19、（3）本发明方法采用三维电极电解装置设备，整套工艺设备操作简单，占地面积小，效率高，无污染，易于控制，便于实现工业化。

技术特征：

1.一种三维电极电解处理含氨氮有机废水的方法，其特征在于以下步骤：含氨氮有机废水送入三维电极反应器，投加电解质，填充粒子电极，调整极板间距，设置电流密度，接通电源开始运行，反应处理一定时间；

2.如权利要求1所述的一种三维电极电解处理含氨氮有机废水的方法，其特征在于：所述阳极板和阴极板均为网状结构。

3.如权利要求1所述的一种三维电极电解处理含氨氮有机废水的方法，其特征在于：所述粒子电极为mac与ac按1：2的质量比混合而成，ac的粒径为1.5~2.5mm，长度为0.5~1.5cm。

4.如权利要求1所述的一种三维电极电解处理含氨氮有机废水的方法，其特征在于：所述mac的制备方法为：将ac用自来水冲洗干净，以除去ac中的灰渣，再依次用纯水、稀盐酸、稀丙酮溶液多次清洗，105℃条件下烘干2h待用；配制85%的丙酮水溶液750ml，称取70g醋酸纤维素（ca），将所取ca缓慢溶于丙酮溶液中，通过搅拌超声加快溶解速度，待完全溶解后，称取500g经过预处理的ac加入其中，浸泡20min，为加快ca在ac表面的涂覆速度及涂覆均勾性，浸泡过程中不断进行搅拌超声；将充分浸泡的ac取出放在铁丝网上滤去溶剂，并用玻璃棒不断搅拌分离，使得ac之间彼此互不粘连、粒粒分明，室温静置2h后，60℃真空干燥6h，得到负载ca的mac；用筛子筛去小灰渣后于用干净的密封袋对固化后的mac予以保存。

5.如权利要求1所述的一种三维电极电解处理含氨氮有机废水的方法，其特征在于：所述的电解质为氯化钠（nacl），投加量为1g/l。

6.如权利要求1所述的一种三维电极电解处理含氨氮有机废水的方法，其特征在于：所述填充粒子的量为300~400g/l。

7.如权利要求1所述的一种三维电极电解处理含氨氮有机废水的方法，其特征在于：所述的电流密度为30~40ma/cm²。

8.如权利要求1所述的一种三维电极电解处理含氨氮有机废水的方法，其特征在于：所述的反应时间为3~5h。

技术总结
本发明公开了一种三维电极电解处理含氨氮有机废水的方法。利用三维电极电解处理氨氮有机废水，所述三维电极体系组成为：以不锈钢板为阴极，铱钌钛涂层（RuO2‑IrO2/Ti）极板为阳极，涂层材质为二氧化铱（IrO2）、二氧化钌（RuO2），粒子电极由醋酸纤维素镀膜活性炭（MAC）与颗粒活性炭（AC）按质量比例1：2混合而成。实现高效、快速、无污染地处理含氨氮有机废水。

技术研发人员：黄正敏,赵丽,朱静平
受保护的技术使用者：西南科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15