[发明专利]一种用于污水深度脱氮除磷的电化学系统及其应用

说明书

本发明提供了一种用于污水深度脱氮除磷的电化学系统及其应用，属于污水处理技术领域。以铁片为工作电极，以负载催化剂的电极为催化电极。本发明的催化剂具有较大的比表面积和反应活性，能够增强还原硝酸盐的有效性；同时，以铁片为工作电极，在电场的作用下，铁片不断被消耗，与磷酸盐络合形成沉淀，经固液分离达到除磷的目的。从实施例可以看出：本发明的电化学系统，通电2.5h，对污水中氮、磷物质的降解率分别为63.38％和96.25％；且循环使用3次，对氮、磷物质的降解率分别为62.28％和95.38％，说明其具有较高的催化活性的同时，还具有优异的循环稳定性。

技术领域

本发明涉及污水处理技术领域，尤其涉及一种用于污水深度脱氮除磷的电化学系统及其应用。

背景技术

我国对污水处理厂出水水质的考核日趋严格，2002年公布的《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)将原有排放标准提高，对氮磷排放浓度提出了更高要求。但是，由于城镇污水C/N值低及运行过程中硝化菌、反硝化菌和聚磷菌泥龄方面存在的矛盾等诸多因素，导致大多数的污水厂处理出水中总氮和总磷不能达标排放，故大部分城镇污水处理厂都面临提标改造的问题，尤其是在脱氮除磷工艺方面的加强尤为关键。

污水处理厂常规除磷方法分是向污水中投加化学药剂，将污水中磷酸盐生成沉淀，通过固液分离达到去除磷酸盐的目的；而除氮则是利用生物法，但是生物法脱氮需要外加碳源，这样导致了污水处理运行成本的增加。

采用化学还原方法去除总氮时，一般是将污水中的硝酸盐还原为氮气，但是不能达到脱磷的目的。化学还原法处理脱氮时，催化剂金属钯的存在虽然能够提高硝酸盐氮的还原效率，但金属钯价格昂贵，且金属钯以纳米形态存在，不利于后续的回收再利用。

因此，研发提供一种能够同时脱氮除磷的电化学系统具有重要的实际意义。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种用于污水深度脱氮除磷的电化学系统及其应用。本发明提供的电化学系统不需要额外添加碳源，也能达到优异的脱氮除磷效果。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种用于污水深度脱氮除磷的电化学系统，以铁片为工作电极，以负载催化剂的电极为催化电极；所述催化电极中电极为不锈钢网；所述催化电极中的催化剂包括碳载钯基催化剂。

优选地，所述碳载钯基催化剂中钯单质负载在碳载体表面；所述碳载体包括炭黑、石墨烯或碳纳米管；所述钯单质的质量为碳载体质量的0.5％～5％。

本发明还提供了上述技术方案所述电化学系统进行脱氮除磷的方法，包括以下步骤：

在废水中通入氮气，并将所述电化学系统置于废水中，通电，对废水进行电解；

所述废水为污水处理厂二级处理出水。

优选地，所述废水中氮含量为15～30mg/L，磷含量为0.5～5mg/L。

优选地，所述工作电极和催化电极的间距为2～8cm。

优选地，所述电解的电流密度为1～10mA/cm²。

优选地，所述电解的温度为室温，电解的时间为1.5～2.5h。

优选地，所述氮气的流量为300～500mL/min。