[发明专利]一种针对高氨氮或硝态氮废水的电化学回收氨的系统及方法

说明书

本发明涉及针对高氨氮或硝态氮废水的电化学回收氨的系统，包括：对含高氨氮或硝态氮废水进行电解的电化学电解单元和用于对电化学电解单元溢流出的碱性水体中的NHsubgt;3/subgt;进行回收的中空纤维膜组件。本专利电解过程中不断从反应槽底部通入含氨氮或硝态氮的废水，通过不断从阳极滤芯顶端抽取电解后的酸液，达到无需内置离子交换膜即可实现酸碱分离的目的，减缓了电极产生的酸碱混合，维持了反应装置内的碱性环境，提高了后续的脱氮效率，相比较于其他含离子交换膜的电解体系，本体系不产生膜污染。

技术领域

本发明属于含高氨氮或硝态氮废水的处理技术领域，尤其涉及一种针对高氨氮或硝态氮废水的电化学回收氨的系统及方法。

背景技术

世界卫生组织确定了NO₃^-、NH₄⁺的最大污染水平分别为10、0.4mg/L。过量氨氮排入水体将导致水体富营养化，降低水体的观赏价值；此外，硝酸盐和亚硝酸盐影响水生生物甚至人类的健康。近年来，含氨氮与硝态氮废水的处理收到人们广泛关注。目前主要使用的脱氮处理手段有生物硝化反硝化法、吸附法、折点加氯法、气提吹脱法、渗透反应墙工艺和电催化氧化法。

这些方法虽各有特点，但也有一定的局限性，不同程度的存在着设备投资大，能耗多，运行费用高，或是废水中的氨氮不能回收利用，排放到空气中造成大气污染等问题。当污水中含有毒性较大且化学性质稳定的污染物时，微生物的生长繁殖会受到抑制，硝酸盐转化率低，使生物硝化反硝化法的应用受限；吸附法、折点加氯法与气提吹脱法等物理化学方法对氮气的生成选择率较低，只是将废水中的污染物进行转移、分离，并未将其氧化降解，还需进行后续处理，增加废水的处理成本，从而在投入实际应用的过程中受限；而渗透反应墙工艺对硝态氮的降解效果不稳定，无法持久高效的对废水进行脱氮处理。

相对于前述脱氮工艺，电催化氧化法不受反应物生物毒性的影响且具有对氨氮及硝态氮脱除效率较高、二次污染小、设备占地面积小及降解彻底等优点，逐渐受到国内外的广泛关注。

此工艺存在的问题包括：(1)不能将反应区分隔成阳极区和阴极区，通入高氨氮与硝态氮废水后，NH₄⁺与阴极电解水产生的OH^-反应生成NH₃，当待处理废水中存在Cl^-时，阳极反应生成HOCl，会氧化阴极反应生成的NH₃，致使脱氮效率降低，难以满足电化学脱氮的需求；(2)如果使用离子交换膜将反应区分隔成阴极区与阳极区，虽然可以解决阴阳极酸碱中和的问题，但是在电解废水的过程中会造成膜污染，使废水的处理成本较高；(3)阴极区流出的碱性水体在进行氨回收后，排放前需要投加酸调整pH至中性且需要将未完全去除的氨处理至排放标准以下。

发明内容

本发明专利提供了一种针对高氨氮或硝态氮废水的电化学回收氨的系统，其特征在于，包括：

电化学电解单元：用于对含高氨氮或硝态氮废水进行电解，电解时不断从电化学电解单元(1)的阳极附近抽取酸性水体；

中空纤维膜组件：用于对电化学电解单元溢流出的碱性水体中的NH₃进行回收；

和

混合处理单元：用于对从电化学电解单元的阳极抽取的酸性水体和通过中空纤维膜组件进行氨回收后的碱性水体进行混合、反应。

在上述方案的基础上，所述电化学电解单元包括滤芯阳极和阴极；所述滤芯阳极为滤芯电极，内部为空腔，壁上为多孔结构，顶部设置有抽水口，所述阴极为环形电极网。

在上述方案的基础上，所述电化学电解单元还包括用于向电化学电解单元内通入含氨氮或硝态氮的废水的进水口，以及用于将电解后的水体溢流出电化学电解单元1的溢水口。

在上述方案的基础上，所述的滤芯阳极的材质为铂滤芯、钛滤芯、亚氧化钛滤芯或碳滤芯；