一种去除污水中氨氮磷的一体化电解装置

摘要

本发明公开了一种去除污水中氨氮磷的一体化电解装置，属于污水处理技术领域。包括电解槽一、电解槽二、设于电解槽一和电解槽二内的电极板、设于电解槽一和电解槽二内的防钝化曝气元件、电源；本发明通过设置两个相互连通的电解槽，对污水中的氨氮和磷分别进行电解去除，去除氨氮时，通过向废水中加入氯化钠电解液，利用电解方法将氯化钠电解为氯气，氯气与水反应生成具有强氧化性的次氯酸，进而对氨氮进行氧化去除，除磷时，直接电解生成磷酸盐沉淀以达到去除污水中的总磷，通过分别去除的方式，提高污水电解效果，防止两个电解过程相互影响。

说明书

技术领域

本发明属于污水处理技术领域，具体涉及一种去除污水中氨氮磷的一体化 电解装置。

背景技术

随着工业化的发展，含有高氨氮磷废水的工业废水排放量越来越大，若直 接排放将引起水体大面积的富营养化，导致水环境恶化，直接威胁着人类健康。 特别是，一些工业排放的氨氮和磷废水成分复杂，毒性强，又具有很强的致癌 性，从而进一步加深水体的污染。与此同时，也给给水工程带来很大的困难， 出现水质恶化，形成生物垢堵塞管道及设备，影响热效益等问题。

随着经济社会发展和对环境质量要求的提高，废水处理中氨氮磷排放标准 也日益提高，导致养殖、屠宰、化工、化肥、焦化、钢铁等氨氮磷含量较高的 行业废水无法实现达标排放，严重的阻碍了行业的发展，因此研究经济有效的 氨氮磷去除方法显得尤为重要。

现有的除去污水中氨氮磷的方法包括生物法、化学沉淀法、吹脱法、折点 加氯法、膜截留法、离子交换法和电解催化氧化法等。虽然生物法运行成本低， 但是，微生物需要培养驯化，且生物处理占地面积大，温度要求严格；而化学 沉淀法和吹脱法成本高，且难达标；膜截留法对水质要求高，易结垢堵塞，增 加处理成本；电解催化氧化法虽然占地面积小，氨氮处理反应速度，废水处理 后的氨氮或总磷指标可稳定达到0.5mg/L以下，而电解催化氧化需要用到电解 装置，而现有的电解装置再使用时，污水中的杂物容易附着在电极板上导致电 极板钝化，电解性能减弱，因此，亟需一种具备电极防钝化功能的除氨氮磷用 的电解装置来解决上述问题。

发明内容

针对现有的技术问题，本发明提供一种结构简单、操作方便以及电解效果 优的去除污水中氨氮磷的一体化电解装置。

本发明的技术方案是：一种去除污水中氨氮磷的一体化电解装置，包括左 右两侧分别设有进水口一和排水口一的电解槽一、左右两侧分别设有进水口二 和排水口二且所述进水口二与所述排水口一连接的电解槽二、设于电解槽一和 电解槽二内的电极板、设于电解槽一和电解槽二内的防钝化曝气元件、电源；

电解槽一上端设有添加口，所述添加口处连接有电解液调配箱，电解槽一 与电解槽二底端均设有清泥口，所述清泥口处设有阀门一，进水口二与排水口 一连接处设有阀门二；

所述电极板包括分别均匀设于电解槽一和电解槽二上端的多个阳极板、分 别均匀设于电解槽一和电解槽二底端的多个阴极板，位于电解槽一和电解槽二 内的阳极板和阴极板均间隔排列；阳极板与所述电源的正极电性连接，阴极板 与电源的负极电性连接；

所述防钝化曝气元件包括曝气风机、分别与阳极板和阴极板相对设置的曝 气安装筒、曝气喷嘴，曝气安装筒底端设有与电解槽一与电解槽二内壁连接的 连接座，曝气安装筒是由多个安装圆环由上至下拼接而成，且相邻两个所述安 装圆环之间分别设有液压杆，所述曝气喷嘴有多个，多个曝气喷嘴沿周向均匀 设于各个安装圆环侧壁且与安装圆环相通，所述曝气风机与各个安装圆环之间 通过通气管连接。

进一步地，所述添加口处设有匀液喷洒元件，所述匀液喷洒元件包括一端 与电解液调配箱连通且连接处设有抽液泵以及另一端经添加口延伸至电解槽一 内部的抽液总管、与所述抽液总管连通的多个抽液分管、与所述抽液分管一一 对应且与抽液分管底端贯通连接的喷洒架，所述喷洒架侧壁沿周向均匀设有多 个倾斜喷洒柱，每个所述倾斜喷洒柱端口处设有固定支架，所述固定支架中心 处通过转动轴连接有转动叶片，通过抽液泵将电解液调配箱内的电解液抽至抽 液总管并进入各个抽液分管，通过各个抽液分管底端喷洒架的将电解液均匀分 散至电解槽一，增加污水与电解液的混合均匀度，提高污水电解效果，当电解 液通过喷洒架时，通过各个倾斜喷洒柱喷出，此时，在水流的冲击作用下，使 转动叶片发生转动且水流呈螺旋状喷下，可增加每个倾斜喷洒柱喷出的电解液 的喷洒面积，并且还可搅动污水液面，使污水与电解液的混合地更加均匀，提 高电解效果。

进一步地，位于所述电解槽一内的阳极板为网状钛镀钌铱，阴极板网状钛 电极，位于电解槽二内的阳极板为铁电极，阴极板为铝电极。

进一步地，所述电解槽一和电解槽二内均连接有用于检测水体中氨氮磷含 量的水质分析仪，其中，水质分析仪型号为CNPN-4SII。

进一步地，所述电源为数控恒压稳流电源。

进一步地，所述电解槽一和电解槽二底端设有清泥元件，所述清泥元件包 括放置于电解槽一与电解槽二底端且左右左右两侧分别设有钩环以及表面均匀 设有多个流泥口的清泥板、设于电解槽一和电解槽二上且通过连接绳索与所述 钩环连接的滑动轮、驱动所述滑动轮转动的转动电机，所述清泥板上还设有可 使阴极板和连接座通过的通过口，通过转动电机带动滑动轮顺时针转动，使清 泥板被抬起，沉积的底泥会经过流泥口落下至电解槽一和电解槽二底端，最后 经清泥口流出即可，通过清泥板被抬起使底泥经过流泥口落下，可避免将底泥 未排放时，全部向清泥口方向涌入并堆积，造成清泥口堵塞，减慢底泥排放速 率。

进一步地，所述进水口一前侧设有过滤盘，所述过滤盘包括与进水口一外 壁螺纹连接的安装套筒、设于所述安装套筒内的过滤网，所述安装套筒外壁设 有操作圆环，所述过滤网可拆卸连接，通过设置于进水口一螺纹连接的安装套 筒，工作人员可通过旋拧操作圆环对过滤盘进行安装和拆卸，结构简单，操作 方便，通过可拆卸结构的过滤网方便清理，避免堵塞。

更进一步地，所述电解液调配箱上端设有添加口一、添加口二以及浓度检 测仪，电解液调配箱内设有搅拌元件，电解液调配箱上下两端之间通过多个螺 旋加热管连接，且连接处设有抽液泵，每个所述螺旋加热管外部均设有恒温加 热箱，恒温加热箱处设有电子温度计，通过添加口一、添加口二分别向电解液 调配箱内添加氯化钠粉末和所需液体，两者在搅拌元件的作用下混合均匀，同 时，利用抽液泵将混合物抽至各个螺旋加热管内，并利用恒温加热箱进行加热， 然后在流至电解液调配箱内，以此循环，直至加热至预设温度，在循环的过程 中，还可通过向电解液调配箱内添加加氯化钠粉末或所需液体，直至浓度达到 需求，一方面，增加制备电解液的均匀度，另一方面，可精确控制电解液浓度， 提高电解效果。

利用上述一体化电解装置对污水中的氨氮磷进行去除时，其工作原理如下：

(1)首先，通过添加口一、添加口二分别向电解液调配箱内添加氯化钠粉 末和所需溶剂，启动搅拌元件对两者进行搅拌直至混合均匀，同时，利用抽液 泵将混合物抽至各个螺旋加热管内，并利用恒温加热箱进行加热，然后在流至 电解液调配箱内，以此循环，直至加热至预设温度，在循环的过程中，通过向 电解液调配箱内添加加氯化钠粉末或所需液体，调节浓度，得到电解液；

(2)其次，通过抽液泵将电解液调配箱内的电解液抽至抽液总管并进入各 个抽液分管，通过各个抽液分管底端喷洒架的将电解液均匀分散至电解槽一， 当电解液通过喷洒架时，通过各个倾斜喷洒柱喷出，此时，在水流的冲击作用 下，使转动叶片发生转动且水流呈螺旋状喷下；

(3)然后，当含有氨氮磷的污水通过进水口一进入电解槽一内时，启动液 压杆，使相邻两个安装圆环之间的距离增大，同时使整个曝气安装筒罩设在阳 极板和阴极板外围，启动曝气风机，利用曝气风机将外部空气抽至各个安装圆 环，并经过曝气喷嘴向四周喷射，一方面，可对水体进行曝气，使得含氨氮磷 的废水和电解液混合更加充分，另一方面，通过对阳极板和阴极板外的附着物 进行冲刷，向电解槽一内的各个阳极板和对应的阴极板通电，对废水电解1-2h， 电解过程中电解液中的NaCl电解生成氯气，氯气遇水生成具有强氧化性的次氯 酸，进而对氨氮进行氧化去除；

(4)接着，打开阀门二，电解槽一电解处理后的水体经过排水口一和进水 口二进入电解槽二，利用曝气风机将外部空气抽至各个安装圆环，并经过曝气 喷嘴向四周喷射，一方面，可对水体进行曝气，使得含氨氮磷的废水和电解液 混合更加充分，另一方面，通过对阳极板和阴极板外的附着物附着物进行冲刷， 向电解槽一内的各个阳极板和对应的阴极板通电对水体进行直接电解1-2h，生 成磷酸盐沉淀以达到去除污水中的总磷。

(5)电解结束后，处理后的水体经排水口二排出即可。

本发明提供一种去除污水中氨氮磷的一体化电解装置，有益效果如下：

(1)本发明通过设置两个相互连通的电解槽，对污水中的氨氮和磷分别进 行电解去除，去除氨氮时，通过向废水中加入氯化钠电解液，利用电解方法将 氯化钠电解为氯气，氯气与水反应生成具有强氧化性的次氯酸，进而对氨氮进 行氧化去除，除磷时，直接电解生成磷酸盐沉淀以达到去除污水中的总磷，通 过分别去除的方式，提高污水电解效果，防止两个电解过程相互影响。

(2)本发明通过在电极板外围设置防钝化曝气元件，一方面，可对水体进 行曝气，使得含氨氮磷的废水和电解液混合更加充分，另一方面，将阳极板和 阴极板罩设在内部，对阳极板和阴极板外的附着物进行冲刷，防止电极板在电 解过程中产生钝化生锈现象，保证了电解装置的电解性能。

(3)本发明在调配电解液时，利用恒温加热箱对电解液循环加热，直至加 热至预设温度，在循环的过程中，还可调节电解液浓度，提高氨氮磷去除效率， 总之，本发明的一体化电解装置具备结构简单、操作方便以及电解效果优的特 点，适合大量推广。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明的图1中A处放大图；

图3为本发明的安装圆环的俯视图；

图4为本发明的图1中B处放大图；

图5为本发明的喷洒架的结构示意图；

图6为本发明的倾斜喷洒柱端口处的结构示意图；

图7为本发明的图1中C处放大图；

图8为本发明的过滤盘的结构示意图。

其中，1-电解槽一、10-进水口一、11-排水口一、12-添加口、120-电解液 调配箱、1200-添加口一、1201-添加口二、1202-浓度检测仪、1203-搅拌元件、 121-螺旋加热管、122-抽液泵、123-恒温加热箱、1230-电子温度计、13-匀液喷 洒元件、130-抽液总管、1300-抽液泵、131-抽液分管、132-喷洒架、1320-倾斜 喷洒柱、1321-固定支架、1322-转动叶片、14-水质分析仪、15-过滤盘、150-安 装套筒、151-过滤网、152-操作圆环、2-电解槽二、20-进水口二、21-排水口二、 3-电极板、30-阳极板、31-阴极板、5-防钝化曝气元件、50-曝气风机、51-曝气 安装筒、510-连接座、511-安装圆环、5110-液压杆、52-曝气喷嘴、6-电源、7-清泥口、70-阀门一、8-阀门二、9-清泥元件、90-清泥板、900-钩环、901-流泥 口、902-通过口、92-滑动轮、920-转动电机。

具体实施方式

实施例：如图1所示的一种去除污水中氨氮磷的一体化电解装置，包括左 右两侧分别设有进水口一10和排水口一11的电解槽一1、左右两侧分别设有 进水口二20和排水口二21且进水口二20与排水口一11连接的电解槽二2、设 于电解槽一1和电解槽二2内的电极板3、设于电解槽一1和电解槽二2内的防 钝化曝气元件5、电源6；

电解槽一1上端设有添加口12，添加口12处连接有电解液调配箱120，电 解槽一1与电解槽二2底端均设有清泥口7，清泥口7处设有阀门一70，进水 口二20与排水口一11连接处设有阀门二8；

电解液调配箱120上端设有添加口一1200、添加口二1201以及浓度检测 仪1202，电解液调配箱120内设有搅拌元件1203，电解液调配箱120上下两端 之间通过3个螺旋加热管121连接，且连接处设有抽液泵122，每个螺旋加热 管121外部均设有恒温加热箱123，恒温加热箱123处设有电子温度计1230， 通过添加口一1200、添加口二1201分别向电解液调配箱120内添加氯化钠粉 末和所需液体，两者在搅拌元件1203的作用下混合均匀，同时，利用抽液泵 122将混合物抽至各个螺旋加热管121内，并利用恒温加热箱123进行加热，然 后在流至电解液调配箱120内，以此循环，直至加热至预设温度，在循环的过 程中，还可通过向电解液调配箱120内添加加氯化钠粉末或所需液体，直至浓 度达到需求，一方面，增加制备电解液的均匀度，另一方面，可精确控制电解 液浓度，提高电解效果；

如图4所示，添加口12处设有匀液喷洒元件13，匀液喷洒元件13包括一 端与电解液调配箱120连通且连接处设有抽液泵1300以及另一端经添加口12 延伸至电解槽一1内部的抽液总管130、与抽液总管130连通的3个抽液分管 131、与抽液分管131一一对应且与抽液分管131底端贯通连接的喷洒架132， 如图5所示，喷洒架132侧壁沿周向均匀设有8个倾斜喷洒柱1320，如图6所 示，每个倾斜喷洒柱1320端口处设有固定支架1321，固定支架1321中心处通 过转动轴连接有转动叶片1322，通过抽液泵1300将电解液调配箱120内的电 解液抽至抽液总管130并进入各个抽液分管131，通过各个抽液分管131底端 喷洒架132的将电解液均匀分散至电解槽一1，增加污水与电解液的混合均匀 度，提高污水电解效果，当电解液通过喷洒架132时，通过各个倾斜喷洒柱 1320喷出，此时，在水流的冲击作用下，使转动叶片1322发生转动且水流呈 螺旋状喷下，可增加每个倾斜喷洒柱1320喷出的电解液的喷洒面积，并且还可 搅动污水液面，使污水与电解液的混合地更加均匀，提高电解效果，如图8所 示，进水口一10前侧设有过滤盘15，过滤盘15包括与进水口一10外壁螺纹连 接的安装套筒150、设于安装套筒150内的过滤网151，安装套筒150外壁设有 操作圆环152，过滤网151可拆卸连接，通过设置于进水口一10螺纹连接的安 装套筒150，工作人员可通过旋拧操作圆环152对过滤盘15进行安装和拆卸， 结构简单，操作方便，通过可拆卸结构的过滤网151方便清理，避免堵塞；

电极板3包括分别均匀设于电解槽一1和电解槽二2上端的5个阳极板30、 分别均匀设于电解槽一1和电解槽二2底端的5个阴极板31，位于电解槽一1 和电解槽二2内的阳极板30和阴极板31均间隔排列；阳极板30与电源6的正 极电性连接，阴极板31与电源6的负极电性连接，位于电解槽一1内的阳极板 30为网状钛镀钌铱，阴极板31网状钛电极，位于电解槽二2内的阳极板30为 铁电极，阴极板31为铝电极，电解槽一1和电解槽二2内均连接有用于检测水 体中氨氮磷含量的水质分析仪14，其中，水质分析仪14型号为CNPN-4SII；

如图2所示，防钝化曝气元件5包括曝气风机50、分别与阳极板30和阴极 板31相对设置的曝气安装筒51、曝气喷嘴52，曝气安装筒51底端设有与电解 槽一1与电解槽二2内壁连接的连接座510，曝气安装筒51是由3个安装圆环 511由上至下拼接而成，且相邻两个安装圆环511之间分别设有液压杆5110， 如图3所示，曝气喷嘴52有10个，10个曝气喷嘴52沿周向均匀设于各个安装 圆环511侧壁且与安装圆环511相通，曝气风机50与各个安装圆环511之间通 过通气管连接；

电源6为数控恒压稳流电源；

如图1、7所示，电解槽一1和电解槽二2底端设有清泥元件9，清泥元件 9包括放置于电解槽一1与电解槽二2底端且左右左右两侧分别设有钩环900以 及表面均匀设有15流泥口901的清泥板90、设于电解槽一1和电解槽二2上且 通过连接绳索与钩环900连接的滑动轮92、驱动滑动轮92转动的转动电机920， 清泥板90上还设有可使阴极板31和连接座510通过的通过口902，通过转动电 机920带动滑动轮92顺时针转动，使清泥板90被抬起，沉积的底泥会经过流 泥口901落下至电解槽一1和电解槽二2底端，最后经清泥口7流出即可，通过清泥板90被抬起使底泥经过流泥口901落下，可避免将底泥未排放时，全部 向清泥口7方向涌入并堆积，造成清泥口7堵塞，减慢底泥排放速率。

利用上述一体化电解装置对污水中的氨氮磷进行去除时，其工作原理如下：

(1)首先，通过添加口一1200、添加口二1201分别向电解液调配箱120 内添加氯化钠粉末和所需溶剂，启动搅拌元件1203对两者进行搅拌直至混合均 匀，同时，利用抽液泵122将混合物抽至各个螺旋加热管121内，并利用恒温 加热箱123进行加热，然后在流至电解液调配箱120内，以此循环，直至加热 至预设温度，在循环的过程中，通过向电解液调配箱120内添加加氯化钠粉末 或所需液体，调节浓度，得到电解液；

(2)其次，通过抽液泵1300将电解液调配箱120内的电解液抽至抽液总 管130并进入各个抽液分管131，通过各个抽液分管131底端喷洒架132的将电 解液均匀分散至电解槽一1，当电解液通过喷洒架132时，通过各个倾斜喷洒 柱1320喷出，此时，在水流的冲击作用下，使转动叶片1322发生转动且水流 呈螺旋状喷下；

(3)然后，当含有氨氮磷的污水通过进水口一10进入电解槽一1内时， 启动液压杆5110，使相邻两个安装圆环511之间的距离增大，同时使整个曝气 安装筒51罩设在阳极板30和阴极板31外围，启动曝气风机50，利用曝气风机 50将外部空气抽至各个安装圆环511，并经过曝气喷嘴52向四周喷射，一方面， 可对水体进行曝气，使得含氨氮磷的废水和电解液混合更加充分，另一方面， 通过对阳极板30和阴极板31外的附着物进行冲刷，向电解槽一1内的各个阳 极板30和对应的阴极板31通电，对废水电解1-2h，电解过程中电解液中的NaCl电解生成氯气，氯气遇水生成具有强氧化性的次氯酸，进而对氨氮进行氧 化去除；

(4)接着，打开阀门二8，电解槽一1电解处理后的水体经过排水口一11 和进水口二20进入电解槽二2，利用曝气风机50将外部空气抽至各个安装圆 环511，并经过曝气喷嘴52向四周喷射，一方面，可对水体进行曝气，使得含 氨氮磷的废水和电解液混合更加充分，另一方面，通过对阳极板30和阴极板 31外的附着物附着物进行冲刷，向电解槽一1内的各个阳极板30和对应的阴极 板31通电对水体进行直接电解1-2h，生成磷酸盐沉淀以达到去除污水中的总磷。

(5)电解结束后，处理后的水体经排水口二21排出即可。

试验例

利用本发明实施例的一体化电解装置和现有的电解装置对同样的高氨氮磷 废水进行电解，其氨氮浓度为2689mg/L，磷浓度为2876mg/L，氯离子浓度为 11235mg/L，电流密度均采用60mA/cm2，持续对高氨氮磷废水电解1h、2h、 2.5h、3h后，本实施例的电解装置和现有电解装置内的高氨氮磷废水中的氨氮 磷含量对比表如表1所示:

表1：本实施例的电解装置和现有电解装置内的高氨氮磷废水中的氨氮磷含量 对比表

由表1可以看出，本发明实施例的电解装置相对于现有的电解装置对氨氮 磷有良好的去除效率更高。