一种同步脱氮除碳的电解氧化方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种同步脱氮除碳的电解氧化方法及系统，主要是通过在弱碱环境下，电解过程中产生羟基自由基、氯自由基、次氯酸根等强氧化性物质，发生直接氧化和间接氧化作用，将水中的氨氮氧化成氮气，有机污染物转化为易降解、低毒性或者无毒性的小分子物质、CO

【技术实现步骤摘要】
一种同步脱氮除碳的电解氧化方法及系统
本专利技术属于垃圾渗滤液处理
，具体涉及一种同步脱氮除碳的电解氧化方法及系统。
技术介绍
垃圾渗滤液水质具有污染物成份复杂、水质波动大、有机污染物浓度高、氨氮浓度高、重金属离子浓度高、盐份含量高、营养元素比例失调等特点，处理难度大。目前，垃圾渗滤液主要是“生化处理+膜处理”的组合处理工艺。但由于老龄化的垃圾填埋场渗滤液的盐分往往达到20000mg/L以上，氨氮高达2500mg/L以上，且难降解的有机物含量也较高，使得生化处理效率极低，甚至无法正常运行，因此，如何高效地去除高盐废水中的氨氮和有机物是一个行业难题。电化学高级氧化技术作为高级氧化技术之一，具有良好的发展前景，在废水处理领域应用十分广泛，但目前普遍存在以下问题：(1)电解反应过程中发生电解水副反应产生氯气的几率大，不仅污染环境，而且使得电解用于去除目标污染物的效率降低；(2)电解系统长期运行后，阴极结垢问题较严重，且结垢后不易清洗。
技术实现思路
为了在电解氧化的过程中，同时对垃圾渗滤液进行脱氮除碳处理，本专利技术提供了一种同步脱氮除碳的电解氧化方法及系统，通过在弱碱环境下，电解过程发生直接氧化和间接氧化作用，将水中的氨氮氧化成氮气，有机污染物转化为易降解、低毒性或者无毒性的小分子物质、CO2和H2O，最终出水氨氮小于8mg/L、CODcr小于60mg/L，满足达标排放的要求，从而实现了同步脱氮除碳(即同步去除氨氮和有机物)的目的。本专利技术脱氨除碳效率高、运行成本低、电极清洗方便，且对系统中产生的废气进行了有效的处理，无二次污染。本专利技术所采用的技术方案是：一种同步脱氮除碳的电解氧化方法，包括以下步骤：1)将待处理垃圾渗滤液通入过滤器，去除悬浮物，并使用酸碱调节剂调节垃圾渗滤液的pH值为弱碱性，得到预处理渗滤液；2)将步骤1)中得到的预处理渗滤液通入电解氧化系统，使得电解氧化系统中产生羟基自由基、氯自由基和次氯酸根强氧化性物质，脱除氨氮和有机污染物，得到电解氧化产水和尾气；3)步骤2)中的电解氧化产水流出电解氧化系统后分三路流向，一路直接流入到产水箱中，一路经过循环水泵、作为消泡水流回电解氧化系统，一路经过循环水泵流至预处理系统前端、与待处理垃圾渗滤液混合；4)步骤2)中反应后产生的尾气，通过尾气回收系统洗涤吸收后，高空排放。由于以上技术方案，通过设置2.0-2.8V的高析氧电位的阳电极，并将垃圾渗滤液的pH值调节值弱碱性，使得分子态氨更容易被氧化，本专利技术将弱碱环境与羟基自由基相结合，实现了对于垃圾渗滤液的直接氧化和间接氧化，使得废水中的氯离子会产生Cl-→Cl2→ClO-→Cl-的氧化还原反应循环，使氯离子得到有效利用，不会因为产生Cl2而大量逸出；同时，在弱碱性条件下，氨氮多以中性分子形式存在，较铵根离子(NH4+)更容易氧化，废水中的氨氮、COD等污染物与电解氧化产生的强氧化性离子反应：氨氮生成无害化的氮气N2和H2O，高分子有机污染物转化成易降解、低毒性或者无毒性的小分子物质，甚至是无机离子、CO2、H2O，达到同步脱氮除碳的处理效果。且在本专利技术中，有效的处理了电解氧化中产生的废气，将电解氧化中产生的氯气通过化学反应进行吸收处理，并向吸收处理后的气体中冲入氮气，降低氢气的体积分数，从而减少事故的发生。优选的，步骤1)中垃圾渗滤液的pH值调节至8-10；步骤2)中电解氧化前，在所述电解氧化系统中投放双氧水，投放量为2-5‰。由于以上技术方案，经过大量实验得知，当垃圾渗滤液的pH值达到8-10的范围内时，对于垃圾渗滤液中脱氮除碳的效果最好，当pH<7时，游离态的氨转化为铵根离子(NH4+)；当pH>11时，只以游离氨形式存在，在强酸性或强碱性条件下，均不利于氨氮的去除，强碱性条件下，会导致阳极产生ClO3-，使得游离氯浓度减少，间接氧化效率降低，造成出水水质变差；且为了不造成二次污染，通过加入双氧水，双氧水在电极的电解下，产生大量的羟基自由基，羟基自由基(OH·)具有极强的得电子能力也就是氧化能力，氧化电位2.8V，是自然界中仅次于氟的氧化剂，氧化氨氮和有机物。优选的，步骤3)的电解氧化产水中，流入产水箱中的水占比为20％-40％，作为消泡水流回电解氧化系统的水占比为5％-10％，其余水流至过滤器前端、与待处理垃圾渗滤液混合。由于以上技术方案，电解氧化产出的水分为三路流向，其中一部分直接进入到产水箱中，一小部分循环水作为消泡水回流至电解氧化系统中，防止电解过程泡沫的溢出。剩余的流至预处理系统前端与待处理的垃圾渗滤液混合后，再次进入电解氧化系统，进行进一步的电解氧化，从而提高对于垃圾渗滤液中氨氮和有机物的去除效果。优选的，所述过滤器的过滤精度为5μm，所述待处理垃圾渗滤液通入过滤器前添加阻垢剂，添加的阻垢剂与待处理渗滤液中硫酸盐及碳酸盐按质量分数的比例为1:6-15。由于以上技术方案，通过过滤器将垃圾渗滤液中的大颗粒杂质以及悬浮物去除，通过酸碱调节剂调节垃圾渗滤液的pH值至弱碱性，创造弱碱性的反应条件，提高同步脱氮除碳效果，酸碱调节剂的投加量根据实际测得的垃圾渗滤液的pH值决定，一般用量为5-10g/L。优选的，所述电解氧化系统设有清洗系统，清洗周期12-20天，清洗时先关闭电解氧化产水出口阀，进行循环清洗的同时，并使用鼓风机对电解氧化系统中的电解反应器内进行曝气，通过水气联合进行清洗，去除留存在电极表面的污垢，实现电解氧化系统的自动清洁功能。所述鼓风机的曝气强度为10-25L/(m2·s)，运行压力为1-3bar，清洗时间为10-30min。由于以上技术方案，通过循环水泵的运行，以及电解槽内的曝气，进行水气联合清洗操作，将存留在电极表面的污垢去除，实现电解氧化系统的自动清洁功能。优选的，所述电解氧化系统中，阳极电极的析氧电位为2.0-2.8V，电极的正极与负极之间的电压为3-7V，通过电极的电流密度为200-500A/m2；电解氧化系统运行时，系统中液体的流速为5-15m/h；所述电解氧化系统中的电解反应器设置为两个，两个电解反应器可以并联或者串联进行电解氧化。由于以上技术方案，根据不同水质或者不同水量的处理条件，利用管道和阀门，将电解反应器进行并联或者串联；当进水水量为50m3/d、氨氮100mg/L、COD为2000mg/L时，可将两个电解反应器串联使用；当进水水量为100m3/d、氨氮50mg/L、COD为1000mg/L时，改变部分阀门的闭合状态，将两个电解反应器并联使用，针对不同的进水状态，使处理过程更加灵活，也更加高效节能。一种同步脱氮除碳的电解氧化系统，包括进水箱，所述进水箱的出口端与过滤器连接，所述过滤器的出口端与电解氧化系统连接，所述电解氧化系统的出口端与循环系统、产水收集系统连接；所述电解氧化系统中设置有电解反应器，所述电解反应器中设置有若干个电解电极；所述电解电极内层为阳极电极、外层为阴极电极的圆筒形电极；所述循环系统上设置有配药箱，所本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种同步脱氮除碳的电解氧化方法，其特征在于：包括以下步骤：/n1)将待处理垃圾渗滤液通入过滤器，去除悬浮物，并使用酸碱调节剂调节垃圾渗滤液的pH值为弱碱性，得到预处理渗滤液；/n2)将步骤1)中得到的预处理渗滤液通入电解氧化系统，使得电解氧化系统中产生羟基自由基、氯自由基和次氯酸根强氧化性物质，脱除氨氮和有机污染物，得到电解氧化产水和尾气；/n3)步骤2)中的电解氧化产水流出电解氧化系统后分三路流向，一路直接流入到产水箱中，一路经过循环水泵、作为消泡水流回电解氧化系统，一路经过循环水泵流至预处理系统前端、与待处理垃圾渗滤液混合；/n4)步骤2)中反应后产生的尾气，通过尾气净化系统洗涤后，高空排放。/n

【技术特征摘要】
1.一种同步脱氮除碳的电解氧化方法，其特征在于：包括以下步骤：
1)将待处理垃圾渗滤液通入过滤器，去除悬浮物，并使用酸碱调节剂调节垃圾渗滤液的pH值为弱碱性，得到预处理渗滤液；
2)将步骤1)中得到的预处理渗滤液通入电解氧化系统，使得电解氧化系统中产生羟基自由基、氯自由基和次氯酸根强氧化性物质，脱除氨氮和有机污染物，得到电解氧化产水和尾气；
3)步骤2)中的电解氧化产水流出电解氧化系统后分三路流向，一路直接流入到产水箱中，一路经过循环水泵、作为消泡水流回电解氧化系统，一路经过循环水泵流至预处理系统前端、与待处理垃圾渗滤液混合；
4)步骤2)中反应后产生的尾气，通过尾气净化系统洗涤后，高空排放。


2.根据权利要求1所述的同步脱氮除碳的电解氧化方法，其特征在于：步骤1)中垃圾渗滤液的pH值调节至8-10；步骤2)中电解氧化前，在所述电解氧化系统中投放双氧水，投放量为2-5‰。


3.根据权利要求1或2所述的同步脱氮除碳的电解氧化方法，其特征在于：步骤3)的电解氧化产水中，流入产水箱中的水占比为20％-40％，作为消泡水流回电解氧化系统的水占比为5％-10％，其余水流至过滤器前端、与待处理垃圾渗滤液混合。


4.根据权利要求3所述的同步脱氮除碳的电解氧化方法，其特征在于：所述过滤器的过滤精度为5-10μm，所述待处理垃圾渗滤液通入过滤器前添加阻垢剂，添加的阻垢剂与待处理渗滤液中硫酸盐及碳酸盐按质量分数的比例为1:6-15。


5.根据权利要求1所述的同步脱氮除碳的电解氧化方法，其特征在于：所述电解氧化系统设有清洗系统，清洗周期为12-20天，清洗时先关闭电解氧化产水出口阀门，进行循环清洗，并使用鼓风机对电解氧化系统中的电解反应器内进行曝气，通过水气联合进行清洗，去除留存在电极表面的污垢；所述鼓风机的曝气强度为10-25L/(m2·s)，运行压力为1-3bar，清洗时间为10-30min。


6.根据权利要求1所述的同步脱氮除碳的电解氧化方法，其特征在于：所述电解氧化系统中，阳极电极的析氧电位为2.0-2.8V，电极的正...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄兴俊，何劲松，刘扬帆，江明，王苏昕，李静，
申请(专利权)人：成都硕特环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51