一种一体式磷回收燃料电池装置及废水处理方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种一体式磷回收燃料电池装置及废水处理方法，一体式磷回收燃料电池装置包括外壳、阳极电极、封盖和产物收集斗，外壳的上下两端分别设有出水口和进水口，封盖与外壳的上端连接，产物收集斗与外壳的下端连接，阳极电极采用零价铁电极并设置于外壳内；所述外壳作为阴极电极，所述阴极采用空气阴极。本发明专利技术的一体式磷回收燃料电池装置采用单室结构，可有效避免质子膜带来的膜污染难题。

【技术实现步骤摘要】
一种一体式磷回收燃料电池装置及废水处理方法
本专利技术属于废水处理
，具体涉及一种一体式磷回收燃料电池装置及废水处理方法。
技术介绍
水体富营养化的主要污染指标为化学需氧量、总磷和高锰酸盐指数。有研究表明，总磷(TP)是淡水系统中引起水体富营养化的限制性因子，因此，控制污废水中磷含量显得尤为重要。相对于水环境中磷含量过高而引起的富营养化，陆地上的磷矿资源却日益匮乏。能源的短缺与现有水环境问题引发人们将关注点从单一的“磷去除”转向“磷回收”，实现磷资源循环利用。在废水中，磷通常以正磷酸盐、聚磷酸盐以及有机磷形式存在，根据废水来源不同，总磷组成形态多元，如何有效去除废水中的磷，并实现磷的资源化回收势必成为研究热点。结晶法回收磷是目前研究较为广泛的磷回收技术，目前，利用金属-空气电池通过控制反应条件使得废水中的磷以蓝铁矿的晶体形态沉淀并加以回收利用成为研究的一大热点方向。然而对于高浓度含磷行业废水，由于质子膜在使用过程中容易受到污染增加内阻，且磷酸盐容易因渗透压作用直接穿透质子膜，导致含磷废水难以得到真正的有效去除，传统的双室燃料电池已无法满足需求。开发新型燃料电池装置，是发展结晶法磷回收技术的关键。
技术实现思路
为解决现有技术中存在问题，本专利技术的目的在于提供一种一体式磷回收燃料电池装置及废水处理方法，本专利技术的一体式磷回收燃料电池装置采用单室结构，可有效避免质子膜带来的膜污染难题。本专利技术采用的技术方案如下：一种一体式磷回收燃料电池装置，包括外壳、阳极电极、封盖和产物收集斗，外壳的上下两端分别设有出水口和进水口，封盖与外壳的上端连接，产物收集斗与外壳的下端连接，阳极电极采用零价铁电极并设置于外壳内；所述外壳作为阴极电极，所述阴极采用空气阴极。优选的，所述阴极电极为长方形空气阴极卷成圆柱状后密封连接而成的圆柱形电极。优选的，所述阴极电极的外部沿上下方向间隔套箍有若干环形隔板。优选的，阳极电极的形状为圆柱状，所述阴极电极的内径与阳极电极的外径比例为1：(0.72-0.78)。优选的，阳极电极的结构为圆筒状结构，阳极电极下端的水平高度低于进水口；铁阳极上端的水平高度不高于出水口的水平高度。优选的，阴极电极的面积与阴极电极内反应区容积的配比为1：(3.6-4.2)，阳极电极的面积与阴极电极内反应区容积的配比为1：(5.3-6)。优选的，产物收集斗的底部设有产物排出口。优选的，阳极电极的上端悬挂连接于封盖，阳极电极位于阴极电极的中心。优选的，阴极电极和/或封盖上设有用于穿过阳极和/或阴极导线的导线出口。一种废水处理方法，该废水处理方法采用本专利技术如上所述一体式磷回收燃料电池装置进行，包括如下过程：将所述一体式磷回收燃料电池装置的阴极电极和阳极电极接入用电回路；将含磷废水从进水口输入阴极电极，含磷废水在阴极电极内与阳极电极接触反应并从出水口流出；含磷废水与阳极电极接触反应过程中，生成的蓝铁矿落入产物收集斗。本专利技术具有如下有益效果：本专利技术的一体式磷回收燃料电池装置采用单室结构，即只有外壳内部的这一个反应区，且无需使用质子膜，因此本专利技术一体式磷回收燃料电池装置有效避免质子膜带来的膜污染难题。同时，阳极电极采用的是廉价易得的零价铁，有效降低废水处理成本；将空气阴极设置为一体式磷回收燃料电池装置外壳，能够增大与空气接触面积，促进反应进行；在阴极电极内部反应区内，铁质的阳极电极能够被氧化为可溶性二价铁离子，二价铁离子能够与磷酸盐废水发生反应，达到磷去除的目的，同时还可生成蓝铁矿，实现磷资源化回收；外壳的上下两端分别设有出水口和进水口，因此在磷去除过程中，进水方式可以为“连续式”，不仅能够提高磷的去除速率，还可获得稳定的输出电流。进一步的，阴极电极的内径与阳极电极的外径比例为1：(0.72-0.78)，在该尺寸配合下，正负两极之间的距离适宜，能够保证电池内阻，提高传质效率，达到高效除磷及稳定产电的双重目的。进一步的，阳极电极的结构为圆筒状结构，这样能够使得含磷废水与阳极电极内外壁均接触，提高传质效率；阳极电极下端的水平高度低于进水口，能够保证阳极电极与废水接触更多，铁阳极上端的水平高度不高于出水口的水平高度，保证了阳极电极内部的废水能够正常流通，保证反应废水处理效率。进一步的，产物收集斗的底部设有产物排出口，能够随时将反应产物排出，保证连续处理。附图说明图1是本专利技术一体式磷回收燃料电池装置的主体图；图2是本专利技术一体式磷回收燃料电池装置的左视图；图3是本专利技术一体式磷回收燃料电池装置的正视图；图4是本专利技术一体式磷回收燃料电池装置的俯视图。图中：A、反应区；B、产物收集区；C、外部连接系统；1-进水口、2-1-有机玻璃夹板、2-2-环形有机玻璃夹板、3-环形隔板、4-铆钉、5-出水口、6-封盖、7-阴极电极、8-阳极电极、9-阴极导线出口、10-阳极导线出口、11-阴极导线铁阳极、12-阳极导线、13-负载电阻、14-电信号采集仪空气阴极、15-产物收集斗、16-产物排出口。具体实施方式下面结合具体附图和实施例对本专利技术做进一步说明。若没有特殊说明或冲突，各优选实施方式可以任意组合。参照图1-图4，本专利技术一体式磷回收燃料电池装置，包括外壳、阳极电极8、封盖6和产物收集斗15，外壳的上下两端分别设有出水口5和进水口1，封盖6与外壳的上端连接，产物收集斗15与外壳的下端连接，阳极电极8采用零价铁电极并设置于外壳内；所述外壳作为阴极电极7，所述阴极采用空气阴极。作为本专利技术优选的实施方案，所述阴极电极7为长方形空气阴极卷成圆柱状后密封连接而成的圆柱形电极。作为本专利技术优选的实施方案，所述阴极电极7的外部沿上下方向间隔套箍有若干环形隔板3。作为本专利技术优选的实施方案，阳极电极8的形状为圆柱状，所述阴极电极7的内径与阳极电极8的外径比例为1：(0.72-0.78)。作为本专利技术优选的实施方案，阳极电极8的结构为圆筒状结构，阳极电极8下端的水平高度低于进水口1；铁阳极8上端的水平高度不高于出水口5的水平高度。作为本专利技术优选的实施方案，阴极电极7的面积与阴极电极7内反应区容积的配比为1：3.6-4.2，阳极电极8的面积与阴极电极7内反应区容积的配比为1：(5.3-6)。作为本专利技术优选的实施方案，产物收集斗15的底部设有产物排出口16。作为本专利技术优选的实施方案，阳极电极8的上端悬挂连接于封盖6，阳极电极8位于阴极电极7的中心。作为本专利技术优选的实施方案，阴极电极7和/或封盖6上设有用于穿过阳极和/或阴极导线的导线出口。一种废水处理方法，该废水处理方法采用本专利技术如上所述一体式磷回收燃料电池装置进行，包括如下过程：将所述一体式磷回收燃料电池装置的阴极电极7和阳极电极8接入用电回路；将含磷废水从进水口1输入阴极电极7，含磷废水在阴极电极7内与阳极电极8本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种一体式磷回收燃料电池装置，其特征在于，包括外壳、阳极电极(8)、封盖(6)和产物收集斗(15)，外壳的上下两端分别设有出水口(5)和进水口(1)，封盖(6)与外壳的上端连接，产物收集斗(15)与外壳的下端连接，阳极电极(8)采用零价铁电极并设置于外壳内；/n所述外壳作为阴极电极(7)，所述阴极采用空气阴极。/n

【技术特征摘要】
1.一种一体式磷回收燃料电池装置，其特征在于，包括外壳、阳极电极(8)、封盖(6)和产物收集斗(15)，外壳的上下两端分别设有出水口(5)和进水口(1)，封盖(6)与外壳的上端连接，产物收集斗(15)与外壳的下端连接，阳极电极(8)采用零价铁电极并设置于外壳内；
所述外壳作为阴极电极(7)，所述阴极采用空气阴极。


2.根据权利要求1所述的一种一体式磷回收燃料电池装置，其特征在于，所述阴极电极(7)为长方形空气阴极卷成圆柱状后密封连接而成的圆柱形电极。


3.根据权利要求2所述的一种一体式磷回收燃料电池装置，其特征在于，所述阴极电极(7)的外部沿上下方向间隔套箍有若干环形隔板(3)。


4.根据权利要求2所述的一种一体式磷回收燃料电池装置，其特征在于，阳极电极(8)的形状为圆柱状，所述阴极电极(7)的内径与阳极电极(8)的外径比例为1：(0.72-0.78)。


5.根据权利要求4所述的一种一体式磷回收燃料电池装置，其特征在于，阳极电极(8)的结构为圆筒状结构，阳极电极(8)下端的水平高度低于进水口(1)；铁阳极(8)上端的水平高度不高于出水口(5)的水平高度。


6.根据权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：王茹，赖玲玲，王思凡，万思卓，
申请(专利权)人：西安建筑科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61