[实用新型]一种铁-空气电池处理含磷废水并回收磷资源的装置

说明书

本实用新型公开一种铁‑空气电池处理含磷废水并回收磷资源的装置，正、负极分别采用成本较低的铁电极和空气电极，阳极室中加入含有磷酸盐的废水，阴极室中加入氯化钠溶液作为电解液；阴、阳两室由质子交换膜隔开，通过外接导线连接。电势差使得铁阳极失去电子，生成的亚铁离子与阳极液中的磷酸盐反应生成蓝铁矿；电子经由外接导线到达空气电极，空气中的氧气与阴极接收的电子反应生成水；电池内部质子通过质子交换膜移动形成回路，在外电路中可产生1.2V的开路电压。本实用新型以铁电极原位生成的亚铁离子为除磷剂，在不引入其它杂质离子的前提下，实现了废水除磷，同时还可回收废水中的磷资源和电能。

技术领域

本实用新型涉及水处理技术领域，具体涉及一种铁-空气电池处理含磷废水并回收磷资源的装置。

背景技术

磷是导致水体富营养化的主要致因之一，废水除磷是防治水体富营养化的有效途径。废水除磷技术主要分为化学法和生物法两大类。生物法因其经济有效、环境友好等优点而得到广泛应用，但同时也面临着反应时间长、设备占地面积大、污泥处理困难等问题；化学除磷法因其经济高效、操作简便、效果可靠，且不易受废水水质影响等优点而被推广应用。亚铁盐常被用为废水化学除磷絮凝剂，具有高效、安全等优点。对亚铁盐除磷条件进行合理控制，可生成一种含磷、铁的高价值矿物质——蓝铁矿。结晶度高的蓝铁矿可用于制作水晶等装饰品，粉末状蓝铁矿可用作农田肥料或是绘画染料。

磷资源在地球上分布极不均匀、储量十分有限，随着人口增长以及人类生活水平不断提高，社会对磷的需求越来越高。因此，如何将废水中的“磷去除”转变为“磷回用”成为污水除磷的发展趋势，新型绿色环保磷资源回收技术亟需探寻。

实用新型内容

为解决现有技术中存在的问题，本实用新型针对含磷废水，提出一种铁-空气电池处理含磷废水并回收磷资源的装置，本实用新型能够同时回收磷资源及电能，变废为宝。

为了实现上述目的，本实用新型采用的具体方案如下：

一种铁空气电池处理含磷废水并回收磷资源的装置，包括阴极室和阳极室，阴极室的一侧与阳极室的一侧之间设有质子交换膜并密封连接，阴极室的另一侧设有空气电极，阴极室上连接有阴极室电解液循环系统，空气电极上连接有导线，该导线延伸至阴极室外部；

阳极室设有阳极室进水口、铁电极和除磷产物排出口，除磷产物排出口位于阳极室的底部，铁电极设置于阳极室中，铁电极上连接有导线，该导线延伸至阳极室的外部。

阴极室电解液循环系统包括电解液进口、进水管、电解液储液箱、连接管、循环泵、出水管和电解液出口，电解液进口设置于阴极室一侧的下部，电解液出口设置于阴极室另一侧的上部；电解液进口过进水管与电解液储液箱连接，循环泵的进水口通过连接管与电解液储液箱连接，循环泵的出水口通过出水管与电解液出口连接。

阴极室电解液循环系统中电解液进口到底部的距离为阴极室总高的1/3，电解液出口到底部的距离为阴极室总高的2/3，电解液进口与电解液出口内径之比为1:1。

阳极室的上部内嵌有外置刀片卡槽，铁电极穿过外置刀片卡槽悬挂在阳极室中部，铁电极的上端连接有导线；外置刀片卡槽中设有两片刀片，两片刀片之间呈V形布置，铁电极从两片刀片之间穿过。

阳极室的底部设有除磷产物收集斗，除磷产物收集斗的出口作为除磷产物排出口。

阴极室与阳极室的容积比为1:1。

空气电极上连接的导线以及铁电极上连接的导线直接相连、与用电器连接、与电能收集器连接或与电信号采集系统连接。

每3.5-4cm³的阳极室对应配置1-1.5cm²的铁电极；每1.1-1.5cm³的阴极室对应配置1-1.2cm²的空气电极。