[發(fā)明專利]一種電化學(xué)反應(yīng)器

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310127944.0
• 申請日: 2013-04-13
• 公開（公告）號: CN103145223A
• 公開（公告）日: 2013-06-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 馬昕;吳永志;寇彥德;張濤
• 申請（專利權(quán)）人: 北京首鋼國際工程技術(shù)有限公司
• 主分類號: C02F1/461
• 分類號: C02F1/461
• 代理公司: 北京華誼知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11207
• 代理人: 劉月娥

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于廢水處理技術(shù)領(lǐng)域，特別是提供了一種電化學(xué)反應(yīng)器，利用電化學(xué)組合技術(shù)，處理有毒有害、難降解、高濃度有機(jī)廢水，適用于焦化行業(yè)廢水的深度處理。

背景技術(shù)

焦化廢水是在原煤高溫干餾、煤氣凈化和化工產(chǎn)品精制過程中產(chǎn)生的廢水，屬于高濃度有機(jī)工業(yè)廢水，COD_Cr一般在4000?mg/L以上，其成分復(fù)雜，除含有大量的酚、苯、吡啶、吲哚和喹啉等芳香族化合物和雜環(huán)化合物外，還含有氰化物、硫化物、硫氰化物、氮化物、重金屬等有毒有害物質(zhì)，且色度高，有異味。隨著我國鋼鐵和能源領(lǐng)域產(chǎn)能的發(fā)展，焦化廢水的產(chǎn)生量也在與日俱增。近期國標(biāo)《煉焦化學(xué)工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB?16171-2012）的實施，焦化廢水達(dá)標(biāo)排放的嚴(yán)格指標(biāo)勢必嚴(yán)重制約焦化行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，如何改善和解決焦化廢水對環(huán)境的污染問題，已成為擺在人們面前的一個迫切需要解決的課題。

通過實踐證明，處理焦化污水最有效、最經(jīng)濟(jì)的方法為生物法，但在焦化廢水中不可生化的有機(jī)物占COD_Cr總量的13～17%左右，其中多為多環(huán)芳烴，采用生物法進(jìn)行處理時，多環(huán)芳烴基本不能降解，處理后廢水的COD_Cr一直在300～500mg/L左右。即便再經(jīng)過混凝沉淀處理，處理后廢水的COD_Cr一般為150～250mg/L左右，與《煉焦化學(xué)工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB?16171-2012）要求的COD_Cr小于80mg/L及其它污染物排放濃度限制，仍然有一定的差距。目前，降解此類有機(jī)污染物的有效方法是高級氧化技術(shù)，常用的高級氧化技術(shù)有電催化氧化技術(shù)、微電解處理技術(shù)、芬頓試劑氧化技術(shù)、電芬頓（Fenton）氧化技術(shù)、化學(xué)氧化技術(shù)等。

電催化氧化技術(shù)處理廢水是通過外加電場于反應(yīng)器內(nèi)陰陽電極板，極板表面涂覆有金屬氧化物等催化物質(zhì)，在電場與催化物質(zhì)作用下，通過曝氣在陰極表面產(chǎn)生H₂O₂，陽極表面產(chǎn)生以羥基自由基（·OH?）為主的多種氧化物，與有機(jī)污染物發(fā)生直接氧化反應(yīng)和間接氧化反應(yīng)，將難生物降解的大分子有機(jī)物分解成為小分子有機(jī)物或直接將其礦化為CO₂和H₂O等無機(jī)物。電催化氧化技術(shù)氧化能力強(qiáng)，無需添加化學(xué)藥劑，但電能消耗較高?。

微電解處理技術(shù)是利用原電池原理，以反應(yīng)器內(nèi)的鐵為陽極，碳為陰極，在酸性條件下，當(dāng)廢水通過微電解鐵碳填料時，鐵與碳之間形成無數(shù)原電池微電流，廢水中的有機(jī)物在微電流的作用下被氧化和還原。微電解處理技術(shù)不需要外加電場，反應(yīng)過程不耗電，能耗低，但氧化能力偏弱。反應(yīng)過程離解出Fe²⁺，需定期補(bǔ)充一部分鐵碳填料。

芬頓試劑氧化技術(shù)是利用H₂O₂和亞鐵鹽（Fe²⁺）組合而成的一種有機(jī)物氧化劑，隨著金屬陽離子氧化態(tài)和還原態(tài)的變化使H₂O₂催化分解產(chǎn)生羥基自由基（·OH?）,利用·OH與有機(jī)污染物發(fā)生直接氧化反應(yīng)和間接氧化反應(yīng)，將難生物降解的大分子有機(jī)物分解成為小分子有機(jī)物或直接將其礦化為CO₂和H₂O等無機(jī)物。芬頓試劑氧化技術(shù)氧化能力較強(qiáng)，但化學(xué)藥劑消耗量大。

電芬頓氧化技術(shù)是利用電化學(xué)過程中自身產(chǎn)生的H₂O₂和Fe²⁺組成芬頓試劑，進(jìn)行氧化反應(yīng)，反應(yīng)過程中不需要外加化學(xué)試劑。

化學(xué)氧化技術(shù)是向廢水中投加氧化劑（如0₃、H₂O₂、CLO₂），氧化劑在一定條件下與廢水中的有機(jī)物發(fā)生反應(yīng)，降解有機(jī)物。化學(xué)氧化技術(shù)投加藥劑量大，成本高，氧化效率低。

不同高級氧化處理技術(shù)具有不同的優(yōu)缺點(diǎn)，單一處理技術(shù)的應(yīng)用存在一定的局限性，但多種技術(shù)的優(yōu)化組合可獲得最佳處理效果和較低的處理成本。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種電化學(xué)反應(yīng)器，針對焦化污水深度處理難降解有機(jī)物，將電催化氧化技術(shù)、微電解處理技術(shù)、以及利用電催化氧化技術(shù)產(chǎn)生的H₂O₂和微電解處理技術(shù)產(chǎn)生的Fe²⁺組成芬頓試劑而形成電芬頓（Fenton）氧化技術(shù)，集成于功能、裝置有序緊密連接的單一向上流反應(yīng)器內(nèi)，強(qiáng)化對難降解有機(jī)污染物和色度的去除。