[發(fā)明專利]一種利用電催化還原空氣氧生成的微活性氧降解有機(jī)廢水的方法及裝置

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510967301.6
• 申請日: 2015-12-21
• 公開（公告）號(hào): CN105384224A
• 公開（公告）日: 2016-03-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王海人;肖松;王麒鈞;周庶;屈鈞娥;曹志勇
• 申請（專利權(quán)）人: 湖北大學(xué);王麒鈞
• 主分類號(hào): C02F1/467
• 分類號(hào): C02F1/467
• 代理公司: 武漢帥丞知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 42220
• 代理人: 朱必武

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于廢水處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種利用電催化還原空氣氧生成的微活性氧降解有機(jī)廢水的方法與裝置。

背景技術(shù)

目前，很多有機(jī)廢水，由于含有大量對微生物有毒有害的成分，有些甚至是劇毒，能殺死大部分微生物，因此僅僅通過生化處理是無法把它徹底降解的。例如：焦化廢水是煤制焦炭、煤氣凈化及焦化產(chǎn)品回收過程中產(chǎn)生的廢水，其化學(xué)成分十分復(fù)雜，含有大量氨氮、硫化物、氰化物以及多種有生物毒性的有機(jī)污染物，色度高、毒性大很難被微生物降解。國內(nèi)外各個(gè)國家對焦化廢水的處理都面臨嚴(yán)峻的問題，處理難度大，出水水質(zhì)很難達(dá)標(biāo)已成為困擾焦化廢水處理行業(yè)幾十年來的一大難題。

近年來，有不少發(fā)明者通過獨(dú)創(chuàng)設(shè)計(jì)、改進(jìn)流程等研制出了各種廢水處理裝置和技術(shù)，不斷地有新的方法和技術(shù)用于處理難降解有機(jī)廢水，但各有利弊，出水的COD、氨氮或者色度仍難有滿意的效果，很難達(dá)到國家新的排放標(biāo)準(zhǔn)。如在焦化廢水處理技術(shù)中：生物氧化法雖然成本低，但占地面積大，且出水的COD和氨氮濃度較高，很難達(dá)標(biāo)排放；活性炭吸附法因?yàn)榛钚蕴烤哂胸S富的孔徑分布和很大的比表面積，有很強(qiáng)的吸附能力，雖能較好地降低廢水的COD值，但存在容易吸附飽和、出水中氨氮濃度偏高，而且還存在吸附劑的再生困難和二次污染的問題；光催化氧化法也能降解難以生物降解的有機(jī)物，但操作復(fù)雜、處理效率很低、能耗高、離實(shí)際應(yīng)用距離大；另外，近年有學(xué)者提出的電化學(xué)氧化技術(shù)因其能具有強(qiáng)氧化性且工藝簡單、無二次污染受到廣泛關(guān)注，但其在應(yīng)用中有一定的局限性：電極種類不多，尤其是缺少高效廉價(jià)的電極，并且電極的壽命不長，能耗大，成本高。此外，采用普通的電極板，極板與廢水接觸面積小，反應(yīng)效率低，在有大量的廢水排放時(shí)，很難有滿意的實(shí)際效果。

中國專利CN101434443A公開了一種煉油污水的處理方法和裝置，該方法通過將煉油污水送入電解催化氧化反應(yīng)器中，電解催化氧化反應(yīng)器裝有陽極、陰極和固體催化劑顆粒，反應(yīng)器下部設(shè)置充氧曝氣設(shè)施，固體催化劑顆粒裝填在陽極和陰極之間，催化劑顆粒采用負(fù)載具有催化氧化功能金屬的顆?；钚蕴?。該方法可用于處理煉油電脫鹽裝置排水、油品和液化石油氣或干氣的堿洗廢堿液、油品罐區(qū)切水等高濃度含鹽混合廢水，處理后滿足直接達(dá)標(biāo)排放要求，減輕了對污水處理場的沖擊。但該反應(yīng)器電解電壓較高，且陽極采用的不銹鋼材料，在直流電電解作用下不銹鋼材料腐蝕較快，與填充的催化劑顆粒容易出現(xiàn)結(jié)塊、溝流現(xiàn)象，或整個(gè)微電解區(qū)堵塞，這樣不僅需要頻繁更換電極材料，影響焦化廢水的連續(xù)高效處理，而且操作工藝復(fù)雜且成本較高。

中國專利ZL201210398371.0公開了一種利用活性炭籃作陽極電化學(xué)降解有機(jī)廢水的方法，其特征在于：將廢水引入電化學(xué)反應(yīng)器裝置中被降解，其電化學(xué)反應(yīng)器裝置中設(shè)有陽極和陰極；陽極為塑料或難溶金屬制作的網(wǎng)狀籃或框，里面填充有大顆粒狀的活性炭與催化劑，活性炭籃中間由碳棒或金屬導(dǎo)線引出連接至電源正極；陰極由不銹鋼板或網(wǎng)制作而成，由導(dǎo)線連接至電源負(fù)極。陽極活性炭籃中活性炭可以起到吸附濃縮有機(jī)物的作用，將有機(jī)物在陽極通過催化劑的作用，直接進(jìn)行氧化降解；COD、氨氮和色度都得到了有效的去除，而且工藝操作簡單，電極材料成本低；另外催化劑在催化過程中能被有效地吸附在活性炭上，避免了其快速流失。該方法與單獨(dú)的電化學(xué)氧化反應(yīng)技術(shù)相比，大大增加了陽極氧化面積和催化效果，由此提高了電流效率，可因此大大降低電耗、縮短反應(yīng)時(shí)間，提高處理效率和降低處理成本。另外，該方法被氧化降解沉淀下來的固體垃圾，可以通過焚燒去掉有機(jī)物后，余下的金屬氧化物殘?jiān)杀辉儆糜诖呋瘎┲?，這樣既能節(jié)約成本又能達(dá)到固體垃圾的循環(huán)回收利用，然而，該專利一個(gè)最大的弱點(diǎn)就是其陰極沒有被有效重視。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對背景技術(shù)中所提出的問題及目前現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種利用電催化還原空氣氧生成的微活性氧氧化降解有機(jī)廢水的方法與裝置，本發(fā)明創(chuàng)造性地提出了用負(fù)載了氧還原催化劑的活性炭籃作陰極高效還原空氣中的氧生成O₃、*OH(氫氧自由基)、H₂O₂等微活性氧的方法，進(jìn)而可以直接利用這些微活性氧氧化降解有機(jī)廢水中的有機(jī)污染物，且本發(fā)明生成的微活性氧能夠非常高效地除去有機(jī)廢水中的COD和色度，另外，本發(fā)明裝置簡單、耗電小、降解效果好，并且可保證裝置的循環(huán)、連續(xù)高效運(yùn)轉(zhuǎn)，處理效率高，運(yùn)行費(fèi)用低。

本發(fā)明的第一個(gè)目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：