[發明專利]一種難降解有機廢水協同處理裝置及其方法

在審

• 申請號: 201610000707.1
• 申請日: 2016-01-04
• 公開（公告）號: CN105502772A
• 公開（公告）日: 2016-04-20
• 發明（設計）人: 毛哲林;宋二喜;姜建清
• 申請（專利權）人: 杭州科瑞特環境技術有限公司
• 主分類號: C02F9/08
• 分類號: C02F9/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于廢水處理領域，具體涉及一種難降解有機廢水協同處理裝置及其方法。

背景技術

現代工業的快速、深度發展，導致越來越多含“三致”(致畸、致癌、致突變)作用污染物的難降解有機廢水排放，這對傳統廢水處理處置工藝提出了嚴峻的考驗，很多時候由于傳統工藝的適應能力，難以取得較好的處理效果；另一方面，隨著環境治理要求的不斷提高，國家環保政策的趨嚴，廢水處理標準也在逐步收緊，導致排污企業對高效廢水處理工藝表達了強烈的訴求。因此，針對難降解有機廢水的高效廢水處理工藝研發與應用迫在眉睫。在諸多的水處理工藝中，高級氧化技術(AdvancedOxidationProcess，簡稱AOP)令人矚目。

AOP是在靜電催化氧化法的基礎上，以體系內產生羥基自由基(.OH)為特點的一系列新型氧化處理技術，也稱為深度氧化技術；該技術在處理生物難降解有機污染物方面表現出效率高、反應快速、降解徹底等優勢，一些高級氧化技術在應用過程中不會產生二次污染，尤其引人關注。聲化學氧化技術及電催化氧化技術屬于AOP技術中的兩大類。

在聲化學氧化技術中，超聲波廢水技術是代表性技術之一。超聲波傳播過程中也就是波的膨脹和收縮的交替過程，在膨脹周期內，超聲波對液體產生負壓效應，施加于液體的負壓使液體斷裂而產生空穴，形成空化核，即在液體中生成充滿氣體的氣泡，這種現象被稱為空化現象。空化出來的氣泡停留時間很短，幾乎是剛剛生成便立刻受到來自相鄰壓縮區的壓力，造成這些氣泡在極短時間內迅速崩潰小時，并在其周圍的極小空間范圍內產生局部高溫(高達5000K)和局部壓力(可達50MPa)，伴隨出現強力的沖擊波和速度高達100m/s的微射流，這些條件為廢水中化學污染物降解提供了一個極為有利的理化環境。一當面，因氣泡迅速崩潰而產生的瞬時高溫、高壓，使氣泡內水分子斷裂為.H、.OH、.HO₂和H₂O₂等強氧化自由基。另一方面，由于沖擊波和微射流的作用，污染物質可進入氣泡內直接進行類似燃燒的化學反應，且降解速率較大。

超聲波廢水處理技術具有下列優點：(1)由于超聲波特殊的物理化學效應，可用于處理許多水體中的化學污染物，尤其是有毒、難降解有機污染物以及氨氮等；(2)操作簡單方便，易于控制；(3)降解速度快，工效高；(4)設備簡單，成本低。

電化學技術則是另一類AOP技術的代表。電化學降解廢水過程中不需要添加任何藥劑，從而避免了二次污染，處理后的水體無毒無害，實現了對環境無害的綠色化學目標。常規的電化學技術中包括電催化氧化、電還原法、電絮凝法等。生物難降解有機廢水主要是通過電催化氧化技術進行處理。

在電催化氧化處理有機廢水過程中，陽極材料是電催化氧化系統的核心。污染物的降解須通過陽極反應實現，陽極材料催化性能直接決定著電催化氧化效率的高低；電極的導電性及使用壽命又影響著電流效率和處理成本。可見，研究制備高效率、低能耗及超壽命的電極材料是實現電催化氧化處理有機廢水工業化的關鍵。

在諸多的陽極材料中，高品質的摻硼金剛石（Boron-dopedDiamond，簡稱BDD）膜電極因其優異的性能顯得十分搶眼，比如具有惰性的電極表面，因而表面具有低吸附性能；具有優越的耐腐蝕性能，能夠在強酸性溶液中穩定存在，發生反應；具有極高的析氧超電勢。正是因為這些優異的性能，摻硼金剛石膜電極能夠產生大量的羥基自由基，且不會在電極表面發生吸附，因此能夠與有機污染物發生高效的氧化反應，為難降解有機廢水的處理提供了可行性。已有大量研究表明，基于金剛石膜電極的高級氧化技術能夠對多種有機物實現徹底的礦化處理。

超聲波及基于摻硼金剛石膜電極的電催化氧化技術在應用過程中的能耗主要是電能，尤其是電催化氧化技術，雖然采用摻硼金剛石膜電極能夠提升電流用于生成羥基自由基的效率，但仍有很大的提升空間。如何通過工藝的優化組合，實現組合工藝下，處理效果與電耗的最優，成為技術向實際應用中的關鍵環節之一。

微波是一種電磁波，頻率在300MHz到300kMHz之間。由于微波的頻率很高，所以亦稱為超高頻電磁波，因為它具有波長短、頻率高、加熱快等優點，所以廣泛應用于生活、工業、醫療等各個領域，在環境保護方面也已經有污染土壤修復，微波加熱使污泥脫水，廢氣處理，加速油水分離，環保材料的合成與改性等。

微波具有選擇性加熱、工作環境溫度低、穿透性加熱、加熱速度快、加熱過程簡便、易于自動控制、加熱方式高效節能等諸多特點。微波技術在廢水處理中的應用，主要是基于以下兩點。