[實用新型]一種廢水多重氧化處理裝置

有效

• 申請號: 201621042927.2
• 申請日: 2016-09-07
• 公開（公告）號: CN206635160U
• 公開（公告）日: 2017-11-14
• 發明（設計）人: 謝光炎;許燕濱;潘湛昌
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: C02F9/08
• 分類號: C02F9/08;C02F101/30
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司11227
• 代理人: 楊炳財,屈慧麗

技術領域

本實用新型涉及廢水處理領域，尤其涉及一種廢水多重氧化處理裝置。

背景技術

隨著工農業的迅速發展，造紙、制藥、精細化工、染料、焦化、塑料、合成纖維、農藥和畜牧養殖等行業排出的廢水中含有的污染物包括有機染料、表面活性劑、多環芳烴、鹵代烴、雜環類化合物、有機氛化物和有機磷農藥等，所排出廢水中的污染物不僅有機物濃度高，且毒性大，不可生物降解，多為持久性有機物(POPs)，對環境和人體的危害極大，被稱為“三致”(致畸、致癌、致突變)物質和環境荷爾蒙(EDCs)物質，因此該類污染物成為環境保護的“優先控制污染物”。如何治理這類物質已成為水污染防治界研究的熱點和難點問題之一，目前共同的認識是降解此類有機污染物的有效方法需要高級氧化技術。

廢水的高級氧化技術有電化學氧化、強氧化劑法、催化氧化法和光電催化法。其中，強氧化劑需要電解法產生，催化氧化需要過氧化氫或臭氣等強氧化劑，光電催化需要較大的能耗。相比之下，電化學法更直接、方便，且易于控制，電化學方法作為高級氧化技術中的一類，是最有可能大規模應用的有效技術。

電催化氧化(Electro-catalytic Oxidation)是指陽極采用氧化物涂層電極，通過反應直接降解有機物，或產生羥基自由基·OH、Cl₂、O₂及O₃一類的氧化劑來降解有機物的方法。經過電催化后，難生物降解的大分子有機物分解成為易生物降解的小分子有機物，提高了廢水的可生化性，甚至將其完全礦化為CO2和H2O等無機物。電催化技術氧化能力強，無需添加化學藥劑，但電能的消耗偏高。

在電解槽里，不僅陽極在反應，陰極也需要有反應發生，以此構成完整的電流回路。若在陰極附近通入氧氣，氧氣便有可能在電極的作用下還原生成過氧化氫或水分子。控制得當，氧氣分子還原為過氧化氫。電極材料可采用石墨、玻璃碳、活性炭或石墨烯等，也可在電極材料上覆蓋醌類化合物以修飾電極，提高產過氧化氫效率。

芬頓(Fenton)試劑是亞鐵鹽(Fe²⁺)與H₂O₂組合而成的一種很有效的有機物氧化劑，使用這種試劑的反應相應地稱為芬頓氧化反應。反應的機理主要為電子轉移，即通過金屬陽離子氧化態和還原態的變化使H₂O₂催化分解產生羥基自由基(·OH)，利用·OH氧化分解廢水中的有機污染物。芬頓試劑既可以用作廢水的預處理，也可以用作廢水最終的深度處理，有著廣泛的應用前景。然而傳統的芬頓試劑存在H₂O₂利用率低、處理成本高、有機物氧化不徹底等缺點。

不同氧化處理技術具有不同的特點和優缺點，單一處理技術的應用存在局限，將這些方法巧妙地組合起來，可獲得最佳處理效果和最低的處理成本。

近年來，超聲波也引入到廢水處理領域，超聲波對催化反應有促進作用。

因此，研究一種能綜合上述氧化處理技術的廢水處理方法和裝置，是本領域技術人員需要解決的技術問題。

實用新型內容

本實用新型的目的在于克服單一氧化處理技術的不足，公開了一種基于超聲波作用的廢水多重氧化處理方法，所述廢水多重氧化處理方法耦合了電催化氧化、氧還原和芬頓氧化這三種氧化技術。本發還公開了一種三室廢水多重氧化處理裝置，所述裝置為耦合了電催化氧化、氧現場還原產生過氧化氫和芬頓氧化這三種氧化處理技術的一體化裝置。所述廢水多重氧化處理方法及裝置可使難降解的有機物分子被破壞，提高了廢水的可生化性，并能對廢水進行深度處理，實現對廢水的穩定處理并達標排放。

本實用新型公開了一種廢水多重氧化處理方法，包括以下步驟：

a)、將廢水在中性條件下進行陽極電催化氧化，所述陽極電催化氧化的電流密度為10～20mA/cm²，所述陽極電催化氧化的反應時間為0.2～2.0h；

b)、將步驟a)的反應產物在酸性條件下進行芬頓氧化，所述芬頓氧化的反應時間為0.5h；

c)、將步驟b)處理后的廢水排出，部分排出的廢水流至中性條件下進行陰極氧還原，所述陰極和陽極的電位差不高于2.6伏，所述氧還原的反應時間為1.0～3.0h；

上述反應步驟均在超聲條件下進行。

優選地，步驟b)所述的酸性條件為pH 3.0～4.0。

優選地，所述超聲的頻率為21KHz，所述超聲的功率為960w，所述超聲為間隔進行，每次超聲的時間為7min。