[發明專利]高級氧化處理廢水的一體化方法及裝置

有效

• 申請號: 201810769751.8
• 申請日: 2018-07-13
• 公開（公告）號: CN108675436B
• 公開（公告）日: 2023-07-28
• 發明（設計）人: 安路陽;宋迪慧;尚書;王宇楠;徐歆未;張立濤
• 申請（專利權）人: 中鋼集團鞍山熱能研究院有限公司
• 主分類號: C02F3/00
• 分類號: C02F3/00;C02F3/34;C02F101/30
• 代理公司: 鞍山嘉訊科技專利事務所(普通合伙) 21224
• 代理人: 張群

本發明涉及一種高級氧化處理廢水的一體化方法及裝置，在反應器內進行處理，反應器由陽極厭氧微生物反應室及陰極高級氧化反應室組成；陽極厭氧微生物反應室內設陽極電極，并填充顆粒活性炭與厭氧產電菌的混合物；陰極高級氧化反應室內設有多層陰極板，陽極電極與最上層陰極板之間通過導線連接，各層陰極板之間間隔填充有固體催化劑填料；常溫常壓下，在固體催化劑的催化作用下產生強氧化性自由基，利用一體化微生物燃料電池產電，在陰極高級氧化反應區形成復極化電場輔助，固定催化劑填料還充當粒子電極，產生復極化電催化和催化濕式氧化效果，提高污染物的去除率；采用多級陰極板微孔曝氣或中空纖維膜供氣方式，提高氧化劑利用率和能量利用率。

技術領域

本發明涉及有機廢水處理技術領域，尤其涉及一種對高濃度難降解有機廢水進行處理的高級氧化處理廢水的一體化方法及裝置。

背景技術

隨著我國工業化進程的快速發展，大量廢水的產生及排放給人們的日常生活和健康都帶來了嚴重的威脅。這些廢水的成分復雜、化學需氧量高、可生化性差且廢水排放量大，采用傳統的生化法、物理法和化學法處理很難達到該類廢水水質的凈化要求和目標。

高級氧化技術是一種高效處理難降解有機廢水且具有良好發展前景的綠色環保技術，主要包括催化濕式氧化、光催化氧化、電催化氧化、臭氧氧化和超臨界水氧化等；其中，對于難以生化降解、結構復雜的大分子有機污染物來說，催化濕式氧化(Catalytic?WetAir?Oxidation,CWAO)技術是一種高效的處理方法，它以O₂等為氧化劑，在催化劑作用下產生強氧化性的·OH、RO·、ROO·等自由基，在一定溫度和壓力下與水中污染物發生氧化反應，使水中大分子污染物開環斷鏈，最終分解為H₂O、CO₂或N₂及其他小分子。由于處理效果好、適用性廣、無二次污染等特點，催化濕式氧化已廣泛用于焦化廢水、含酚廢水、染料廢水、制藥廢水等工業廢水的處理，具有良好的發展前景。

由于催化濕式氧化完全降解有機污染物所需溫度和壓力仍然較高，反應溫度一般為200-250℃、壓力為4-10kPa，反應條件較為苛刻，所以耐高壓高溫和耐腐蝕設備開發以及高能耗運行成本是催化濕式氧化實現工業應用的主要障礙。

為解決上述難題，已經有一些研究者采用電催化氧化技術等多種高級氧化技術與催化濕式氧化技術耦合的方法，如申請號為200410022021.X的中國專利公開了一種“水熱電催化氧化處理高濃度有機廢水的方法及裝置”，將催化濕式氧化與高溫電解結合起來，使反應的壓力和溫度相比較CWAO法均有大幅下降，使反應溫度從200-300℃降為室溫-200℃、壓力為0.5-7Mpa，大幅提高處理高濃度有機廢水效率的同時也節省了運行成本；但其反應條件依然較為嚴苛，仍需要在高溫條件下電解，廢水進入到反應器之前還需進行預熱，耗能及運行成本相對較高。申請號為200910197216.0的中國專利公開了“一種高效處理廢水的電催化濕式過氧化氫氧化方法及其裝置”，以雙氧水為氧化劑，將納米鉑電極作為催化濕式氧化的電催化劑應用到有機難生化降解污水中，加快了有機污染物的氧化反應速率和礦化速率，降低了初始反應物的氧化活化能，處理出水的效果較好；但其反應溫度為20-150℃，廢水仍需進行預熱，并且采用二維電催化與濕式氧化耦合，電催化效率較低，電解處理時間為1-7h，耗能較高。申請號為99110084.0的中國專利公開了一種“電催化接觸氧化工藝”，以二氧化鈦或五氧化二釩為催化劑，氧氣作為氧化劑，外加電壓范圍5-50V，反應溫度0-40℃下，可處理印染廢水達到國家二級排放標準，反應條件比較溫和，但其限制廢水的進水COD在2000mg/L以下，對于高濃度有機廢水的處理效果不佳，并且能耗較大。