[發(fā)明專利]一種同步電解/膜分離/高級(jí)氧化協(xié)同處理含硫酸銨廢水及有機(jī)廢水的裝置和方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011112802.3
• 申請(qǐng)日: 2020-10-16
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112321034A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-02-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李晨;李英杰;田森林;趙群;寧平;李波;胡學(xué)偉;黃建洪
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 昆明理工大學(xué)
• 主分類號(hào): C02F9/06
• 分類號(hào): C02F9/06;C02F101/30;C02F101/32;C02F101/34;C02F101/36;C02F101/38;C02F103/06
• 代理公司: 昆明同聚專利代理有限公司 53214
• 代理人: 張玉

本發(fā)明公開(kāi)了一種同步電解/膜分離/高級(jí)氧化協(xié)同處理含硫酸銨廢水及有機(jī)廢水的裝置和方法，該裝置包括硫酸銨廢水處理室、有機(jī)廢水處理室、陽(yáng)極膜電極、陰極膜電極及供電系統(tǒng)，該方法將含硫酸銨的有機(jī)廢水通入硫酸銨廢水處理室內(nèi)，廢水中大顆粒的懸浮物質(zhì)在膜分離的作用下被截留，廢水中的有機(jī)物在膜分離和陽(yáng)極氧化的協(xié)同作用下經(jīng)過(guò)截留、直接氧化和間接氧化被去除，廢水中硫酸銨在陽(yáng)極膜電極表面及孔道內(nèi)電解產(chǎn)生過(guò)硫酸銨，其后過(guò)硫酸銨溶液在陰極膜電極表面及孔道內(nèi)被電活化產(chǎn)生SO₄·^?和·OH等自由基，使廢水中有機(jī)物經(jīng)過(guò)自由基氧化、電化學(xué)氧化還原、膜分離等多重處理后，得到凈化水。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于水處理技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種同步電解/膜分離/高級(jí)氧化協(xié)同處理含硫酸銨廢水及有機(jī)廢水的裝置和方法。

背景技術(shù)

近年來(lái)，隨著現(xiàn)代社會(huì)的飛速發(fā)展，隨之而來(lái)的水環(huán)境污染成為一個(gè)日漸嚴(yán)重的問(wèn)題。在工業(yè)生產(chǎn)、農(nóng)業(yè)活動(dòng)、人類生活過(guò)程中產(chǎn)生了大量的有機(jī)污染物，這些污染物通過(guò)多種途徑進(jìn)入地下水和地表水中，并進(jìn)一步進(jìn)入食物鏈，對(duì)動(dòng)植物及人體生命健康造成了嚴(yán)重的威脅損害。另一方面，國(guó)家對(duì)于廢水排放及水質(zhì)質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)日益嚴(yán)格，傳統(tǒng)水處理技術(shù)難以滿足要求。

目前，高級(jí)化學(xué)氧化技術(shù)是處理有機(jī)廢水的有效技術(shù)之一。其中，電化學(xué)氧化技術(shù)及過(guò)硫酸鹽高級(jí)氧化技術(shù)依賴于產(chǎn)生的羥自由基和過(guò)硫酸自由基的強(qiáng)氧化性，可高效的將有機(jī)污染物降解成可生物降解或無(wú)害的小分子有機(jī)物，直至最后礦化為無(wú)機(jī)的H₂O和CO₂。然而在實(shí)際應(yīng)用的過(guò)程中，電化學(xué)氧化技術(shù)和過(guò)硫酸鹽高級(jí)氧化技術(shù)分別面臨著電流效率低、電能耗高和過(guò)硫酸鹽藥劑投加量大的問(wèn)題。因此，采用電化學(xué)協(xié)同過(guò)硫酸鹽技術(shù)，直接或間接利用電能活化過(guò)硫酸鹽來(lái)降解水中污染物被認(rèn)為是一種可行的改進(jìn)方法。CN105347445A公開(kāi)了“一種鐵電極活化過(guò)硫酸鹽去除水中微污染物的方法”，利用鐵陽(yáng)極溶解產(chǎn)生Fe²⁺活化過(guò)硫酸鹽來(lái)去除水中微污染物，然而此方法存在陽(yáng)極材料消耗、鐵絮凝體生成、在特定pH條件下反應(yīng)以及所需反應(yīng)電流較大的缺陷。CN105731606A公開(kāi)的“一種電化學(xué)協(xié)同Ni-Fe-LDH/rGO催化劑活化過(guò)硫酸鹽處理有機(jī)廢水的方法”、CN109721138A公開(kāi)的“一種電場(chǎng)強(qiáng)化過(guò)硫酸根自由基處理印染廢水的方法”和CN108726640A公開(kāi)的“一種電化學(xué)協(xié)同過(guò)硫酸鹽去除廢水中有機(jī)污染物的方法”均是在電化學(xué)協(xié)同下利用催化劑活化過(guò)硫酸鹽以提升其降解廢水中有機(jī)污染物的能力，此類方法均面臨著處理后催化劑回收的難題。針對(duì)此，CN110627168A公開(kāi)了“一種電化學(xué)處理廢水的方法”和CN110104758A公開(kāi)了“一種電協(xié)同過(guò)硫酸鹽深度處理高鹽廢水中有機(jī)物的方法”，利用過(guò)硫酸鹽在電極表面直接進(jìn)行電子轉(zhuǎn)移而活化的原理，從而避免了活化劑二次污染和自由基自身淬滅的問(wèn)題。

在處理過(guò)程中，過(guò)硫酸鹽投加量通常是有機(jī)污染物的幾倍至十幾倍，以通過(guò)過(guò)量的SO₄·^-來(lái)實(shí)現(xiàn)有機(jī)污染物的有效去除，大量過(guò)硫酸鹽的投入顯著增加了運(yùn)行成本，且導(dǎo)致出水中硫酸鹽濃度過(guò)高，帶來(lái)二次污染問(wèn)題，從而限制了這一技術(shù)的運(yùn)用。CN108707921A公開(kāi)了“一種電解同時(shí)產(chǎn)生過(guò)硫酸鹽及其活化劑亞鐵離子的裝置和方法”、CN110902776A公開(kāi)了“一種原位電催化產(chǎn)生硫酸根自由基氧化污染物的方法”以及CN108503097A公開(kāi)了“一種有機(jī)物污染水的處理方法”。這些方法基于硫酸銨在陽(yáng)極表面可被電解的原理，將硫酸銨電解與電協(xié)同過(guò)硫酸鹽降解有機(jī)廢水耦合，以實(shí)現(xiàn)過(guò)硫酸鹽的產(chǎn)生及使用。