[發明專利]一種臭氧耦合三維電催化氧化的廢水處理裝置和方法

在審

• 申請號: 202011283103.5
• 申請日: 2020-11-17
• 公開（公告）號: CN112321037A
• 公開（公告）日: 2021-02-05
• 發明（設計）人: 吳中虎;劉素靜;吳加同;范皓哲
• 申請（專利權）人: 連云港華禹環保科技有限公司
• 主分類號: C02F9/06
• 分類號: C02F9/06
• 代理公司: 連云港潤知專利代理事務所 32255
• 代理人: 嚴敏

本發明公開了一種臭氧耦合三維電催化氧化的廢水處理裝置和方法，包括反應塔，反應塔內裝有三維電催化裝置，三維電催化裝置所在的反應塔內腔構成了電解池，三維電催化裝置下方的反應塔內裝有臭氧催化裝置，臭氧催化裝置包括臭氧發生器和裝在反應塔內的臭氧催化劑層及曝氣裝置，臭氧催化劑層設在曝氣裝置的上方，曝氣裝置通過進氣管道與臭氧發生器連接。本發明將臭氧催化氧化和三維電催化耦合在一個氧化塔內，使得極難降解的廢水氧化更加充分，用充分利用了臭氧氧化后的氧氣，極大地提高了電催化效率，使廢水氧化更徹底，操作簡單，易于控制，占地少，又降低了制造成本和運行成本。

技術領域

本發明涉及一種工業水處理技術，特別涉及一種臭氧耦合三維電催化氧化的廢水處理裝置和方法。

背景技術

高級氧化水處理技術對難降解工業廢水有機污染物有出色的礦化效果，如臭氧氧化技術、電化學技術、光催化技術等，高級氧化水處理技術主要利用系統中產生的羥基自由基（? OH E⁰=2.8 eV vs SHE）、臭氧（O₃ E⁰=2.07 eV vs SHE）等強氧化劑將有機污染物氧化或礦化成無害物質。高級氧化水處理技術可以單獨使用，也可以耦合使用，還可以作為生化處理工程的預處理技術。

臭氧氧化技術降解有機污染物主要通過兩種途徑實現（1）偏酸性溶液中臭氧分子親電攻擊有機污染物直接氧化降解；（2）偏堿性溶液中臭氧分子發生自分解，產生羥基自由基（? OH），從而將有機污染物礦化。但是臭氧氧化具有一定的選擇性，中間產物多，氧化過程能耗高，臭氧出氣中含量更高的氧氣被完全浪費。

電化學水處理技術在電流作用下，電極表面發生氧化還原反應，其過程中產生強氧化性的自由基將有機物礦化，無需其他化學試劑，裝置簡單易操作，在對難降解有機物廢水方面得到了廣泛應用。但電化學技術也存在一些缺陷：（1）受電流和傳質限制，一定程度上制約了廢水的處理效率；（2）處理廢水的裝置相對規模較小，電極材料常常含有貴金屬，使用壽命有限，價格昂貴，提高了廢水處理成本。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是針對現有技術的不足，提供一種設計合理，用充分利用了臭氧氧化后的氧氣和殘留的臭氧，極大地提高了電催化效率，使廢水氧化更徹底的臭氧耦合三維電催化氧化的廢水處理裝置。

本發明所要解決的另一技術問題是針對現有技術的不足，提供一種采用上述廢水處理裝置的廢水處理方法。

為了實現上述目的，本發明采用了如下技術方案：

一種臭氧耦合三維電催化氧化的廢水處理裝置，其特點是，包括反應塔，反應塔下部設有進水口，反應塔上部設有排氣口和溢流口，反應塔內裝有三維電催化裝置，三維電催化裝置所在的反應塔內腔構成了電解池，三維電催化裝置下方的反應塔內裝有臭氧催化裝置，

所述臭氧催化裝置包括臭氧發生器和裝在反應塔內的臭氧催化劑層及曝氣裝置，臭氧催化劑層設在曝氣裝置的上方，曝氣裝置通過進氣管道與臭氧發生器連接。

本發明所要解決的技術問題還可以通過以下技術方案實現，所述三維電催化裝置包括設在反應塔內的電極和電化學催化劑層，電極插裝在電化學催化劑層內，所述電極設有兩個，一個為正極，一個為負極，每一極至少設有一塊電極板，同極的多塊電極板緊密排列，電極板總寬度為塔內徑的0.6一0.8倍，電極板長度比催化劑層高高岀10一15CM，電極板距塔中心為塔內徑的0.3一0.4倍距離。

本發明所要解決的技術問題還可以通過以下技術方案實現，所述反應塔內設有用于安放臭氧催化劑或電化學催化劑的塔板，塔板上方設有壓板，塔板、壓板及反應塔側壁之間構成了用于填充臭氧催化劑或電化學催化劑的空間，反應塔側壁上固定有支撐塔板或壓板的搭接塊。