一种用于难降解有机废水处理的高级氧化耦合装置及工艺制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种用于难降解有机废水处理的高级氧化耦合装置及工艺，该装置主体包括臭氧氧化-多维电催化/微电解区和臭氧氧化-微电解/Fenton区、混凝区和斜板沉淀区；臭氧氧化-多维电催化/微电解区包括上部的多维电催化/微电解区及其下部的臭氧氧化区；臭氧氧化-微电解/Fenton区包括上部的微电解/Fenton区及其下部的臭氧氧化区；该装置将四级高级氧化体系完美结合，使电催化氧化、臭氧氧化、Fenton氧化及微电解反应在功能上进行相互耦合，将难降解有机物进行多级氧化，实现难降解有机物的彻底氧化裂解；通过该装置处理难降解有机废水时，提高了·OH的产量和产生速率，加速了液相传递过程，提升了装置的整体电流效率，节省了运行费用，并且实现了工艺单元的灵活调控，可处理各类难降解有机废水。

【技术实现步骤摘要】
一种用于难降解有机废水处理的高级氧化耦合装置及工艺
本专利技术涉及一种利用高级氧化耦合技术处理难降解有机废水的装置及工艺,属于废水处理

技术介绍
随着我国工业的快速发展，人工合成的有机物种类与数量与日俱增，产生了大量难降解有机废水。这些废水中所含的难降解有机物一般不能被微生物降解，或需要较长时间才能被降解，一旦进入环境中，容易通过食物链在生物体内富集，并对生物体造成致癌、致畸、致突变等一系列危害。目前，处理废水中难降解有机污染物最有效的方法是高级氧化技术，常用的高级氧化技术主要有电催化氧化、臭氧氧化、Fenton氧化等。电催化氧化技术在通电条件下，通过电极表面催化剂作用，将氧气还原为H2O2、·OH等强氧化性物质，进而将难降解的大分子有机物完全矿化或分解成易降解的小分子物质。利用电催化氧化技术处理难降解有机废水，对污染物降解能力强，反应条件易控制，但受传质限制大，电流效率低，电能消耗一般偏高。臭氧氧化技术利用臭氧的强氧化性破坏难降解有机物分子中特定化学键，通过将其氧化为小分子物质从而达到去除污染物的目的。在有催化剂存在的条件下，臭氧还可被分解成·OH，间接氧化难降解有机污染物。臭氧氧化技术所需设备占地小，容易实现自动化控制，但耗电量大，不适合处理大流量废水。Fenton氧化技术向反应体系中投加H2O2和Fe2+，在Fe2+的催化作用下，H2O2被分解形成·OH，并引发一系列自由基链反应，从而快速氧化难降解有机污染物。在Fenton氧化体系中，Fe3+又可通过与H2O2反应而再生形成Fe2+，从而可实现Fenton反应的持续进行。Fenton氧化技术所需设备简单、反应条件温和，但需投加化学药剂，成本较高。现有的高级氧化技术都具有一定的缺陷。目前，通过一定的设计方案，将各类技术组合应用，用以提高难降解有机废水处理效率，已成为污水处理
技术人员研究的热点，也是污水处理技术以后发展的方向。中国专利(公开号CN101955280A)公开了一种复合电化学处理工艺，其电催化产H2O2反应和微电解产Fe2+反应分别在不同的反应器中，电Fenton反应协同效果不佳。中国专利(公开号CN102557198A)公开了一种多维电催化反应器，该反应器传质效果不佳，易产生浓差极化。中国专利(公开号CN102180558A)公开了一种复合高级氧化处理工艺，其电化学反应区主要为微电解反应，Fe2+直接与臭氧反应生成·OH，反应速率远低于Fenton反应体系。中国专利(公开号CN102674634A)公开了一种煤化工废水处理工艺，其H2O2主要通过电催化还原空气中的O2形成，反应速率慢，形成的H2O2量少，且将电Fenton微电解催化反应置于多维电催化反应前，使废水处理时间延长。已有的高级氧化组合工艺，虽然可在一定程度上提升对难降解有机废水的处理效率，但仍然存在协同效果不佳、传质受限制、自由基产生速率慢、电流效率低、缺乏灵活性等问题，并未形成对各单一高级氧化技术的高效耦合，限制了工业推广应用。
技术实现思路
针对现有的高级氧化组合工艺在技术上存在的不足，本专利技术的目的是在于提供一种能同时高效耦合电催化氧化、臭氧氧化、Fenton氧化及微电解处理技术对难降解有机废水进行净化处理的装置，该装置能有效提升电化学处理难降解有机废水的电流效率，降低运行成本，提高对难降解废水的处理效果。本专利技术的另一个目的是在于提供一种操作简单、能耗低、处理效率高的难降解有机废水处理方法。为了解决上述技术问题：本专利技术提供了一种用于难降解有机废水处理的高级氧化耦合装置，一种用于难降解有机废水处理的高级氧化耦合装置，包括废水处理装置1、高频脉冲电源18、臭氧发生器16、空气泵19和药剂储罐，所述的废水处理装置内从废水入口端至废水出口端依次设有调节池2、臭氧氧化-多维电催化/微电解区、臭氧氧化-微电解/Fenton区、混凝区6和斜板沉淀区7；所述的臭氧氧化-多维电催化/微电解区包括上部的多维电催化/微电解区4及其下部的第一臭氧氧化区3-1；所述的臭氧氧化-微电解/Fenton区包括上部的微电解/Fenton区5及其下部的第二臭氧氧化区3-2；所述的臭氧氧化-多维电催化/微电解区和臭氧氧化-微电解/Fenton区之间通过设置隔板电极10隔断，隔板电极10的顶部设有可连通多维电催化/微电解区4和微电解/Fenton区5的液体通道；所述的多维电催化/微电解区4内部设有多组与隔板电极10平行的活性电极板，多维电催化/微电解区4内部的活性电极板与活性电极板及隔板电极10之间填充有电催化颗粒11和微电解颗粒12的混合物；所述的微电解/Fenton区5内靠近混凝区6的一端设有与隔板电极10平行的活性电极板，隔板电极10与微电解/Fenton区5内部的活性电极板之间填充有微电解颗粒12；所述的多维电催化/微电解区4与第一臭氧氧化区3-1之间及微电解/Fenton区5与第二臭氧氧化区3-2之间分别设有布水板14-1和布水板14-2。本专利技术提供的高级氧化耦合装置还包括以下优选方案：优选的方案，多维电催化/微电解区4内的活性电极板通过多维电催化/微电解区4内侧壁设置的插槽固定，活性电极板的底部与布水板14-1接触。多维电催化/微电解区4内侧壁设有多组插槽，活性电极板可以插入不同的插槽来调节位置及调节活性电极板与活性电极板之间的距离。优选的方案，微电解/Fenton区5内的活性电极板通过微电解/Fenton区5内侧壁设置的插槽固定，活性电极板的底部与布水板14-2接触。微电解/Fenton区5靠近混凝区6的一端设有一组插槽。一组插槽可以固定一块活性电极板。优选的方案，多维电催化/微电解区4和微电解/Fenton区5内的活性电极板的顶部高度均低于隔板电极10顶部的液体通道3～15cm。活性电极板的底部与布水板14-1或布水板14-2接触。较优选的方案，多维电催化/微电解区4内部的活性电极板包括相间交替设置的多组活性阳极板8和活性阴极板9。活性阳极板8和活性阴极板9的设置依据隔板电极10而定，隔板电极10设置为阳极时，最靠近隔板电极10的活性电极板设置为活性阴极板9，隔板电极10设置为阴极时，最靠近隔板电极10的活性电极板设置为活性阳极板8。较优选的方案，活性阳极板8和活性阴极板9之间的间距可在3cm～20cm范围内任意调控。通过调节活性阳极板8和活性阴极板9之间的间距以实现提高电流效率。较优选的方案，微电解/Fenton区5内的活性电极板与隔板电极10对应设置，隔板电极10为阳极时，活性电极板设置为活性阴极板9，隔板电极10为阴极时，活性电极板设置为活性阳极板8。进一步优选的方案，活性阳极板8厚度为3～10cm。进一步优选的方案，活性阳极板8为表面涂覆有TiO2、IrO2、YiO2或SbO2的钛板。进一步优选的方案，活性阴极板9厚度为3～10cm。进一步优选的方案，活性阴极板9为纯度不低于99.9％的石墨板。进一步优选的方案，隔板电极10为石墨材料的阴极，或者为表面涂覆有TiO2、IrO2、YiO2或SbO2的金属钛阳极。隔板电极10厚度为3～10cm。优选的方案，多维电催化/微电解区4内部填充的电催化颗粒11和微电解颗粒12的混合物中电催化颗粒11和微电解颗粒12的质量比为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于难降解有机废水处理的高级氧化耦合装置，包括废水处理装置(1)、高频脉冲电源(18)、臭氧发生器(16)、空气泵(19)和药剂储罐，其特征在于，所述的废水处理装置(1)内从废水入口端至废水出口端依次设有调节池(2)、臭氧氧化‑多维电催化/微电解区、臭氧氧化‑微电解/Fenton区、混凝区(6)和斜板沉淀区(7)；所述的臭氧氧化‑多维电催化/微电解区包括上部的多维电催化/微电解区(4)及其下部的第一臭氧氧化区(3‑1)；所述的臭氧氧化‑微电解/Fenton区包括上部的微电解/Fenton区(5)及其下部的第二臭氧氧化区(3‑2)；所述的臭氧氧化‑多维电催化/微电解区和臭氧氧化‑微电解/Fenton区之间通过设置隔板电极(10)隔断，隔板电极(10)的顶部设有可连通多维电催化/微电解区(4)和微电解/Fenton区(5)的液体通道；所述的多维电催化/微电解区(4)内部设有多组与隔板电极(10)平行的活性电极板，多维电催化/微电解区(4)内部的活性电极板与活性电极板及隔板电极(10)之间填充有电催化颗粒(11)和微电解颗粒(12)的混合物；所述的微电解/Fenton区(5)内靠近混凝区(6)的一端设有与隔板电极(10)平行的活性电极板，隔板电极(10)与微电解/Fenton区(5)内部的活性电极板之间填充有微电解颗粒(12)；所述的多维电催化/微电解区(4)与第一臭氧氧化区(3‑1)之间及微电解/Fenton区(5)与第二臭氧氧化区(3‑2)之间分别设有布水板(14‑1)和布水板(14‑2)。...

【技术特征摘要】
1.一种用于难降解有机废水处理的高级氧化耦合装置，包括废水处理装置(1)、高频脉冲电源(18)、臭氧发生器(16)、空气泵(19)和药剂储罐，其特征在于，所述的废水处理装置(1)内从废水入口端至废水出口端依次设有调节池(2)、臭氧氧化-多维电催化/微电解区、臭氧氧化-微电解/Fenton区、混凝区(6)和斜板沉淀区(7)；所述的臭氧氧化-多维电催化/微电解区包括上部的多维电催化/微电解区(4)及其下部的第一臭氧氧化区(3-1)；所述的臭氧氧化-微电解/Fenton区包括上部的微电解/Fenton区(5)及其下部的第二臭氧氧化区(3-2)；所述的臭氧氧化-多维电催化/微电解区和臭氧氧化-微电解/Fenton区之间通过设置隔板电极(10)隔断，隔板电极(10)的顶部设有可连通多维电催化/微电解区(4)和微电解/Fenton区(5)的液体通道；所述的多维电催化/微电解区(4)内部设有多组与隔板电极(10)平行的活性电极板，多维电催化/微电解区(4)内部的活性电极板与活性电极板及隔板电极(10)之间填充有电催化颗粒(11)和微电解颗粒(12)的混合物；所述的微电解/Fenton区(5)内靠近混凝区(6)的一端设有与隔板电极(10)平行的活性电极板，隔板电极(10)与微电解/Fenton区(5)内部的活性电极板之间填充有微电解颗粒(12)；所述的多维电催化/微电解区(4)与第一臭氧氧化区(3-1)之间及微电解/Fenton区(5)与第二臭氧氧化区(3-2)之间分别设有布水板(14-1)和布水板(14-2)。2.根据权利要求1所述的用于难降解有机废水处理的高级氧化耦合装置，其特征在于，多维电催化/微电解区(4)内的活性电极板通过多维电催化/微电解区(4)内侧壁设置的插槽固定，活性电极板的底部与布水板(14-1)接触；微电解/Fenton区(5)内的活性电极板通过微电解/Fenton区(5)内侧壁设置的插槽固定，活性电极板的底部与布水板(14-2)接触，多维电催化/微电解区(4)和微电解/Fenton区(5)内的活性电极板的顶部高度均低于隔板电极(10)顶部的液体通道3～15cm。3.根据权利要求2所述的用于难降解有机废水处理的高级氧化耦合装置，其特征在于，所述的多维电催化/微电解区(4)内部的活性电极板包括相间交替设置的多组活性阳极板(8)和活性阴极板(9)，活性阳极板(8)和活性阴极板(9)之间的间距可在3cm～20cm范围内任意调控；所述的微电解/Fenton区(5)内的活性电极板与隔板电极(10)对应设置，隔板电极(10)为阳极时，活性电极板设置为活性阴极板(9)，隔板电极(10)为阴极时，活性电极板设置为活性阳极板(8)。4.根据权利要求3所述的用于难降解有机废水处理的高级氧化耦合装置，其特征在于，所述的活性阳极板(8)厚度为3～10cm，活性阳极板(8)为表面涂覆有TiO2、IrO2、YiO2或SbO2的钛板；所述的活性阴极板(9)厚度为3～10cm，活性阴极板(9)为纯度不低于99.9％的石墨板。5.根据权利要求1所述的用于难降解有机废水处理的高级氧化耦合装置，其特征在于。所述的多维电催化/微电解区(4)内部填充的电催化颗粒(11)和微电解颗粒(12)的混合物中电催化颗粒(11)和微电解颗粒(12)的质量比为1:1～3:1。6.根据权利要求5所述的用于难降解有机废水处理的高级氧化耦合装置，其特征在于，所述的电催化颗粒(11)由TiO2颗粒、活性炭颗粒及陶瓷颗粒构成，电催化颗粒(11)粒径为5～10mm；所述的微电解颗粒(12)由铁和炭通过高温烧结而成，微电解颗粒(12)粒径为5～30mm。7.根据权利要求1所述的用于难降解有机废...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘鼎，江海，王丽娟，
申请(专利权)人：凯天环保科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43