一种臭氧、电化学和芬顿氧化耦合联用深度处理系统及其处理工艺技术方案

本发明专利技术公开了一种臭氧、电化学/芬顿氧化耦合联用深度处理系统及其处理工艺，该系统包括臭氧氧化单元和电化学/芬顿氧化单元，在臭氧氧化单元后端设置第一pH调节单元，第一pH调节单元与电化学/芬顿氧化单元相连接，在电化学/芬顿氧化单元后端设置第二pH调节单元；臭氧氧化单元与电化学/芬顿氧化单元相连接，将臭氧氧化尾气通入电化学/芬顿氧化单元；本发明专利技术处理后的废水COD达标排放，尾气中臭氧浓度小于1ppm，充分强化了有机物氧化去除效果，通过利用臭氧氧化尾气在电极反应中阴极发生还原反应生成过氧化氢，与加入的亚铁离子构成芬顿试剂，同时阳极发生有机物的氧化反应，实现了有机物的深度脱除，省去了目前工业上常用的尾气破坏装置，节省了装置投资，实现了废气资源化利用。

An ozone, electrochemical and Fenton oxidation coupled combined depth treatment system and its processing technology

The invention discloses an electrochemical oxidation, ozone / Fenton coupled with the depth of processing system and the processing technology, the system includes an ozone oxidation unit and electrochemical oxidation unit pH / Fenton, the first adjusting unit is arranged in the ozone oxidation unit is, first pH control unit and the electric chemical / Fenton oxidation unit connected in electrochemical / Fenton the oxidation unit is arranged at the rear end of second pH control unit; ozone oxidation unit and electrochemical / Fenton oxidation unit is connected to the ozone oxidation tail gas into the electrochemical oxidation unit / Fenton; COD of the wastewater treated by the invention reaches the emission standard, 1ppm is less than the concentration of ozone in the gas, fully enhanced oxidation of organic matter removal effect by cathodic reduction the reaction of hydrogen peroxide in the electrode reaction by ozone oxidation exhaust, Fenton reagent and ferrous ion added at the same time, Yang The oxidation reaction of organic matter is very rare, which realizes the deep removal of organic matter, and eliminates the commonly used tail gas failure device in industry at present, which saves the investment of the device and realizes the resource utilization of waste gas.

【技术实现步骤摘要】
一种臭氧、电化学和芬顿氧化耦合联用深度处理系统及其处理工艺
本专利技术涉及工业废水深度处理领域，特别是涉及一种臭氧、电化学和芬顿氧化耦合联用深度处理系统及其处理工艺。
技术介绍
工业废水生物处理后，剩余有机物通常难以生物降解。通常这些有机物具有致癌、致畸和致突变的“三致”作用，危害极大，必须予以深度脱除。对于这些低浓度的难降解有机物主要采用高级氧化技术脱除，在众多高级氧化技术中，光催化、湿式催化氧化、电催化和超声氧化等技术处理成本较高，目前主要局限在实验室研究阶段。目前工业上应用较为广泛的高级氧化技术是芬顿氧化和臭氧氧化相关的高级氧化技术。单纯的臭氧氧化具有选择性，对一些不饱和有机物和芳香化合物的处理效果好，但是难以将有机物完全矿化，同时对一些小分子脂肪酸等有机物处理效果较差；芬顿氧化技术加入的过氧化氢成本较高且双氧水储运危险性高。臭氧氧化一般采用氧气源可获得更高的臭氧浓度，由于臭氧难以完全反应，处理后尾气仍有一定浓度的臭氧，如果直接排入大气，会造成大气污染，工业上一般采用尾气破坏方式进行处理，一方面处理成本较高，另一方面浪费了氧气和臭氧资源。因此，综合上述问题，专利技术人潜心研究开发了一种将臭氧、电化学和芬顿氧化耦合联用的深度处理系统及其处理工艺，该工艺有效地利用了臭氧氧化尾气，实现了强化有机物氧化去除效果，省去了目前工业上常用的尾气破坏装置，节省了装置投资，实现了废气资源化利用。
技术实现思路
针对上述技术问题，本专利技术提供了一种臭氧、电化学和芬顿氧化耦合联用深度处理系统及其处理工艺，该工艺充分利用臭氧氧化尾气，实现有机物深度氧化去除的同时尾气净化后排放浓度小于1ppm，节约装置投资，降低成本，实现了废气的资源化利用。为了解决上述问题，本专利技术采用以下技术方案：一种臭氧、电化学和芬顿氧化耦合联用深度处理系统，它包括臭氧氧化单元和电化学/芬顿氧化单元，在所述臭氧氧化单元后端设置第一pH调节单元，所述第一pH调节单元与电化学/芬顿氧化单元相连接，在所述电化学/芬顿氧化单元后端设置第二pH调节单元。所述臭氧氧化单元与电化学/芬顿氧化单元相连接，将臭氧氧化尾气通入电化学/芬顿氧化单元。一种利用上述所述臭氧、电化学和芬顿氧化耦合联用深度处理系统的处理工艺，其特征在于，废水先进行臭氧氧化反应，出水经第一pH调节单元调节pH、投加硫酸亚铁溶液后进入电化学/芬顿氧化单元进行深度降解，出水经第二pH调节单元调节pH形成絮凝沉淀后COD达标排放。废水经臭氧氧化反应后的尾气进入电化学/芬顿氧化单元在阴极被还原为过氧化氢，从而与亚铁离子形成芬顿试剂，所述芬顿试剂再和阳极发生氧化反应对废水进行深度降解，尾气得到净化后排放。电化学/芬顿氧化单元出水进入第二pH调节单元，投加碱液进行pH调节，形成絮凝沉淀后出水COD达标。所述臭氧氧化停留时间为10-30min，臭氧投加量为50-400mg/L；优选地，臭氧投加量为150mg/L。第一pH调节单元将废水pH调节至3-5，硫酸亚铁投加量为100-500mg/L；优选地，硫酸亚铁投加量为300mg/L。电化学/芬顿氧化单元控制电压为2-7V，所述阳极为钛基二氧化钌或钛基二氧化钛；所述阴极由活性炭纤维、石墨毡、碳纳米管和聚四氟乙烯乳液粘合压制而成的粉末电极。第二pH调节单元投加碱液为氢氧化钠溶液，形成絮凝沉淀后得到的污泥处理。臭氧氧化单元尾气经电化学/芬顿氧化单元处理后排放尾气中臭氧浓度小于1ppm。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：1、本专利技术公开了一种臭氧、电化学和芬顿氧化耦合联用深度处理系统及其处理工艺；2、本专利技术充分利用臭氧氧化尾气，使其在电极反应中阴极发生还原反应生成过氧化氢，与加入的亚铁离子构成芬顿试剂，同时阳极发生有机物的氧化反应，实现了强化有机物氧化去除效果；3、本专利技术工艺系统省去了目前工业上常用的尾气破坏装置，节省了装置投资，降低成本的同时实现了废气资源化利用;4、通过本系统处理后的尾气中臭氧臭氧浓度小于1ppm。附图说明图1是本专利技术臭氧、电化学和芬顿氧化耦合联用深度处理系统流程图。其中：1-臭氧氧化单元；2-电化学/芬顿氧化单元；3-第一pH调节单元；4-第二pH调节单元。具体实施方式下面结合附图和实施例来进一步说明本专利技术的技术方案。如图1所示，一种臭氧、电化学和芬顿氧化耦合联用深度处理系统，它包括臭氧氧化单元1和电化学/芬顿氧化单元2，在臭氧氧化单元1后端设置第一pH调节单元3，第一pH调节单元3与电化学/芬顿氧化单元2相连接，在电化学/芬顿氧化单元2后端设置第二pH调节单元4，臭氧氧化单元1与电化学/芬顿氧化单元2直接相连接，以便将臭氧氧化尾气通入电化学/芬顿氧化单元2。在这个系统的基础上对工业废水进行处理，先将废水进行臭氧氧化反应1，出水进入第一pH调节单元3，可以投加硫酸溶液，使pH调节至pH=3-5，再投加硫酸亚铁溶液，硫酸亚铁投加量为100-500mg/L，如100mg/L、150mg/L、200mg/L、220mg/L、250mg/L、280mg/L、300mg/L、350mg/L、400mg/L、420mg/L、450mg/L、480mg/L、500mg/L；优选地，硫酸亚铁投加量为300mg/L。混合后的废水进入电化学/芬顿氧化单元2，此时废水经臭氧氧化反应后产生的尾气也同时进入电化学/芬顿氧化单元2，电化学/芬顿氧化单元2控制电压为2-7V，臭氧尾气中的臭氧和氧气在阴极被还原为过氧化氢，从而与亚铁离子形成芬顿试剂，产生芬顿试剂再和阳极发生氧化反应对废水进行深度降解，尾气得到净化后排放。电化学/芬顿氧化单元2出水进入第二pH调节单元4，投加碱液进行pH调节，形成絮凝沉淀后出水COD达标。根据实际需要，臭氧氧化停留时间可为10-30min，如10min、12min、13min、15min、18min、20min、25min、28min、30min等。臭氧投加量为50-400mg/L，如50mg/L、60mg/L、80mg/L、100mg/L、150mg/L、200mg/L、220mg/L、250mg/L、300mg/L、350mg/L、380mg/L、400mg/L等；优选地，臭氧投加量为150mg/L。电化学/芬顿氧化单元2中的阳极可为钛基二氧化钌或钛基二氧化钛；阴极可由活性炭纤维、石墨毡、碳纳米管和聚四氟乙烯乳液粘合压制而成的粉末电极。第二pH调节单元4投加碱液为氢氧化钠溶液，形成絮凝沉淀后得到的污泥处理。经本系统处理后的臭氧氧化单元1尾气排放尾气中臭氧浓度小于1ppm。实施例1某煤化工厂生化处理后的废水COD为300mg/L,首先进入臭氧氧化单元，停留时间为15min，臭氧投加量为200mg/L，经臭氧氧化后废水进入pH调整单元，调节pH至3，硫酸亚铁添加量为300mg/L，然后进入电化学/芬顿氧化单元，阳极采用钛基二氧化钛板，阴极采用石墨毡，控制电解电压为4V，出水进入pH调整单元，调节pH至7-8絮凝沉淀，最后得到出水COD50-100mg/L,电化学/芬顿氧化单元排放尾气中臭氧浓度小于1ppm。实施例2某焦化厂生化处理后的废水COD为200mg/L,首先进入臭氧氧化单元，停留时间为15min，臭氧投加量为150mg/L，经臭氧氧化后废本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种臭氧、电化学和芬顿氧化耦合联用深度处理系统，其特征在于，它包括臭氧氧化单元和电化学/芬顿氧化单元，在所述臭氧氧化单元后端设置第一pH调节单元，所述第一pH调节单元与电化学/芬顿氧化单元相连接，在所述电化学/芬顿氧化单元后端设置第二pH调节单元。

【技术特征摘要】
1.一种臭氧、电化学和芬顿氧化耦合联用深度处理系统，其特征在于，它包括臭氧氧化单元和电化学/芬顿氧化单元，在所述臭氧氧化单元后端设置第一pH调节单元，所述第一pH调节单元与电化学/芬顿氧化单元相连接，在所述电化学/芬顿氧化单元后端设置第二pH调节单元。2.如权利要求1所述的处理系统，其特征在于，所述臭氧氧化单元与电化学/芬顿氧化单元相连接，将臭氧氧化尾气通入电化学/芬顿氧化单元。3.一种利用上述1或2所述臭氧、电化学和芬顿氧化耦合联用深度处理系统的处理工艺，其特征在于，废水先进行臭氧氧化反应，出水经第一pH调节单元调节pH、投加硫酸亚铁溶液后进入电化学/芬顿氧化单元进行深度降解，出水经第二pH调节单元调节pH形成絮凝沉淀后COD达标排放。4.如权利要求3所述的处理工艺，其特征在于，废水经臭氧氧化反应后的尾气进入电化学/芬顿氧化单元在阴极被还原为过氧化氢，从而与亚铁离子形成芬顿试剂，所述芬顿试剂再和阳极发生氧化反应对废水进行深度降解，尾气得到净化后排放。5.如权利要求4所述的处...

【专利技术属性】
技术研发人员：李海波，王靖宇，
申请(专利权)人：北京中科康仑环境科技研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11