一种不加酸碱和铁盐、产泥少的电解-电芬顿絮凝复合体系制造技术

本发明专利技术属于水处理技术领域，公开了一种不加酸碱和铁盐、产泥量少的电解

【技术实现步骤摘要】
一种不加酸碱和铁盐、产泥少的电解
‑
电芬顿絮凝复合体系


[0001]本专利技术涉及水处理技术的应用领域，尤其涉及一种不加酸碱和铁盐、产泥少的电解
‑
电芬顿絮凝复合体系。

技术介绍

[0002]近年来，随着我国经济的快速发展，工业废水的排放量逐渐增大。主要包括制药行业废水、炼制及化工废水、印染废水、电镀废水等。工业废水大部分属于难生物降解废水，废水中含有多环芳烃、卤代烃、杂环类化合物等大分子有机物，这些有机污染物及其代谢产物不仅毒性高而且大多具有持久性和顽固性，其COD浓度较高，可生化性极差，一旦进入水体会在不断地积累和富集中对水环境造成严重的污染，最终危害人类的生命健康。对于难生物降解的有机废水，必须采取合理有效的水处理方法才能做到达标排放。
[0003]目前，国内外针对难降解有机废水的处理方法主要有萃取法、焚烧法、生物处理法和化学氧化法等。随着废水组成成分复杂性的增加，传统的物化和生化方法都难以满足对此类废水的处理，因而高级氧化技术得到了重视，高级氧化法可将难降解有机物直接矿化或通过氧化进行分解从而提高污染物的可生化性。常见的高级氧化技术主要包括光化学氧化法、臭氧氧化法、湿式氧化法、芬顿氧化技术、超声降解法和辐照法等。芬顿氧化技术可以产生氧化能力极强的羟基自由基(
·
OH)，且反应条件温和，是目前最具有应用前景的环境友好型水处理技术。
[0004]芬顿氧化技术1894年由英国科学家Fenton提出，将Fe
2+
和H2O2的体系命名为芬顿试剂，其原理是在酸性条件下，Fe
2+
和H2O2反应生成具有强氧化性的羟基自由基(
·
OH)，可以将难降解的有机污染物氧化分解。芬顿氧化技术具有反应设备简单，成本低，操作较为安全，且反应速度快等优点被广泛应用于工业有机废水的处理中。虽然芬顿氧化技术具有以上优势，但在应用中发现传统的芬顿氧化技术还存在以下缺点:(1)反应过程中需要投加铁盐，产生大量的铁泥，还增加溶液中的含盐量；(2)工艺要求反应pH值范围较窄，一般最佳反应pH值在3～4.5之间，大部分废水需要在反应前加入酸调节pH值，出水时需要加碱将其调至中性，此过程中会大量消耗酸碱试剂，增加水体含盐量；(3)由于Fe
2+
和H2O2在反应开始前一次性加入，导致反应初期的
·
OH大量快速产生,有机物的降解速率起初很快，然而随着反应的进行，一些竞争性反应消耗了大量
·
OH使得有机物的降解速率很快降低，同时一些中间产物也得不到彻底的降解。
[0005]通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：铁泥产量大，操作适宜pH范围窄，试剂消耗量大，易造成二次污染，经处理的废水含盐量增加，不利于后期废水的零排放处理和直接排放。
[0006]解决以上问题及缺陷的难度为：
[0007]目前科研工作者多采用异相芬顿法解决铁泥、pH问题以及二次污染等问题，即采用固体铁催化剂，在中性条件下进行芬顿氧化。虽然这种方法可以减少铁泥量，但由于传质限制，异相芬顿反应效率要低于均相芬顿反应效率，且异相芬顿催化剂易钝化；还有部分学
者采取添加螯合剂的方法解决pH问题，这样会引入其他的污染。解决此问题尚且较为困难。
[0008]解决以上问题及缺陷的意义为：
[0009]利用电解反应直接调节水体pH,避免了大量酸碱试剂的添加，利用铁阴极析出的亚铁离子代替铁盐的投加，且通过抑制铁离子析出以及强化Fe
3+
向Fe
2+
的还原，大大降低铁泥量。本体系经济环保，实现了无含盐试剂添加的绿色芬顿水处理工艺。

技术实现思路

[0010]针对现有技术存在的问题，本专利技术提供一种不加酸碱和铁盐、产泥量少的电化学
‑
电芬顿絮凝复合体系，该体系常温常压运行，易操作，只需加入少量化学药剂。可应用于常温、难降解高浓度有机废水的治理，效率高，铁泥产量少，周期短，低成本低消耗安全性能高。
[0011]体系主要由两个反应单元组成，其一是电解单元，其二是电芬顿絮凝反应单元。电解单元内有阴阳极室，用一张耐酸碱腐蚀、耐有机物污染的PTFE膜将电化学装置的阴阳极室完全隔开，待处理废水经过阳极室后部分污染物被氧化处理，同时水体pH可降低至3.0，该部分出水进入后续的电芬顿反应单元。电芬顿单元的阴极为铁片，通过给铁片施加一个负电位，抑制了铁离子的析出，同时可以加强三价铁向二价铁的转化，尽可能降低体系的铁泥量。铁片在酸性条件下会源源不断地产生Fe
2+
进入溶液，同时将H2O2连续缓慢地通入溶液，溶液会发生芬顿反应降解污染物。电解单元阴极室的碱性出水和电芬顿单元的出水同时进入酸碱中和池，将混合液的pH调至中性，驱动铁离子絮凝沉淀，进一步强化污染物的去除。最后将混合液通过石英砂过滤，最终实现铁离子的去除。反应的化学(离子)方程式为：
[0012]Fe+2H
+
→
Fe
2+
+H2ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
Fe
3+
+Fe
→
Fe
2+
[0013]Fe
3+
+e
‑
→
Fe
2+
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
Fe
2+
+H2O2→
Fe
3+
+
·
OH+OH
‑
[0014]Fe
3+
+H2O2→
Fe
2+
+HOO
·
+H
+
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
Fe
3+
+HOO
·
→
Fe
2+
+O2+H
+
[0015]H2O2+
·
OH
→
H2O+HOO
·
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
Fe
2+
+
·
OH
→
Fe
3+
+OH
‑
[0016]本专利技术是这样实现的，一种用于降解工业有机废水的复合装置，所述用于降解工业有机废水的复合装置设置有料液池；
[0017]料液池通过导管与第一泵体连接，第一泵体通过导管与第一流量计连接，第一流量计通过导管与电化学电解单元中的阳极室连接；
[0018]料液池通过导管与第二泵体连接，第二泵体通过导管与第二流量计连接，第二流量计通过导管与电化学电解单元中的阴极室连接。
[0019]进一步，所述第一流量计下端通过导管与第三泵体连接，第三泵体通过导管与电芬顿反应池连接。所述电芬顿反应池通过导管与第四泵体连接，第四泵体通过导管与酸碱中和池连接。
[0020]进一步，所述酸碱中和池通过导管与第五泵体连接，第五泵体通过本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种不加酸碱和铁盐、产泥量少的电解
‑
电芬顿絮凝复合技术体系，其特征在于，所述可用于降解工业有机废水的复合装置设置有：料液池；料液池通过导管与第一泵体连接，第一泵体通过导管与第一流量计连接，第一流量计通过导管与电化学电解单元中的阳极室连接；料液池通过导管与第二泵体连接，第二泵体通过导管与第二流量计连接，第二流量计通过导管与电化学电解单元中的阴极室连接。2.如权利要求1所述用于降解工业有机废水的复合装置，其特征在于，所述第一流量计下端通过导管与第三泵体连接，第三泵体通过导管与电芬顿反应池连接。3.如权利要求1所述用于降解工业有机废水的复合装置，其特征在于，所述电芬顿反应池通过导管与第四泵体连接，第四泵体通过导管与酸碱中和池连接。酸碱中和池通过导管与第五泵体连接，第五泵体通过导管与过滤装置连接。4.如权利要求1所述用于降解工业有机废水的复合装置，其特征在于，所述电解阴极室和阳极室通过导线与直流电源连接。电解单元阳极室设置有阳极，为石墨、钌铱电极、氧化铅、Ti4O7、BDD电极或Sb
‑
SnO2；电解单元阴极室内部设置有阴极，阴极为钛、不锈钢或石墨。5.如权利要求1所述用于降解工业有机废水的复合装置，其特征在于，所述电解单元阴阳极电极间距为1cm
‑
10cm，阳极、阴极之间内置PTFE微滤膜，PTFE膜的膜孔径为0.1um
‑
50um。6...

【专利技术属性】
技术研发人员：江波，徐灿程，石宁，郭晓彬，李一凡，刘奕捷，
申请(专利权)人：青岛理工大学，
类型：发明
国别省市：