一種廢水處理裝置及通過該裝置處理廢水的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種廢水處理裝置，特別設(shè)及一種用于處理高濃高鹽廢水的臭氧-Ξ 維電極聯(lián)用廢水處理裝置，本發(fā)明還設(shè)及通過該廢水處理裝置處理高濃高鹽廢水的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 農(nóng)藥廢水作為典型的高濃有機(jī)工業(yè)廢水，具有有機(jī)污染物濃度高、可生化性差、成 分復(fù)雜、難降解物質(zhì)多、無機(jī)鹽濃度高等特點(diǎn)，不適用于采用傳統(tǒng)的物化和生物處理方法進(jìn) 行處理。采用適當(dāng)?shù)念A(yù)處理手段提高農(nóng)藥廢水的可生化性，降低毒性是農(nóng)藥廢水處理的關(guān) 鍵。高級(jí)氧化法反應(yīng)快速，是一種綠色處理技術(shù)，因而與現(xiàn)有技術(shù)相比，在農(nóng)藥廢水預(yù)處理 方面具有較大優(yōu)勢。
[000引高級(jí)氧化法的原理是在水中產(chǎn)生徑基自由基，該徑基自由基·0H氧化還原電位 高，可達(dá)2. 8V，具有可W與有機(jī)物快速反應(yīng)，氧化選擇性小，適用范圍廣，能夠氧化一系列含 一個(gè)或多個(gè)雙鍵的有機(jī)物的優(yōu)點(diǎn)。盡管高級(jí)氧化過程能氧化難降解有機(jī)物，但其復(fù)雜的處 理工藝、較高的化學(xué)消耗和處理成本阻礙了其大規(guī)模應(yīng)用。
[0004] 電化學(xué)氧化法是指通過陽極反應(yīng)直接降解有機(jī)物或利用電極表面產(chǎn)生的強(qiáng)氧化 劑如徑基自由基、&〇2等使有機(jī)物降解的方法。與常規(guī)的二維電極相比，Ξ維電極通過向主 電極板間裝填粒子電極并使其表面帶電，可提高電流效率，具有占地面積小、處理能力強(qiáng)等 優(yōu)勢。臭氧作為一種強(qiáng)氧化劑可直接將有機(jī)物氧化分解，但其與有機(jī)物的反應(yīng)具有較強(qiáng)的 選擇性，往往只能使廢水中大分子有機(jī)物轉(zhuǎn)變?yōu)樾》肿佑袡C(jī)物，產(chǎn)生徑基自由基的效率也 較低。

【發(fā)明內(nèi)容】
陽0化]鑒于W上所述，本發(fā)明提出將臭氧與Ξ維電極聯(lián)用，既可提高溶液中臭氧的溶解 度與分解速率，同時(shí)也能夠提高電化學(xué)反應(yīng)器中徑基自由基的產(chǎn)率，從而實(shí)現(xiàn)更加理想的 廢水處理效果。
[0006] 本發(fā)明的技術(shù)原理如下：
[0007] 臭氧-Ξ維電極聯(lián)用工藝是一種重要的高級(jí)氧化方法，臭氧和電化學(xué)的協(xié)同作用 可使具有極強(qiáng)氧化作用的徑基自由基產(chǎn)率有較大提高，部分有機(jī)物也可在陽極直接氧化。 從反應(yīng)機(jī)理角度分析，首先臭氧化空氣中的氧氣在陰極產(chǎn)生&化，與臭氧作用產(chǎn)生徑基自由 基而使臭氧分解，反應(yīng)如下：
[0008] 〇2+H2〇+2e -冊2 +0H
[0009] H02 +&0 - H2O2+OH
[0010] 〇3+冊2 - · 0H+0 2 +〇2
[0011] 徑基自由基可與有機(jī)物發(fā)生如下反應(yīng)： W12] RH+· 0H一&0+· R 陽01引· 0H+RH一· RH++0H
[0014] 可見，臭氧與電化學(xué)氧化具有明顯的協(xié)同作用，可促進(jìn)徑基自由基的生成，另外， 反應(yīng)過程中的pH、電流密度等也是影響有機(jī)污染物去除效果的因素。
[0015]具體地，本發(fā)明根據(jù)上述反應(yīng)原理，通過W下技術(shù)手段，實(shí)現(xiàn)了本發(fā)明：
[0016] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，如圖1所示，提供了一種廢水處理裝置，其包括臭氧 發(fā)生器、Ξ維電極反應(yīng)器和穩(wěn)壓電源，其中，所述Ξ維電極反應(yīng)器優(yōu)選為正方體，容積1.化， 其內(nèi)設(shè)有臭氧布?xì)獾淄?，在所述臭氧布?xì)獾淄邢路皆O(shè)有臭氧曝氣頭，其上方設(shè)有粒子電極、 主電極，其中主電極為陽極、主電極為陰極，在所述Ξ維電極反應(yīng)器2的腔體壁上貫通設(shè)置 有廢液進(jìn)料口和取樣口。
[0017] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，提供了一種廢水處理裝置，臭氧發(fā)生器1與Ξ維電極 反應(yīng)器2之間W橡膠軟管連接，由于臭氧的密度大于空氣，因此臭氧發(fā)生器1與所述橡膠軟 管的接口位置優(yōu)選地在臭氧發(fā)生器下部，其所產(chǎn)生的臭氧經(jīng)由該橡膠軟管輸送至臭氧曝氣 頭，所述Ξ維電極反應(yīng)器2與所述穩(wěn)壓電源之間W導(dǎo)線連接，本發(fā)明的污水處理裝置拆裝 方便，占地面積小。
[0018] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，提供了一種廢水處理裝置，進(jìn)一步，Ξ維電極反應(yīng)器2 腔體壁是由工程塑料制造的。
[0019] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，提供了一種廢水處理裝置，進(jìn)一步，Ξ維電極反應(yīng)器2 中的主電極包含陽電極和陰電極，其中陽電極為鐵基氧化銀陽極，陰電極為石墨陰極。所述 電極均具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性、電化學(xué)穩(wěn)定性、導(dǎo)電性、機(jī)械性能，且價(jià)格便宜。
[0020] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，提供了一種廢水處理裝置，進(jìn)一步，Ξ維電極反應(yīng)器中 粒子電極的填料為活性炭，其化學(xué)穩(wěn)定性好，可耐強(qiáng)酸和強(qiáng)堿，能經(jīng)受水浸、高溫，比重小于 水。
[0021] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，提供了一種廢水處理裝置，進(jìn)一步，導(dǎo)線為銅質(zhì)導(dǎo)線。
[0022] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，提供了一種廢水處理方法，其采用如上所述的裝置， 并具體包括下列步驟：
[0023] a)廢水經(jīng)Ξ維電極反應(yīng)器2的廢液進(jìn)料口 6流入，至浸沒主電極，優(yōu)選地，處理容 量為1L;
[0024] b)由臭氧發(fā)生器制得的臭氧化空氣經(jīng)臭氧曝氣頭在陰極部均勻曝氣；
[00巧]C)接通穩(wěn)壓電源，調(diào)節(jié)電流至處理所需。
[0026] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，提供了一種廢水處理方法，進(jìn)一步，Ξ維電極反應(yīng)器內(nèi) 所處理的污水為高濃高鹽廢水，其抑范圍是9~12,TDS含量范圍是5~15g/L。
[0027] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，提供了一種廢水處理方法，進(jìn)一步，臭氧產(chǎn)生量被設(shè)置 為10~30ml/min，若臭氧產(chǎn)生量超過30ml/min，導(dǎo)致成本上升，且不能得到充分利用，造成 成本上升，但臭氧產(chǎn)生量低于lOml/min，導(dǎo)致處理速度下降且效果不佳，因此，臭氧產(chǎn)生量 優(yōu)選設(shè)置為25ml/min;極板間距為2~5cm，主電極極板面積為80~120cm2,面積小于80cm2 則處理速度慢，但若高于120cm2則處理效果不佳，因此主電極極板面積優(yōu)選為100cm2;粒子 填料電極量為40~60g，低于40g則處理效果不佳，高于60g不僅成本提高，而且處理速度 降低，優(yōu)選地，粒子電極填料量為50g;電流密度為30~45mA/cm2,反應(yīng)接觸時(shí)間為1~化。
[0028] 本發(fā)明所提供的處理技術(shù)與單獨(dú)電化學(xué)氧化相比，廢水COD(化學(xué)需氧量）降解率 高，可生化性明顯提高，臭氧與電化學(xué)氧化之間實(shí)現(xiàn)了明顯的協(xié)同效應(yīng)。
[0029] 通過在Ξ維電極反應(yīng)器中陰極部曝臭氧化空氣，使活性炭顆粒處于流動(dòng)、分散態(tài)， 在高梯度電場下感應(yīng)形成復(fù)極化粒子電極，同時(shí)可增加在溶液中的傳質(zhì)。
[0030] 本發(fā)明的處理工藝在處理過程中無需使用化學(xué)藥品和電解質(zhì)、后期處理簡單、占 地面積小、處理能力強(qiáng)且管理方便，便于規(guī)模擴(kuò)大。
[0031] 本發(fā)明使用的電化學(xué)反應(yīng)器中電極的面體比大幅增加，具有較高電流效率和單位 時(shí)間處理效率。
[0032] 本發(fā)明所提供的處理方法特別適用于處理鹽和COD含量高的農(nóng)藥廢水處理，既可 作為預(yù)處理技術(shù)，也可作為深度處理技術(shù)。
【附圖說明】
[0033] 圖1為本發(fā)明的廢水處理裝置示意圖
[0034] 圖2為單獨(dú)電化學(xué)氧化和本發(fā)明的臭氧-電化學(xué)聯(lián)用處理化學(xué)污水（主要為氯乙 酸甲醋，約占廢水中有機(jī)組分的70質(zhì)量％ )的COD降解率對比的曲線圖。
[0035] 圖3為單獨(dú)電化學(xué)氧化和本發(fā)明的臭氧-電化學(xué)聯(lián)用處理化學(xué)廢水（主要含 N，N-二甲基甲酯胺，約占廢水中有機(jī)組分的60~70質(zhì)量％ )的COD降解率的對比的曲線 圖。
[0036] 圖4為單獨(dú)電化學(xué)氧化和本發(fā)明的臭氧-電化學(xué)聯(lián)用處理化學(xué)廢水（主要含苯 酪，約占廢水中有機(jī)組分的65質(zhì)量％ )的COD降解率對比的曲線圖。
[0037] 附圖標(biāo)記說明
[0038] 1臭氧發(fā)生器
[0039] 2S維電極反應(yīng)器
[0040] 3陰極 陽04U 4陽