CN102992455A - 一种处理难生物降解废水的新型三维电极装置 - Google Patents

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Abstract

一种处理难生物降解废水的新型三维电极装置，包括置于反应器中阴阳相间的电化学催化氧化阴极电极板和电化学催化氧化阳极电极板，还包括置于反应器底部的微孔爆气板以及三维电极的铁碳微电解填料；废水进入装置后依次进过各级电极板的通孔而流出，同时通过反应器底部的微孔爆气板上的微孔进行微小气泡的曝气；本发明电极装置能够高效催化氧化分解去除农药废水、印染废水、制药废水中的主要有害污染源，实现难生物降解废水的完全降解或生成无害或可降解的低级有机物的废水；该装置运行高效，易于安装，占地面积小，单级出水可使得难生物降解废水的COD、TOC、色度去除率高，且能够完全降解水中有毒污染物，出水水质稳定。

Description

一种处理难生物降解废水的新型三维电极装置
技术领域
本发明属于难生物降解有机废水治理技术领域，具体涉及一种处理难生物降解废水的新型三维电极装置。
背景技术
有机废水的生物可降解性不仅与有机污染物有关,而且与废水的毒性有关，难生物降解有机废水主要来源于合成化学工业,其中主要污染物是大量自然界本不存在的有机化合物,由于难降解有机化合物不易被微生物所降解,它们必然不易通过目前使用最广泛的生物处理方法所去除,排放到水体等自然环境后也不易通过天然的生物自净作用而逐渐减少其含量，它们会在水体、土壤等自然介质中不断积累,然后通过食物链进入生物体并逐渐富集,最后进入人体,危害人体健康。这类废水通常包括处理农药废水、印染废水、制药废水等。
对于浓度低、结构复杂、杂质含量大、生物降解性不好、高毒性，如染料、农药、制药等工业的有机废水,至今仍缺乏经济而有效的实用方法。研究开发有效处理高毒性，难生物处理的有机废水技术和方法已经成为国内外学术界和工业界的研究热点。各种难生物降解有机废水一般通过物理化学法来处理，高级氧化工艺(AOPs)处理技术因其能产生氧化能力极强的羟基自由基,可有效分解有毒难生物降解水中有机污染物,具有操作条件易于控制的优点,在国外已成为针对此类废水的主流处理技术。
高级氧化技术是运用氧化剂、光照、电、催化剂生成的活性极强的自由基(如·OH等)来降解有机污染物的技术，反应最终产物基本上为二氧化碳、水和无机物。常用的高级氧化技术包括Fenton法、湿式氧化法、光催化氧化法、臭氧氧化法、超声声化法、微波诱导催化氧化法、超临界水氧化法、电化学法等。而不同的高级氧化技术的优点、缺点、适用范围都不相同,而单一的高级氧化技术也有不可避免的劣势，例如：芬顿法pH值要求低，且矿化不彻底易产生毒性更强的降解产物；光催化氧化法对废水色度要求较高；臭氧氧化反应选择性强而导致降解不彻底；超声波氧化降解不彻底且能耗太大；湿式氧化法和超临界氧化也都存在着反应条件苛刻及催化剂中毒的问题。分析这些高级氧化对有毒难生物降解的优点、缺点、适用范围，综合利用各种高级氧化的优点，设计一种能够高效处理有毒难生物降解废水的工艺装置，显得十分必要。
发明内容
为了解决上述现有技术中存在的不足，本发明的目的在于提供一种处理难生物降解废水的新型三维电极装置，采用本发明装置能够高效催化氧化分解去除农药废水、印染废水、制药废水中的主要有害污染源,实现难生物降解废水的完全降解或生成无害或可降解的低级有机物的废水；该装置运行高效,易于安装,占地面积小，单级出水可使得难生物降解废水的COD、TOC、色度去除率高，且能够完全降解水中有毒污染物,出水水质稳定。
为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种处理难生物降解废水的新型三维电极装置，包括置于反应器中的电化学催化氧化阴极电极板1、3、5和电化学催化氧化阳极电极板2、4、6，所述电化学催化氧化阴极电极板1、3、5和电化学催化氧化阳极电极板2、4、6阴阳相间排列且为多孔电极板，还包括置于反应器底部的微孔爆气板8以及三维电极的铁碳微电解填料7。
所述电化学催化氧化阴极电极板1、3、5和电化学催化氧化阳极电极板2、4、6之间的距离为1~10cm。
所述电化学催化氧化阴极电极板1、3、5和电化学催化氧化阳极电极板2、4、6之间的电压控制在1~15V。
所述电化学催化氧化阴极电极板1、3和5为不锈钢板。
所述电化学催化氧化阳极电极板2、4和6为钛基稀土金属氧化物薄膜电极板。
所述稀土金属氧化物薄膜为二氧化锡、二氧化钌、二氧化铱或二氧化钛。
所述述电化学催化氧化阳极电极板2、4、和6为二氧化锡、二氧化钌、二氧化铱或二氧化钛的二元或多元稀土氧化物涂层电极板。
所述微孔爆气板8为PVC板或不锈钢板。
所述铁碳微电解填料7为质量比为1:1的铁粉与碳粉混合在一起并在1000℃无氧燃烧10分钟后粉碎得到的块状固体，平均直径小于2cm。
所述铁碳微电解填料7占反应器体积的30~60％。
本发明电极装置集合利用了电化学催化氧化技术、铁碳微电解技术，微孔爆气装置所组成的改进的三维电极工艺装置，尤其适用于处理农药废水、印染废水、制药废水等难生物降解废水；能够高效催化氧化分解去除农药废水、印染废水、制药废水中的主要有害污染源,实现难生物降解废水的完全降解或生成无害或可降解的低级有机物的废水；该装置运行高效,易于安装,占地面积小，单级出水可使得难生物降解废水的COD、TOC、色度去除率高，且能够完全降解水中有毒污染物,出水水质稳定。
附图说明
图1是本发明电极装置整体剖视结构图。
图2是电化学催化氧化电极板平面结构图。
图3是微孔爆气板平面结构图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
如图1所示，本发明一种处理难生物降解废水的新型三维电极装置，包括置于反应器中的电化学催化氧化阴极电极板1、3、5和电化学催化氧化阳极电极板2、4、6，所述电化学催化氧化阴极电极板1、3、5和电化学催化氧化阳极电极板2、4、6阴阳相间排列且为多孔电极板，还包括置于反应器底部的微孔爆气板8以及三维电极的铁碳微电解填料7。
作为本发明的优选实施例，所述电化学催化氧化阴极电极板1、3、5和电化学催化氧化阳极电极板2、4、6之间的距离为1~10cm。
作为本发明的优选实施例，所述电化学催化氧化阴极电极板1、3、5和电化学催化氧化阳极电极板2、4、6之间的电压控制在1~15V。
作为本发明的优选实施例，所述电化学催化氧化阴极电极板1、3和5为不锈钢板。
作为本发明的优选实施例，所述电化学催化氧化阳极电极板2、4和6为钛基稀土金属氧化物薄膜电极板。
作为本发明的优选实施例，所述稀土金属氧化物薄膜为二氧化锡、二氧化钌、二氧化铱或二氧化钛。
作为本发明的优选实施例，所述电化学催化氧化阳极电极板2、4、和6为二氧化锡、二氧化钌、二氧化铱或二氧化钛的二元或多元稀土氧化物涂层电极板。
作为本发明的优选实施例，所述微孔爆气板8为PVC板或不锈钢板。
作为本发明的优选实施例，所述铁碳微电解填料7为质量比为1:1的铁粉与碳粉混合在一起并在1000℃无氧燃烧10分钟后粉碎得到的块状固体，平均直径小于2cm。
作为本发明的优选实施例，所述铁碳微电解填料7占反应器体积的30~60％。
如图2所示为本发明电化学催化氧化电极板中的阳极电极板2的平面结构图，在电化学催化氧化阳极电极板2上均布有通孔9,其它电化学催化氧化电极板的结构也是这样。
如图3所示为微孔爆气板平面结构图，微孔爆气板8上均匀的分布有微孔10。
本发明的工作原理为：本发明电极装置内盛有大量经无氧烧结而成的铁碳微电解填料7，废水进入装置后依次进过各级电极板的通孔9而流出，同时通过反应器底部的微孔爆气板8上的微孔10进行微小气泡的曝气，底部的曝气系统向反应器供氧,供氧量为每升反应器有效容积对应的曝气量固定为0.001~0.5cm3/s。

Claims (10)

1.一种处理难生物降解废水的新型三维电极装置，其特征在于：包括置于反应器中的电化学催化氧化阴极电极板（1）、（3）、（5）和电化学催化氧化阳极电极板（2）、（4）、（6），所述电化学催化氧化阴极电极板（1）、（3）、（5）和电化学催化氧化阳极电极板（2）、（4）、（6）阴阳相间排列且为多孔电极板，还包括置于反应器底部的微孔爆气板（8）以及三维电极的铁碳微电解填料（7）。
2.根据权利要求1所述的一种处理难生物降解废水的新型三维电极装置，其特征在于：所述电化学催化氧化阴极电极板（1）、（3）、（5）和电化学催化氧化阳极电极板之间的距离为1~10cm。
3.根据权利要求1所述的一种处理难生物降解废水的新型三维电极装置，其特征在于：所述电化学催化氧化阴极电极板（1）、（3）、（5）和电化学催化氧化阳极电极板（2）、（4）、（6）之间的电压控制在1~15V。
4.根据权利要求1所述的一种处理难生物降解废水的新型三维电极装置，其特征在于：所述电化学催化氧化阴极电极板（1）、（3）和（5）为不锈钢板。
5.根据权利要求1所述的一种处理难生物降解废水的新型三维电极装置，其特征在于：所述电化学催化氧化阳极电极板（2）、（4）和（6）为钛基稀土金属氧化物薄膜电极板。
6.根据权利要求5所述的一种处理难生物降解废水的新型三维电极装置，其特征在于：所述稀土金属氧化物薄膜为二氧化锡、二氧化钌、二氧化铱或二氧化钛。
7.根据权利要求6所述的一种处理难生物降解废水的新型三维电极装置，其特征在于：所述述电化学催化氧化阳极电极板（2）、（4）和（6）为二氧化锡、二氧化钌、二氧化铱或二氧化钛的二元或多元稀土氧化物涂层电极板。
8.根据权利要求1所述的一种处理难生物降解废水的新型三维电极装置，其特征在于：所述微孔爆气板（8）为PVC板或不锈钢板。
9.根据权利要求1所述的一种处理难生物降解废水的新型三维电极装置，其特征在于：所述铁碳微电解填料（7）为质量比为1:1的铁粉与碳粉混合在一起并在1000℃无氧燃烧10分钟后粉碎得到的块状固体，平均直径小于2cm。
10.根据权利要求1所述的一种处理难生物降解废水的新型三维电极装置，其特征在于：所述铁碳微电解填料（7）占反应器体积的30~60％。
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