CN103086480B - 阳极滤床和阴极滤床联合处理有机污水的装置和方法 - Google Patents
阳极滤床和阴极滤床联合处理有机污水的装置和方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN103086480B CN103086480B CN201310026322.9A CN201310026322A CN103086480B CN 103086480 B CN103086480 B CN 103086480B CN 201310026322 A CN201310026322 A CN 201310026322A CN 103086480 B CN103086480 B CN 103086480B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- filter bed
- waste water
- anode
- negative electrode
- reactor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 73
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 42
- 239000010815 organic waste Substances 0.000 title abstract description 8
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 claims abstract description 88
- 238000011282 treatment Methods 0.000 claims abstract description 23
- 231100000614 poison Toxicity 0.000 claims abstract description 17
- 230000007096 poisonous effect Effects 0.000 claims abstract description 17
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 claims abstract description 7
- 239000010865 sewage Substances 0.000 claims description 41
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical group [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 33
- -1 polyethylene Polymers 0.000 claims description 18
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 16
- 238000005273 aeration Methods 0.000 claims description 15
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 14
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 14
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 11
- 238000011284 combination treatment Methods 0.000 claims description 10
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 239000000945 filler Substances 0.000 claims description 8
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 claims description 5
- 239000008187 granular material Substances 0.000 claims description 5
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 claims description 5
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical group O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 3
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims description 3
- 239000003570 air Substances 0.000 claims description 2
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000010439 graphite Substances 0.000 claims description 2
- BFKJFAAPBSQJPD-UHFFFAOYSA-N tetrafluoroethene Chemical group FC(F)=C(F)F BFKJFAAPBSQJPD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims 4
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 claims 1
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 abstract description 18
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 15
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 abstract description 12
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 abstract description 9
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 abstract description 9
- 238000006056 electrooxidation reaction Methods 0.000 abstract description 7
- 238000012856 packing Methods 0.000 abstract description 7
- 239000002957 persistent organic pollutant Substances 0.000 abstract description 7
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 abstract description 5
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 abstract description 5
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 abstract description 5
- 239000010406 cathode material Substances 0.000 abstract 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 16
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 16
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 15
- 238000004043 dyeing Methods 0.000 description 12
- 238000002309 gasification Methods 0.000 description 10
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 10
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 238000005276 aerator Methods 0.000 description 7
- 239000002894 chemical waste Substances 0.000 description 7
- 238000004939 coking Methods 0.000 description 7
- 239000000975 dye Substances 0.000 description 5
- 230000031018 biological processes and functions Effects 0.000 description 4
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 4
- 230000000593 degrading effect Effects 0.000 description 4
- 230000005518 electrochemistry Effects 0.000 description 4
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 4
- JEGUKCSWCFPDGT-UHFFFAOYSA-N h2o hydrate Chemical compound O.O JEGUKCSWCFPDGT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 150000002989 phenols Chemical class 0.000 description 4
- 125000005575 polycyclic aromatic hydrocarbon group Chemical group 0.000 description 4
- 238000002203 pretreatment Methods 0.000 description 4
- 238000007639 printing Methods 0.000 description 4
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 4
- ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N Phenol Chemical compound OC1=CC=CC=C1 ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 150000001555 benzenes Chemical class 0.000 description 3
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 3
- 125000004802 cyanophenyl group Chemical group 0.000 description 3
- 229910017053 inorganic salt Inorganic materials 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N nitrogen Substances N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000004065 wastewater treatment Methods 0.000 description 3
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XFXPMWWXUTWYJX-UHFFFAOYSA-N Cyanide Chemical compound N#[C-] XFXPMWWXUTWYJX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UFWIBTONFRDIAS-UHFFFAOYSA-N Naphthalene Chemical group C1=CC=CC2=CC=CC=C21 UFWIBTONFRDIAS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- SMWDFEZZVXVKRB-UHFFFAOYSA-N Quinoline Chemical group N1=CC=CC2=CC=CC=C21 SMWDFEZZVXVKRB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L Sodium Carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N Sulphide Chemical compound [S-2] UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 2
- 238000009303 advanced oxidation process reaction Methods 0.000 description 2
- MWPLVEDNUUSJAV-UHFFFAOYSA-N anthracene Chemical group C1=CC=CC2=CC3=CC=CC=C3C=C21 MWPLVEDNUUSJAV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000012752 auxiliary agent Substances 0.000 description 2
- 230000003851 biochemical process Effects 0.000 description 2
- 238000010349 cathodic reaction Methods 0.000 description 2
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000010790 dilution Methods 0.000 description 2
- 239000012895 dilution Substances 0.000 description 2
- 238000003411 electrode reaction Methods 0.000 description 2
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- 229910000510 noble metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 239000013589 supplement Substances 0.000 description 2
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 2
- PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N Fluorine Chemical compound FF PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005864 Sulphur Substances 0.000 description 1
- 108010074506 Transfer Factor Proteins 0.000 description 1
- CVTZKFWZDBJAHE-UHFFFAOYSA-N [N].N Chemical class [N].N CVTZKFWZDBJAHE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 150000001299 aldehydes Chemical class 0.000 description 1
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 1
- XKMRRTOUMJRJIA-UHFFFAOYSA-N ammonia nh3 Chemical compound N.N XKMRRTOUMJRJIA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010364 biochemical engineering Methods 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003763 carbonization Methods 0.000 description 1
- 238000001311 chemical methods and process Methods 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 239000000571 coke Substances 0.000 description 1
- 230000002860 competitive effect Effects 0.000 description 1
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 1
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 1
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 231100000086 high toxicity Toxicity 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000004060 metabolic process Effects 0.000 description 1
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 125000000449 nitro group Chemical group [O-][N+](*)=O 0.000 description 1
- QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N nitrogen group Chemical group [N] QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000005416 organic matter Substances 0.000 description 1
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 1
- 238000010525 oxidative degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 231100000572 poisoning Toxicity 0.000 description 1
- 230000000607 poisoning effect Effects 0.000 description 1
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 230000036632 reaction speed Effects 0.000 description 1
- 239000010802 sludge Substances 0.000 description 1
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 description 1
- 238000009284 supercritical water oxidation Methods 0.000 description 1
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 238000009279 wet oxidation reaction Methods 0.000 description 1
Images
Abstract
本发明公开了一种阳极滤床和阴极滤床联合处理有机污水的装置和方法，该装置利用电化学氧化法以及阴极、阳极滤床联合处理高浓度有毒有机污水，实现有机污水的有效降解，废水中的污染物在阳极滤床发生氧化反应，污染物被氧化降解，同时阳极滤床填充的填料对有机污染物具有吸附、截留、降解的作用；阴极滤床采用特定的阴极材料，可生成大量·OH自由基的强氧化性可使污染物得到氧化降解，该装置改变了传统电解法水平设置电极的方式，而是将电极垂直串联，这种垂直串联的方式有助于废水在两级得到有效降解，该装置使用范围广，可用于有机污水生化处理的前处理、深度处理以及单独电解高浓度有机污水，通过采用本发明，可促进实现有机污水的污染控制。
Description
技术领域
本发明涉及一种处理高浓度有毒有机污水的装置，特别是阳极滤床与阴极滤床联合处理高浓度有毒有机污水的装置，属于高浓度有机污水的污染控制领域。
背景技术
制药、染料、化工等行业排放的废水通常含有高浓度的难生化的有机物，该类种类多、成分复杂，通常包括染料助剂、油剂、酸碱、纤维杂质及无机盐；酚类物质、单环芳烃和多环芳烃以及含氮、硫、氧的杂环化合物等。废水B/C值低于0.3，可生化性差。对于该类废水的治理，物化~生化联用技术是当前主要的处理方法，普遍采用活性污泥法，但常规的物化~生化处理，对有机污水的可生化性提高较差，很难达到难降解有机污染物的彻底氧化，出水COD、色度去除率较低，通常不能达标排放，成为目前我国废水处理中面临的一大技术难点。因此，提出或发展一种更高效的处理技术是保证废水经济有效治理的前提条件。
高级氧化技术( Advanced Oxidation Processes ，简称AOPs ) 又称深度氧化技术，因其适用范围广、处理迅速彻底、不产生二次污染等特点而显示了较好的应用前景，成为水处理领域的研究热点之一，但仍存在反应条件苛刻、选择性差、成本高等局限性。主要包括化学氧化法、电化学氧化法、光催化氧化、湿式氧化法、液相脉冲放电和超临界水氧化法等。
Electro-Fenton是一种新型电化学氧化技术，属于高级氧化技术的一种，由于它在阴极和阳极都能产生·OH来氧化降解水体中污染物，引起了学者们广泛地关注。·OH由Fe2+和H2O2反应生成。该技术具有显著的优点：（1）反应条件温和，通常只需在常温、常压下进行，对设备的要求相对较低；（2）通过有催化活性的电极反应在现场直接或间接产生羟基自由基，从而无选择性的降解有机污染物；（3）无需外加化学氧化剂，从而减少了因化学试剂的加入而可能带来的二次污染问题，是一种绿色的工艺。电化学水处理技术被称为“环境友好”技术，在绿色工艺方面极具潜力。
但是目前的研究表明，Electro-Fenton电化学氧化技术由于存在以下问题，在工业上还难以广泛应用，（1）Electro-Fenton电化学氧化工艺处理有机废水的电极种类不多。贵金属电极虽对难降解有机物有较好的除去效果，但贵金属电极昂贵，且易中毒而失去电催化活性。（2）电极产生H2O2的反应慢，产量低，处理高浓度污水的效果不佳；（3）传统的电解反应装置的传质问题尚未能得到很好的解决。传质因素限制了电极反应速率，使得电催化效率低下，能耗和经济成本增高，不具工业应用竞争性。
发明内容
针对上述现有技术，即生化法对高浓度有毒有机污水的处理局限以及电化学氧化法的应用限制，本发明旨在提供一种处理高浓度有机污水的装置，该装置利用电化学氧化法以及阴极、阳极滤床联合处理高浓度有毒有机污水，实现有机污水的有效降解。
本发明装置包括反应器1、曝气装置2和电源3，电源3与反应器1连接，曝气装置2设置在反应器1中，其中反应器包括外壳6、一个以上阴极滤床4、一个以上阳极滤床5、进水口7和出水口8，阳极滤床和阴极滤床采用串联的交替方式设置在外壳中，待处理有机污水通过进水口进入反应器，经过阳极滤床、阴极滤床，最后由出水口流出。
本发明所述反应器采用电极垂直排列方式，由下到上依次为阳极反应床、阴极反应床，反应器为圆形、方形或矩形，反应器高度为3~6m，水流方式为上流式。
本发明所述曝气装置为悬挂管式微孔曝气，气泡直径应小于3mm，曝气方式为纯氧或空气阴极曝气。
本发明所述阳极滤床为多层网状结构（3~5层），各层可拆卸，底层材料选用不锈钢，其它各层为铁网，各层网孔孔径为2~6mm，丝径为0.5~1.5mm，目数为4×4到10×10，网层间填料为铁屑、活性炭颗粒和辅料，三者按体积比10:10:1~20:10:1的比例混合，阳极滤床厚度为0.5~2m，辅料为聚乙烯多面空心球，规格为Φ25mm~Φ50mm；床层填料以及铁网根据消耗情况补充，周期为3~6个月，以保证反应器的有效运行。
本发明所述阴极滤床为两层以上石墨-聚四氟乙烯网状结构，各层可拆卸，层间距为10~20mm，目数为5×5~10×10，阴极滤床层总厚度为0.5~2m，各层网孔孔径为1~4mm，丝径为0.5~1mm；石墨-聚四氟乙烯网状结构由石墨-聚四氟乙烯和不锈钢网制备，用石墨与聚四氟乙烯按质量比为1.5:1~2:1的比例均匀混合后制备薄膜，在高压下使薄膜与不锈钢网复合，即得单层网。
经过本发明装置处理的有机污水，其中酚类、苯类、含氮杂环、苯腈、苯并杂环类、多环芳烃等多种有机污染物以及NH3-N等无机物被有效降解，该装置可与常规生化处理法联用，作为前处理时可提高废水的B/C值0.1~0.3，即提高其可生化性，作为深度处理时可大幅度降低废水的色度（60~90%）、COD（55~80%），使出水达到《污水综合排放标准》GB 8979~1996的一级标准。
本发明另一目的是提供一种处理高浓度有毒有机污水的装置的使用方法，该方法在常温下，将有毒有机污水输入反应器，在外加电压为0.1~10V，电流密度为20~40mA/cm2条件下，废水通过阳极滤床的阳极发生氧化反应，随后废水流至阴极滤床，同时通入空气或氧气，空气或氧气和废水的体积比为1:1~1:2，废水总的接触时间为60~150min，出水即为净化后出水。
本发明所述有毒有机污水为COD为2000~6000mg/L的有机污水或COD为200~400mg/L的经生化处理的有机污水出水，pH为3~9。
该方法是将废水输入电解反应器，反应器内电极垂直串联，水流方式为上流式，随水流方向电极依次为阳极滤床和阴极滤床。废水中的污染物主要分两步得到降解。
第一步，废水流经阳极滤床时，废水中的有机物与阳极滤床充分接触，并在电极床内被直接电化学氧化，同时阳极滤床的填充材料对废水中的有机物有一定的吸附过滤作用，可初步去除COD，与此同时，在外加电源的作用下，阳极滤床电极不断溶出Fe2+，并伴随着阳极析氧过程，产生氧气，随后废水上流至阴极滤床，同时Fe2+向阴极移动；
第二步，废水上流至阴极滤床，阳极所生成的氧气上浮到阴极滤床，同时加上曝气设备所输入的空气，阳极溶出的Fe2+催化过氧化氢生成羟基自由基，羟基自由基的强氧化性可降解阳极滤床反应后废水中的剩余有机物。
本发明的优点与效果如下：
（1）强化电化学降解效果，阳极氧化和阴极自由基氧化均能够有效去除酚类、苯类、含氮杂环、苯腈、苯并杂环类、多环芳烃等多种有机污染物，对含有偶氟、碳双键、硝基、卤代基结构的难除降解有机物质等都有很好的降解效果，针对有机物浓度大、高毒性、高色度、难生化降解的废水的处理，B/C值可提高0.1~0.3，即废水的可生化性提高，废水中COD去除率一般在55~80%左右，色度可去掉60~90%；
（2）本发明提供的装置反应条件温和，操作简便，反应条件为常温、常压、低电压；电解反应器中电极床材料、填料无需更换，只需补充；
（3）本发明提供的装置应用灵活，可作为高浓度有毒有机污水常规生化处理的前处理，经过本发明中反应器的处理，废水可生化性得到提高，有助于后续生化处理对废水中污染物的高效降解，可作为高浓度有毒有机污水常规生化处理的深度处理，进一步降解废水中的污染物，使出水达标；
（4）该装置改变了传统电解法水平设置电极的方式，而是将电极垂直串联，这种垂直串联的方式有助于废水在两级得到有效降解，该电解装置使用范围广，可用于有机污水生化处理的前处理、深度处理以及单独电解高浓度有机污水，通过采用本发明，可促进实现有机污水的污染控制。
附图说明
图1 是本发明装置的单级结构示意图；
图2是本发明装置的多级结构示意图。
图中：1是反应器；2是曝气装置；3是电源；4是阴极滤床；5是阳极滤床；6是外壳；7是进水口；8是出水口。
具体实施方式
下面通过附图和实施例对本发明作进一步详细说明，但本发明保护范围不局限于所述内容。
实施例1：阳极滤床和阴极滤床联合处理煤气化废水的装置及方法，具体操作如下：
1、煤气化废水
煤气化时的废水排放一直是煤化工产业环境污染防治的重中之重，煤气化排放的废水主要来源于气化各工段中的洗涤水、洗气水、蒸汽分流水等溶解了煤气化时产生的水溶性污染物，包括氨、酚、挥发酚、石油类、硫化物、氰化物、SS 等。煤气化排放的废水污染物种类繁多，其非悬浮物和溶解性固体浓度极高，并含有氨氮、硫化物、氰化物等气化工艺的特征污染物。不同工艺气化废水水质见表1。
表1：不同气化工艺的废水水质
目前生物法仍然是煤气化废水处理技术的主流。它利用微生物的新陈代谢作用，使废水中的有机物降解，转化为无害物质。生物法具有应用范围广、处理能力大、设备简单和比较经济等优点，但用生物法处理废水，受废水的pH、温度、酚浓度等因素的影响较大，出水水质常常不能达标，因而在使用上受到一些限制。
2、本装置用于煤气化废水生化出水处理，反应器的设计处理量为Q=150m3/d。入水COD为300mg/L（有机污水经生物法处理的出水）；
本实施例装置包括反应器1、曝气装置2和电源3，电源3与反应器1连接，曝气装置2设置在反应器1中，其中反应器包括外壳6、一个阴极滤床4、一个阳极滤床5、进水口7和出水口8，阳极滤床和阴极滤床采用串联的交替方式设置在外壳中，待处理有机污水通过进水口进入反应器，经过阳极滤床、阴极滤床，最后由出水口流出（见图1）。
其中反应器采用电极垂直排列方式，由下到上依次为阴极滤床4、阳极滤床5，反应器1为圆形，反应器高度为3m，半径1m，水流方式为上流式；曝气装置2为悬挂管式微孔曝气，曝气装置设置在阴极滤床4的下方，气泡直径应小于3mm，采用空气阴极曝气，空气体积与废水体积比为1:1.5；阳极滤床5为3层网状结构，各层可拆卸，距电解反应器底部300mm处为不锈钢层（30目），它各层为铁网（30目），各层相距300mm，各层网孔孔径为3mm，丝径为1.5mm，网层间填料为铁屑、活性炭颗粒和辅料，三者按体积比10:10:1的比例混合，阳极滤床滤料厚度为1m，辅料为聚乙烯多面空心球，规格为Φ50mm；阴极滤床4为90层石墨-聚四氟乙烯网状结构，各层间距为10mm，目数为60目，阴极滤床层厚度为1m，各层网孔孔径为4mm，丝径为1mm。
3、本装置具体使用方法如下：
（1）在常温下，将有机污水输入前述电解反应器，入水pH无需调节，入水注满反应器后停止输入并打开电源，电压为6V，电流密度为35 mA/cm2；废水在反应器中反应60min后可打开出水阀门将出水外排，同时继续输入废水；入水水量控制在0.06 ~0.07 m3/min，废水在反应器中的接触时间为100min；电解反应器分为阴极滤床和阳极滤床两部分，废水依次通过阳极滤床和阴极滤床。
（2）废水首先流经阳极滤床；废水中的有机物与阳极滤床充分接触，接触时间约为35min，并在电极床内被直接电化学氧化，同时阳极滤床的填充材料对废水中的有机物有一定的吸附过滤作用，可初步去除COD；与此同时，在外加电源的作用下，阳极滤床电极不断溶出Fe2+，并伴随着阳极析氧过程，随后废水上流至阴极滤床。同时Fe2+向阴极移动。
（3）废水进入阴极滤床，阳极所生成的氧气到达阴极滤床，同时曝气设备输入空气。曝气设备和电源同时开启，曝气体积与废水体积比为1:1.5，曝气量经计算设置为6m3/h；过氧化氢和阳极溶出的Fe2+生成大量羟基自由基；羟基自由基的强氧化性无选择氧化降解废水中的剩余有机物。
（4）经过该电解反应器处理的有机污水，其中酚类、苯类、含氮杂环、苯腈、苯并杂环类、多环芳烃等多种有机污染物以及NH3-N等无机物被有效降解；出水COD可降至＜100mg/L。出水色度可降至＜50。
实施例2：阳极滤床和阴极滤床联合处理焦化废水的装置及方法，具体内容如下：
1、焦化废水
焦化废水是一种危害极大的工业废水，在原煤高温干馏、煤气净化和化工产品精制过程中产生，废水中污染物种类繁多，成分复杂，而且大部分是难降解的有毒有机物。其中有机物主要是酚类、喹啉类、萘、蒽等多环和杂环芳烃等，无机物则主要是氨氮类化合物。
目前焦化废水的处理通常采用以生物法为主导的多级处理技术，对色度、COD 和NH3- N 等各项指标逐级分步处理, 工序复杂，且对COD、色度等指标处理效果较差，生物难降解有机物的去除率低，因此不能彻底解决焦化废水的处理问题。具有代表性的技术是A~A~O法焦化废水处理技术。但存在上述不能彻底去除难降解有机物的问题。提高焦化废水的可生化性是解决生物处理技术难题的一个重要方向。
2、本实施例针对某焦化厂的焦化废水进行预处理，电解反应器的设计处理量为Q=300m3/d。原水COD为 3540mg/L，pH=2.0；
本实施例装置包括反应器1、曝气装置2和电源3，电源3与反应器1连接，曝气装置2设置在反应器1中，其中反应器包括外壳6、三个阳极滤床5、两个阴极滤床4、进水口7和出水口8，阳极滤床5和阴极滤床4采用串联的交替方式设置在外壳6中，待处理有机污水通过进水口进入反应器，经过阳极滤床、阴极滤床、阳极滤床、阴极滤床、阳极滤床，最后由出水口流出；曝气装置2在水流方向第一个阴极滤床下方（见图2）。
其中反应器1采用电极垂直排列方式，由下到上依次为阳极滤床、阴极滤床、阳极滤床、阴极滤床、阳极滤床，反应器底面为圆形，反应器高度为5m，半径1m，水流方式为上流式；曝气装置为悬挂管式微孔曝气，气泡直径应小于3mm，采用纯氧曝气，曝气体积与废水体积比为1:1；阳极滤床为4层网状结构，各层可拆卸，距电解反应器底部300mm处为不锈钢层（30目），它各层为铁网（30目），各层相距200mm，各层网孔孔径为6mm，丝径为1mm，网层间填料为铁屑、活性炭颗粒和辅料，三者按体积比20:10:1的比例混合，填料层厚度为0.6m，辅料为聚乙烯多面空心球，规格为Φ50mm；阴极滤床为石墨-聚四氟乙烯的32层网状结构，各层间距为15mm，目数为60目，阴极滤床层厚度为0.5m，各层网孔孔径为2mm，丝径为0.5mm。
3、本装置具体使用方法如下：
（1）在常温下，将有机污水输入电解反应器，入水pH无需调节，反应器如前2所述设置装配。入水注满反应器后停止输入并打开电源，电压为8V，电流密度为40 mA/cm2；废水在反应器中反应40min后可打开出水阀门将出水外排，同时继续输入废水；入水水量控制在0.1 ~0.12 m3/min，废水在反应器中的接触时间为60min；电解反应器分为多级串联结构，废水依次通过阳极滤床、阴极滤床、阳极滤床、阴极滤床、阳极滤床。
（2）废水首先流经一级阳极滤床；废水中的有机物与阳极滤床充分接触，并在电极床内被直接电化学氧化，同时阳极滤床的填充材料对废水中的有机物有一定的吸附过滤作用，可初步去除COD；与此同时，在外加电源的作用下，阳极滤床电极不断溶出Fe2+，并伴随着阳极析氧过程，随后废水上流至阴极滤床。同时Fe2+向阴极移动。
（3）废水进入一级阴极滤床，阳极所生成的氧气到达阴极滤床，同时曝气设备输入空气。曝气设备和电源同时开启，曝气体积与废水体积比为1:1，曝气量经计算设置为7m3/h；过氧化氢和阳极溶出的Fe2+生成大量羟基自由基；羟基自由基的强氧化性无选择氧化降解废水中的剩余有机物。
（4）废水经过三级阳极床和两级阴极床处理，处理过程如前（2）、（3）中所述，COD去除率可达70%，且B/C值升至≥0.3，可生化性提高，电解反应器处理出水可进行高效生物处理，使得最终出水COD、色度能够达标。
实施例3：阳极滤床和阴极滤床联合处理印染废水的装置及方法，具体内容如下：
1、印染废水
印染废水具有水量大、色度高、碱性强、有机物含量高等特点，是水环境污染的重要来源。废水中常含有染料、助剂、油剂、酸碱、纤维杂质及无机盐等。随着现代工业的发展和印染加工技术的进步，大量新型印染助剂、染料、PVA浆料等难以生物降解的有机物在印染行业中的广泛应用，致使印染废水中染料的稳定性得到强化，有机物成分越来越复杂多变，BOD/COD 比值下降，可生化性降低。如何消除印染废水中高色度和高COD值，已成为长期困扰印染废水治理的两个关键问题。
目前国内外处理印染废水多以生化法和物化法为主，但都存在处理效率不高，投资费用大、运行成本高、COD和色度去除率低等缺点。针对上述问题，近年来国内外采用高级氧化技术处理印染废水的研究十分活跃，并取得一定进展。
2、本装置用于印染废水的处理，反应器的设计处理量为Q=70m3/d。入水COD为2000 mg/L；
本实施例装置包括反应器、曝气装置和电源，曝气装置和电源分别与反应器连接，其中反应器包括外壳、一个阴极滤床、一个阳极滤床、进水口和出水口，阳极滤床和阴极滤床采用串联的交替方式设置在外壳中，待处理有机污水通过进水口进入反应器，经过阳极滤床、阴极滤床，最后由出水口流出。
其中反应器采用电极垂直排列方式，由下到上依次为阳极反应床、阴极反应床，反应器为圆形，反应器高度为4m，半径1m，水流方式为上流式；曝气装置为悬挂管式微孔曝气，气泡直径应小于3mm，采用空气曝气，曝气体积与废水体积比为1:2；阳极滤床为5层网状结构，各层可拆卸，距电解反应器底部300mm处为不锈钢层（60目），它各层为铁网（60目），各层相距500mm，各层网孔孔径为4mm，丝径为1mm，网层间填料为铁屑、活性炭颗粒和辅料，三者按体积比15:10:1的比例混合，填料层厚度为1.5m，辅料为聚乙烯多面空心球，规格为Φ35mm；阴极滤床为石墨-聚四氟乙烯的71层网状结构，各层间距为20mm，目数为60目，阴极滤床层厚度为1m，各层网孔孔径为2mm，丝径为1mm。
3、本装置具体使用方法如下：
（1）在常温下，将有机污水输入电解反应器，入水pH无需调节，反应器如前2所述设置装配。入水注满反应器后停止输入并打开电源，电压为3V，电流密度为25 mA/cm2；废水在反应器中反应60min后可打开出水阀门将出水外排，同时继续输入废水；入水水量控制在0.05 ~0.06 m3/min，废水在反应器中的接触时间为150min；电解反应器分为阴极滤床和阳极滤床两部分，废水依次通过阳极滤床和阴极滤床。
（2）废水首先流经阳极滤床；废水中的有机物与阳极滤床充分接触，接触时间约为55min，并在电极床内被直接电化学氧化，同时阳极滤床的填充材料对废水中的有机物有一定的吸附过滤作用，可初步去除COD；与此同时，在外加电源的作用下，阳极滤床电极不断溶出Fe2+，并伴随着阳极析氧过程，随后废水上流至阴极滤床。同时Fe2+向阴极移动。
（3）废水进入阴极滤床，阳极所生成的氧气到达阴极滤床，同时曝气设备输入空气。曝气设备和电源同时开启，曝气体积与废水体积比为1:2，曝气量经计算设置为6.5m3/h；过氧化氢和阳极溶出的Fe2+生成大量羟基自由基；羟基自由基的强氧化性无选择氧化降解废水中的剩余有机物。
（4）经过该电解反应器处理的有机污水，其中染料、助剂、油剂、等多种有机污染物以及无机盐等被有效降解；出水COD可降至＜100mg/L。出水色度可降至＜50。
Claims (5)
1.一种阳极滤床和阴极滤床联合处理高浓度有毒有机污水的装置，其特征在于：其包括反应器、曝气装置和电源，电源与反应器连接，曝气装置设置在反应器中，其中反应器包括外壳、一个以上阴极滤床、一个以上阳极滤床、进水口和出水口，阳极滤床和阴极滤床采用串联的交替方式设置在外壳中，待处理有机污水通过进水口进入反应器，经过阳极滤床、阴极滤床，最后由出水口流出；
其中所述反应器为圆形、方形或矩形，反应器高度为3~6m，水流方式为上流式；
所述曝气装置为悬挂管式微孔曝气，气泡直径应小于3mm，曝气方式为纯氧或空气阴极曝气；
所述阳极滤床为3~5层网状结构，各层网孔孔径为2~6mm，丝径为0.5~1.5mm，目数为4×4~10×10；层间填充填料，填料为铁屑、活性炭颗粒和辅料，三者按体积比10:10:1～20:10:1的比例混合，阳极滤床厚度为0.5~2m；
所述阴极滤床为两层以上石墨-聚四氟乙烯网状结构，各层间距为10~20mm，各层网孔孔径为1~4mm，丝径为0.5~1mm，目数为5×5~10×10，阴极滤床多层结构总厚度为0.5~2m。
2.根据权利要求1所述阳极滤床和阴极滤床联合处理高浓度有毒有机污水的装置，其特征在于：辅料为聚乙烯多面空心球，规格为Φ25mm~Φ50mm。
3.根据权利要求1所述阳极滤床和阴极滤床联合处理高浓度有毒有机污水的装置，其特征在于：石墨-聚四氟乙烯网状结构是将石墨与聚四氟乙烯按质量比为1.5~2:1的比例混合均匀后制备成薄膜，在高压下将薄膜与不锈钢网复合制得。
4.应用权利要求1所述阳极滤床和阴极滤床联合处理高浓度有毒有机污水装置的方法，其特征在于：在常温下，将有毒有机污水输入反应器，在外加电压为0.1~10V，电流密度为20~40mA/cm2条件下，废水通过阳极滤床的阳极发生氧化反应，随后废水流至阴极滤床，同时通入空气或氧气，空气或氧气和废水的体积比为1:1~1:2，废水总的接触时间为60~150min，出水即为净化后出水。
5.根据权利要求4所述处理高浓度有毒有机污水的方法，其特征在于：有毒有机污水为COD为2000~6000mg/L的有机污水或COD为200~400mg/L的经生化处理的有机污水出水，pH为3~9。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201310026322.9A CN103086480B (zh) | 2013-01-24 | 2013-01-24 | 阳极滤床和阴极滤床联合处理有机污水的装置和方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201310026322.9A CN103086480B (zh) | 2013-01-24 | 2013-01-24 | 阳极滤床和阴极滤床联合处理有机污水的装置和方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN103086480A CN103086480A (zh) | 2013-05-08 |
| CN103086480B true CN103086480B (zh) | 2014-04-02 |
Family
ID=48199684
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201310026322.9A Active CN103086480B (zh) | 2013-01-24 | 2013-01-24 | 阳极滤床和阴极滤床联合处理有机污水的装置和方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN103086480B (zh) |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104891611B (zh) * | 2013-08-01 | 2017-05-03 | 昆明理工大学 | 一种电化学氧化装置 |
| CN103922446B (zh) * | 2014-04-25 | 2015-04-29 | 中国地质大学（武汉） | 一种地下水中三价砷的电化学氧化方法 |
| CN104030405B (zh) * | 2014-06-25 | 2015-06-10 | 中国地质大学（武汉） | 一种电化学强化砂滤罐除砷方法 |
| CN106145460A (zh) * | 2015-04-10 | 2016-11-23 | 北京中力信达环保工程有限公司 | 一种用电化学氧化方法处理印染废水的装置 |
| CN108465322A (zh) * | 2018-05-18 | 2018-08-31 | 蔡王钲 | 一种用于废气除尘净化的高效喷淋装置 |
| CN109399812A (zh) * | 2018-12-20 | 2019-03-01 | 大连理工大学 | 一种电化学除垢器 |
| CN109354136B (zh) * | 2018-12-21 | 2023-07-07 | 清华大学 | 一种基于多孔电极内过滤的消毒方法及消毒装置 |
| CN111646607A (zh) * | 2020-07-07 | 2020-09-11 | 上海博丹环境工程技术股份有限公司 | 一种可适用于低盐条件的有机废水电化学氧化处理的方法以及系统 |
| CN114835208A (zh) * | 2022-04-20 | 2022-08-02 | 林金龙 | 电解滤芯、废水处理系统及处理方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN201325897Y (zh) * | 2008-11-18 | 2009-10-14 | 南京赛佳环保科技有限责任公司 | 水平极板多维电极电催化反应器废水处理设备 |
| CN102849877A (zh) * | 2012-09-27 | 2013-01-02 | 昆明理工大学 | 电助铁碳床净化高浓度有机废水的方法 |
-
2013
- 2013-01-24 CN CN201310026322.9A patent/CN103086480B/zh active Active
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN201325897Y (zh) * | 2008-11-18 | 2009-10-14 | 南京赛佳环保科技有限责任公司 | 水平极板多维电极电催化反应器废水处理设备 |
| CN102849877A (zh) * | 2012-09-27 | 2013-01-02 | 昆明理工大学 | 电助铁碳床净化高浓度有机废水的方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 碳/聚四氟乙烯复合导电材料的制备及性能研究;赵琪;《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技Ⅰ辑》;20090927;第4.2.4节 * |
| 赵琪.碳/聚四氟乙烯复合导电材料的制备及性能研究.《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技Ⅰ辑》.2009,第4.2.4节. |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN103086480A (zh) | 2013-05-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103086480B (zh) | 阳极滤床和阴极滤床联合处理有机污水的装置和方法 | |
| CN101746912B (zh) | 高浓度有机工业废水处理方法及其设备 | |
| CN105417894A (zh) | 一种高浓度、难降解废水处理方法 | |
| CN108793540A (zh) | 一种难降解有机废水深度处理的方法 | |
| CN103466865B (zh) | 一种炼油废水反渗透膜浓水的臭氧光电催化组合处理方法 | |
| CN109368746B (zh) | 一种高cod、难生化废水的预处理装置的预处理系统及方法 | |
| CN106554126B (zh) | 一种反渗透浓水深度达标处理方法及系统 | |
| CN101591082A (zh) | 有机电镀废水多元氧化预处理方法及装置 | |
| CN104276734B (zh) | 电化学氧化与脱氮曝气生物滤池耦合反应器 | |
| CN1257844C (zh) | 一种多相多元催化电解氧化污水处理方法与装置 | |
| CN102874960A (zh) | 三维粒子光电同步耦合催化氧化处理高盐难降解有机工业废水的装置及方法 | |
| CN1792896A (zh) | 曝气生物滤池藕合臭氧氧化处理石化污水的方法及装置 | |
| CN107176760A (zh) | 一种高盐含氰废水处理工艺及处理系统 | |
| CN106745971A (zh) | 一种高难废水的处理方法 | |
| CN103553282B (zh) | 焦化废水深度处理工艺 | |
| CN106315977B (zh) | 一种印染废水处理工艺 | |
| CN105060419A (zh) | 用于高氨氮废水的多室多维电凝聚装置 | |
| CN102115287A (zh) | 一种焦化污水深度处理零排放工艺 | |
| Xu et al. | The feasibility and mechanism of reverse electrodialysis enhanced photocatalytic fuel cell-Fenton system on advanced treatment of coal gasification wastewater | |
| CN104086049B (zh) | 一种没食子酸生产中的废水处理的方法 | |
| CN207062059U (zh) | 一种高化学耗氧量的污水专用氧化处理装置 | |
| CN108911440A (zh) | 一种处理焦化废水的方法和系统 | |
| CN106854030B (zh) | 一种化工污水的处理工艺 | |
| CN2839261Y (zh) | 曝气生物滤池藕合臭氧氧化处理石化污水的装置 | |
| CN112759204A (zh) | 一种焦化污水处理工艺 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |