CN105800739A - 3d-eo三维过氧化电化学装置及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种3D‑EO三维过氧化电化学装置及其应用。该装置包括反应器以及与反应器连接的臭氧发生器，反应器内设有三维电化学氧化装置和纳米曝气头，三维电化学氧化装置包括陶瓷粒子电极和两块以上均等排列的电极板，电极板交替设为正极和负极。本发明的装置操作简单，易于实现自动化，方便维护，条件温和，处理速度快，处理效率高，无需投加任何化学药剂，基本无污泥产生，且无二次污染，可广泛应用于处理有机废水。

Description

3D-EO三维过氧化电化学装置及其应用

技术领域

本发明属于有机废水的处理领域，具体涉及一种3D-EO三维过氧化电化学装置及其应用。

背景技术

随着经济的快速发展、工业化的加速，出现“水荒”和“水污染”现象问题越来越严重，加大环境保护工作力度，加快污水处理行业发展，将污水进行深度处理，使污水能够资源化，是解决“水荒”和“水污染”的途径，因而，国家逐步颁布适应经济、科技和社会发展的日益严格的污染物排放标准，特别是COD指标排放限值越来越低。而传统的后端深度处理如过滤、吸附、膜分离等物化处理方法，其未从本质上解决废水中污染物的问题，只是将污染物转移；而Fenton氧化法虽能彻底矿化有机物，但其产泥量大、投加药剂种类多、处理效率有一定的极限等缺点；等等。

为保证后端出水达标排放，不仅是通过后端深度处理技术的提升，而且需提高前端的废水处理的效率，从而减轻后端处理所面临的沉重压力。因此，对于制药、染料、化工、垃圾渗滤液等废水，通常含有高浓度难降解的有机物，有机物种类多、成分复杂、COD浓度高、有毒有害、可生化性差，常规物理、化学、生物法等处理方法难以将其降解，需对其进行高效氧化预处理，将有毒、大分子难降解有机污染物转化为低毒、易生物降解的低分子有机物，提高其可生化性，提高生化处理效果，再采取相应的深度处理技术，达到现行的水质排放或回用要求，因而高浓度、难降解废水的预处理也是不可或缺的，也是废水处理流程的关键步骤之一。

高级氧化技术是以促进产生羟基自由基(·OH)为目的的氧化技术。·OH具有较高的氧化还原电位，能无选择地将水中难降解的污染物氧化为H₂O、CO₂和N₂等无机小分子。O₃是一种强氧化剂，其氧化能力仅次于F₂和·OH，能有效除臭、脱色、杀菌、降解有机物等，基本无泥量产生，在水处理领域应用广泛；但其亦存在不足：一是O₃的氧化能力有限且对有机物的氧化具有较强的选择性，氧化过程中往往只实现了废水中大分子有机物向小分子有机物的转变，与H₂O₂反应产生·OH受到如浓度、pH等环境条件限制，矿化能力差，导致出水COD和TOC不够理想；二是O₃利用率不高，导致处理成本高。电化学氧化法是近年发展起来的新型高级氧化技术，是一种环境友好的水处理技术，其能在常温常压下，利用阳极的高电位及催化活性直接降解水中的污染物，或产生·OH等强氧化剂降解污染物。电化学氧化法条件温和、操作简便且无二次污染，但受水电解点位、电极材料等的限制，降解有机物时电流效率低、能耗高，其氧化处理有机废水受到一定的发展限制。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种操作简单、易于实现自动化、方便维护、条件温和、处理速度快、处理效率高、无需投加任何化学药剂、产泥量少、无二次污染的3D-EO三维过氧化电化学装置及其应用。

为解决上述问题，本发明采用以下技术方案：

一种3D-EO三维过氧化电化学装置，其特征在于，包括反应器以及与反应器连接的臭氧发生器，所述反应器内设有三维电化学氧化装置，所述三维电化学氧化装置包括陶瓷粒子电极和两块以上均等排列的电极板，所述电极板交替设为正极和负极。

上述的3D-EO三维过氧化电化学装置中，优选的，所述反应器内设有用于扩散臭氧发生器产生的混合气的纳米曝气头。

上述的3D-EO三维过氧化电化学装置中，优选的，所述陶瓷粒子电极是由若干球状陶瓷粒子构成的电极，所述陶瓷粒子的直径为3mm～10mm，所述陶瓷粒子表面设有含Ir、Ta、Ti、Ru和Pt中一种或多种的金属氧化物层。该金属氧化物层可以为单金属氧化物层、复合金属氧化物层、多个单金属氧化物构成的混合层、多个复合金属氧化物构成的混合层或者单金属氧化物与复合金属氧化物构成的混合层，可根据实际废水的性质，选择适当的方案及配比。

上述的3D-EO三维过氧化电化学装置中，优选的，所述反应器设为多级，多级反应器依次串联，第一级反应器和第二级反应器与臭氧发生器相连。

上述的3D-EO三维过氧化电化学装置中，优选的，所述反应器设为三级。

上述的3D-EO三维过氧化电化学装置中，优选的，上级反应器所设的出水口与下级反应器所设的进水口连通，上级反应器所设的出气口与下级反应器所设的进气口通过臭氧尾气集气管连通。

作为一个总的技术构思，本发明还提供一种上述的3D-EO三维过氧化电化学装置在处理有机废水中的应用。

上述的应用中，优选的，所述应用包括所述3D-EO三维过氧化电化学装置对有机废水的预处理和/或深度处理；预处理的有机废水包括垃圾渗滤液、煤化工废水、黄金冶炼浸出的含氰废水、造纸废水和制药废水中的一种或多种；深度处理的有机废水是指经生化处理后、生化与混凝后的出水或膜处理后产生的浓水。

上述的应用中，优选的，所述应用包括所述3D-EO三维过氧化电化学装置对有机废水的预处理和/或深度处理；预处理的有机废水进水B/C<0.3，COD在4000mg/L以上；深度处理的有机废水进水COD为100mg/L～300mg/L，色度为70～500倍。

上述的应用中，优选的，所述3D-EO三维过氧化电化学装置的电化学氧化电流密度为350A/m²～450A/m²，臭氧浓度为80mg/L～120mg/L，处理时间为15min～30min；

所述3D-EO三维过氧化电化学装置中设有三级串联的反应器(1)时，所述臭氧发生器(2)产生的臭氧混合气分别通入第一级反应器和第二级反应器，臭氧混合气通至第一级反应器和第二级反应器的体积比例为3～4∶2～1。

本发明的应用中，包括以下步骤：废水进入3D-EO三维过氧化电化学装置的反应器中，开启电化学氧化的电源、开启臭氧发生器进行处理，通过一系列的化学反应作用，降解废水中的COD、色度或达到提高废水B/C比等目的。

本发明中，3D-EO即为三维过氧化电化学的代号。

本发明的3D-EO三维过氧化电化学装置主要基于臭氧氧化和电化学氧化技术原理，在通电及产生臭氧的条件下，将臭氧氧化技术和电化学氧化技术于同一反应器中耦合联用，用于处理废水中的COD、色度等。臭氧发生器产生的O₃可利用自身的氧化性(2.07Vs)直接或间接(基于O₃的高级氧化)氧化有机物，电化学氧化可利用阳极的高电位及催化活性直接降解水中的污染物，或产生·OH等强氧化性粒子氧化降解污染物。此外，臭氧电化学耦合氧化体系具有协同氧化效应：臭氧发生器产生的O₂、O₃混合气体经曝气装置扩散至电极表面，O₃和O₂可在阴极表面经过一系列自由基链反应生成·OH，阳极表面可直接氧化降解有机物，或产生·OH、·O、ClO^-等氧化性粒子氧化有机物，通过这一系列的物理化学反应，实现了臭氧氧化与电化学氧化技术的耦合联用。

本发明的3D-EO三维过氧化电化学装置包括以下反应机制：(1)O₃利用自身的氧化性直接或间接氧化有机物；(2)电化学氧化利用阳极的高电位及催化活性直接降解水中的污染物，或产生·OH等强氧化性粒子氧化降解污染物；(3)臭氧电化学耦合氧化体系协同氧化污染物，所述协同机制如下：臭氧发生器产生的O₂、O₃混合气体经曝气装置扩散至电极表面，O₃可在阴极表面直接得电子生成臭氧负离子，进而分解为·OH；阴极附近的强碱性条件促进了臭氧的分解，进而产生·OH，实现臭氧体系自由基链的引发；O₂在阴极表面发生还原反应生成H₂O₂，其共轭碱HO₂ ^-与O₃反应生成·OH。

本发明中，废水进入3D-EO三维过氧化电化学装置的反应器中，通过臭氧氧化和电化学氧化耦合联用降解废水中的有机污染物，处理过程条件温和、处理速度快、效率高、且无需投加任何化学药剂、基本无污泥产生、无二次污染。臭氧的氧化作用能使苯环类物质开环转化为不饱和长链状有机物，该类链条式不饱和有机分子破裂，生成臭氧化物，臭氧化物再发生自发性分裂，最终生成羧基化物、酸和醛，甚至被氧化为CO₂和H₂O。O₃对有机物的氧化通常伴随着直接反应和间接反应两种途径：直接反应是对有机物的直接氧化；间接反应(基于臭氧的高级氧化)是有自由基(·OH)参与的氧化反应，自由基作为二次氧化剂使得有机物迅速氧化。电化学氧化是利用阳极的高电位及催化活性直接降解水中的有毒污染物，或产生·OH等强氧化剂降解水中的污染物。将臭氧氧化技术与电化学氧化技术于同一反应器中联用时，电解过程的阴、阳极反应(或两者的产物)正是臭氧类高级氧化技术自由基反应历程的引发反应。臭氧电化学耦合氧化体系的协同机制如下：臭氧发生器产生的O₂、O₃混合气体经纳米曝气头扩散至电极表面，O₃可在阴极表面直接得电子生成臭氧负离子，进而分解为·OH(方程式(1)和(2))；阴极附近的强碱性条件促进了臭氧的分解，进而产生·OH，实现臭氧体系自由基链的引发(方程式(3)-(7))；O₂在阴极表面发生还原反应生成H₂O₂，其共轭碱HO₂ ^-与O₃反应生成·OH(方程式(8)-(13))。同时，阳极表面可直接氧化降解有机物，或产生氧化性粒子(O₃、·OH、·O、ClO^-等)对有机物进行氧化；含氯的污水被氧化生成ClO^-，然后对有机物进行氧化。其涉及到的反应方程式如下：

O₃+e^-→·O₃ ^- (1)

·O₃ ^-+H₂O→·OH+O₂+OH^- (2)

O₃+OH^-→HO₂ ^-+O₂ (3)

HO₂ ^-+O₃→·O₃ ^-+HO₂· (4)

${\mathrm{HO}}_2\&CenterDot;\&LeftRightArrow;\&CenterDot;{O_2}^{-}+H^{+}---\left(5\right)$

·O₂ ^-+O₃→·O₃ ^-+O₂ (6)

·O₃ ^-+H₂O→·OH+O₂+OH^- (7)

O₂+H₂O+2e^-→HO₂ ^-+OH^-(碱性) (8)

O₂+2H⁺+2e^-→H₂O₂(酸性) (9)

HO₂ ^-+O₃→·O₃ ^-+HO₂· (10)

${\mathrm{HO}}_2\&CenterDot;\&LeftRightArrow;\&CenterDot;{O_2}^{-}+H^{+}---\left(11\right)$

·O₂ ^-+O₃→·O₃ ^-+O₂ (12)

·O₃ ^-+H₂O→·OH+O₂+OH^- (13)

本发明的3D-EO三维过氧化电化学装置使水处理过程中的两个单独的化学氧化过程转化为多个可能产生·OH的高级氧化过程，O₃和O₂可在阴极表面经过一系列自由基链反应生成·OH，同时，阳极表面也可产生·OH、·O、ClO^-等氧化性粒子，故臭氧电化学的耦合联用能够产生更多的·OH等氧化性粒子，具有明显的协同氧化效应，可以克服使用单一技术时的局限，对有机物的处理效率有极大地提高，可用于难降解COD废水的深度处理，有效降低出水COD和色度，也可用于高浓度难降解有机废水的预处理，提高其可生化性，如垃圾渗滤液、化工(印染、硝基苯类)、制药类废水、农药废水、焦化、煤化工及其他类型难降解有机废水的处理。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1、本发明的3D-EO三维过氧化电化学装置是基于臭氧氧化和电化学氧化技术原理，在通电及产生臭氧的条件下，将臭氧氧化法和电化学氧化法耦合联用，用于废水处理。臭氧发生器产生的臭氧通过曝气装置送入反应器中氧化降解污染物，同时，反应器中的电化学氧化装置发生电化学氧化作用氧化降解污染物，此外，臭氧电化学耦合氧化体系具有协同氧化效应，两者耦合联用，共同降解污染物。该法操作简单，易于实现自动化，方便维护。

2、本发明的3D-EO三维过氧化电化学装置包括三级串联的3D-EO高效氧化反应器，反应器的上端进水、下端出水，臭氧气体从反应器的底部进入，从而形成了逆流的形式，更有利于废水的处理；同时臭氧发生器产生的60％～80％的O₃在第一级反应器中氧化降解有机物，20％～40％的O₃进入第二级反应器中氧化污染物，同时上级反应器的臭氧尾气(含有O₃和O₂等的混合气)通过其同级的尾气集气管引导入下级反应器的进气口，继续利用臭氧尾气进一步降低废水中的污染物，经过三级串联的反应器后，最终尾气中的臭氧浓度极低，尾气可直接排放。通过多级反应器串联使用，充分利用臭氧尾气，避免了资源的浪费，可提高O₃的利用率，且最终尾气可直接排放，无需进行O₃尾气处理，降低了运行成本，也提高了废水中污染物的去除率。同时，由于采用三级串联反应器处理污水，因而，每一级反应器的高度相对较低，克服了单体反应器高度太高的问题，设备安全性较好。此外，电化学氧化装置采用三维电极，与二维电极比较，三维电极结构扩大了电极面积，提高了液相传质效率和电流效率；采用的陶瓷粒子电极还具有高催化活性，大大提高电流的利用效率。

3、本发明的3D-EO三维过氧化电化学装置可应用于有机废水的深度处理中，如焦化、煤化工、制药、石油、垃圾渗滤液等行业产生的难降解的生化处理甚至其混凝处理出水，并且能有效降解难降解的有毒有害污染物，COD去除率在60％以上，出水COD低于50mg/L，色度低于10倍，可达到回用要求。本发明的3D-EO三维过氧化电化学装置还可应用于有机废水的预处理中，如垃圾渗滤液、煤化工废水、黄金冶炼浸出的含氰废水、造纸废水、制药废水等高浓度难降解有机废水，能将有毒、大分子的有机物转化为无毒或小分子中间产物，甚至完全矿化，有效提高废水的可生化性。

附图说明

图1为本发明实施例1中3D-EO三维过氧化电化学装置的结构示意图。

图2为本发明实施例1中3D-EO三维过氧化电化学装置处理有机废水的流程图。

图例说明：1、反应器；2、臭氧发生器；3、出气口；4、电源；5、纳米曝气头；6、电极板；7、进气口；8、臭氧尾气集气管；9、进水口；10、出水口；11、陶瓷粒子电极。

具体实施方式

以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。

以下实施例中所采用的材料和仪器均为市售。

实施例1

一种本发明的3D-EO三维过氧化电化学装置，如图1所示，包括反应器1和臭氧发生器2，反应器1与臭氧发生器2连接，反应器1内设有三维电化学氧化装置，三维电化学氧化装置包括陶瓷粒子电极11和六块均等排列的电极板6。本实施例中，装置还包括设于反应器1外的电源4，电极板6交替与电源4的正极和负极相连，作为正极和负极。

本实施例中，反应器1内设有用于扩散臭氧发生器2产生的混合气的纳米曝气头5。纳米曝气头5设于反应器1的底部，位于反应器1的进气口7与陶瓷粒子电极11之间，与臭氧发生器2连通，用于将臭氧发生器2产生的O₂、O₃混合气体扩散至电极表面。

本实施例中，陶瓷粒子电极11是由若干直径为3mm～10mm的球状陶瓷粒子构成，陶瓷粒子表面设有RuO₂∶IrO₂∶Ta₂O₅∶TiO₂摩尔比为2∶4∶3∶20的金属氧化物层(但不限于此，可根据废水性质，选择Ir、Ta、Ti、Ru和Pt中一种或多种的金属氧化物层)。

本实施例中，反应器1设为三级，三级反应器依次串联，第一级反应器和第二级反应器(左起)均与臭氧发生器2相连。

本实施例中，三级反应器1上均设有进水口9、出水口10和进气口7，进水口9设于反应器1的上部，出水口10设于反应器1的下部，进气口7设于反应器1的底部。第一级反应器和第二级反应器还设有出气口3，出气口3设于反应器1的顶部。第三级反应器上端是敞开式，因为臭氧气体利用完，释放出来的气体为CO₂等无害性气体。上级反应器的出水口10与下级反应器的进水口9通过管道连通，上级反应器的出气口3与下级反应器的进气口7通过臭氧尾气集气管8连通。上级反应器的臭氧尾气通过臭氧尾气集气管8引导至下级反应器的进气口7。

上述本实施例的3D-EO三维过氧化电化学装置可应用于处理有机废水，流程如下：

待处理的废水进入3D-EO三维过氧化电化学装置的反应器1，打开臭氧发生器2，向反应器1内通入臭氧，同时向反应器1内三维电化学氧化装置通电流，实现臭氧和电化学耦合氧化降解污染物。图2为3D-EO三维过氧化电化学装置处理有机废水的流程图。

本实施例的3D-EO三维过氧化电化学装置及应用是将臭氧氧化技术和电化学氧化技术于同一反应器中耦合联用，反应器采用三级串联形式，每一级反应器的高度相对较低，克服了单体反应器高度太高的问题，设备安全性较好，且经过三级串联的反应器后，最终尾气中的臭氧浓度极低，尾气可直接排放，避免了资源的浪费，提高了O₃的利用率，无需进行O₃尾气处理，降低了运行成本，也提高了废水中污染物的去除率。臭氧和电化学技术可分别氧化降解有机物，同时，臭氧电化学耦合氧化体系可协同氧化有机物：O₃和O₂可在阴极表面经过一系列自由基链反应生成·OH，阳极表面也可产生·OH、·O、ClO^-等氧化性粒子氧化有机物。电化学氧化电流密度为350～450A/m²；臭氧浓度为80～120mg/L，处理时间为15～30min。

本发明的3D-EO三维过氧化电化学装置是基于臭氧氧化和电化学氧化技术原理，在通电及产生臭氧的条件下，将臭氧氧化技术和电化学氧化技术于同一反应器中耦合联用，用于废水处理。O₃可利用自身的氧化性直接或间接氧化有机物，电化学氧化可利用阳极的高电位及催化活性直接降解水中的污染物，或产生·OH等强氧化性粒子氧化降解污染物。同时，臭氧电化学耦合氧化体系还具有协同氧化效应：O₃可在阴极表面直接得电子生成臭氧负离子，进而分解为·OH；阴极附近的强碱性条件促进了臭氧的分解，进而产生·OH，实现臭氧体系自由基链的引发；O₂在阴极表面发生还原反应生成H₂O₂，其共轭碱HO₂ ^-与O₃反应生成·OH；·OH具有较高的氧化还原电位，能无选择地将水中难降解的污染物氧化为H₂O、CO₂和N₂等无机小分子。因此，本发明的3D-EO三维过氧化电化学装置能有效地通过臭氧氧化和电化学氧化耦合联用氧化降解有机废水。

实施例2：

一种本发明的3D-EO三维过氧化电化学装置在处理有机废水中的应用，采用实施例1的3D-EO三维过氧化电化学装置，包括以下步骤：

将COD为300mg/L、色度为500倍的焦化废水生化出水进入3D-EO三维过氧化电化学装置的反应器1中，打开臭氧发生器2，产生的臭氧混合气分别通入第一级反应器和第二级反应器，两者的通入体积比例为3∶2，调节臭氧混合气流量，使其以80mg/L的投加量进入反应器。开启电源，以外接直流电，电流密度控制在350A/m²，处理20min后停止反应，即完成对废水的深度降解。经三级串联反应器后，处理后的水从第三级反应器下端出水口排放。

结果表明，处理20min后，COD降至43mg/L，色度降至15倍，出水澄清，达到《炼焦化学工业污染物排放标准》(GB16171-2012)中表2的出水标准要求。可见，3D-EO三维过氧化电化学装置用于有机废水的深度处理时，处理速率快，去除率高，大大缩短了处理时间。

实施例3：

一种本发明的3D-EO三维过氧化电化学装置在处理有机废水中的应用，采用实施例1的3D-EO三维过氧化电化学装置。

方式一(臭氧氧化)：将COD为200mg/L、色度为200倍的某污水处理厂的生化出水进入3D-EO三维过氧化电化学装置的反应器1中，打开臭氧发生器2，产生的臭氧混合气分别通入第一级和第二级反应器，两者的通入比例为3∶2，调节臭氧混合气流量，使其以80mg/L的投加量进入反应器。处理15min后停止反应，即完成对废水的深度降解，经三级串联反应器后，处理后的水从第三级反应器下端出水口排出。

方式二(电化学氧化)：将COD为200mg/L、色度为200倍的某污水处理厂的生化出水进入3D-EO三维过氧化电化学装置的反应器1中，开启电源，以外接直流电，电流密度控制在350A/m²，处理15min后停止反应，即完成对废水的深度降解，经三级串联反应器后，处理后的水从第三级反应器下端出水口排出。

方式三：将COD为200mg/L、色度为200倍的某污水处理厂的生化出水进入3D-EO三维过氧化电化学装置的反应器1中，打开臭氧发生器2，产生的臭氧混合气分别通入第一和第二级反应器，两者的通入比例为3∶2，调节臭氧流量，使其以80mg/L的投加量进入反应器1；同时开启电源，以外接直流电，电流密度控制在350A/m²，处理15min后停止反应，即完成对废水的深度降解，经三级串联反应器后，处理后的水从第三级反应器下端出水口排放。

分别测定上述三种方式的体系中的出水COD含量和色度，并计算COD和色度的去除率，结果如表1所示。

表1采用不同方法时COD和色度的去除率

结果表明，采用3D-EO三维过氧化电化学装置对COD的去除率为80％，对色度去除率为96％，3D-EO三维过氧化电化学装置对COD的去除率高于单独臭氧氧化与单独电化学氧化对COD的去除率之和(52％)。说明本发明的3D-EO三维过氧化电化学装置通过臭氧氧化和电化学氧化协同氧化污染物，明显优于单一臭氧氧化或电化学氧化，能有效降低COD和色度。

实施例4：

一种本发明的3D-EO三维过氧化电化学装置在处理有机废水中的应用，采用实施例1的3D-EO三维过氧化电化学装置，包括以下步骤：

将某垃圾渗滤液原液(进水B/C<0.3，COD>4000mg/L)进入3D-EO三维过氧化电化学装置的反应器1中，打开臭氧发生器2，产生的臭氧混合气分别通入第一和第二级反应器，两者的通入比例为在4∶1，调节臭氧混合气流量，使其以80mg/L的投加量进入反应器；开启电源，以外接直流电，电流密度控制在350A/m²，处理25min后停止反应，即完成对废水的预降解，经三级串联反应器后，处理后的水从第三级反应器下端出水口排放。测定出水COD和BOD₅含量，并计算B/C值，结果如表2所示。

表2 3D-EO三维过氧化电化学装置对某垃圾渗滤液原液的处理情况

结果表明，处理25min后，B/C>0.3，废水可生化性提高。说明本发明的3D-EO三维过氧化电化学装置可用于高浓度难降解废水的预处理中，不仅能去除大部分有机物，还能有效提高废水的可生化性。

实施例5：

一种本发明的3D-EO三维过氧化电化学装置在处理有机废水中的应用，采用实施例1的3D-EO三维过氧化电化学装置，包括以下步骤：

将某制药废水原液(进水B/C<0.3，COD>20000mg/L)进入3D-EO三维过氧化电化学装置的反应器1中，打开臭氧发生器2，产生的臭氧混合气分别通入第一和第二级反应器，两者的通入比例为3∶2，调节臭氧混合气流量，使其以120mg/L的投加量进入反应器；开启电源，以外接直流电，电流密度控制在450A/m²，处理30min后停止反应，即完成对废水的预降解，经三级串联反应器后，处理后的水从第三级反应器下端出水口排放。测定出水COD和BOD₅含量，并计算B/C值，结果如表3所示。

表3 3D-EO三维过氧化电化学装置对某制药废水原液的处理情况

结果表明，处理30min后，B/C>0.3，废水可生化性提高。说明本发明的3D-EO三维过氧化电化学装置可用于高浓度难降解废水的预处理中，不仅能去除绝大部分有机物，还能有效提高废水的可生化性。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例。凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应该指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下的改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种3D-EO三维过氧化电化学装置，其特征在于，包括反应器(1)以及与反应器(1)连接的臭氧发生器(2)，所述反应器(1)内设有三维电化学氧化装置，所述三维电化学氧化装置包括陶瓷粒子电极(11)和两块以上均等排列的电极板(6)，所述电极板(6)交替设为正极和负极。

2.根据权利要求1所述的3D-EO三维过氧化电化学装置，其特征在于，所述反应器(1)内设有用于扩散臭氧发生器(2)产生的混合气的纳米曝气头(5)。

3.根据权利要求1所述的3D-EO三维过氧化电化学装置，其特征在于，所述陶瓷粒子电极(11)是由若干球状陶瓷粒子构成的电极，所述陶瓷粒子的直径为3mm～10mm，所述陶瓷粒子表面设有含Ir、Ta、Ti、Ru和Pt中一种或多种的金属氧化物层。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的3D-EO三维过氧化电化学装置，其特征在于，所述反应器(1)设为多级，多级反应器依次串联，第一级反应器和第二级反应器与臭氧发生器(2)相连。

5.根据权利要求4所述的3D-EO三维过氧化电化学装置，其特征在于，所述反应器(1)设为三级。

6.根据权利要求4所述的3D-EO三维过氧化电化学装置，其特征在于，上级反应器所设的出水口(10)与下级反应器所设的进水口(9)连通，上级反应器所设的出气口(3)与下级反应器所设的进气口(7)通过臭氧尾气集气管(8)连通。

7.一种如权利要求1～6中任一项所述的3D-EO三维过氧化电化学装置在处理有机废水中的应用。

8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于，所述应用包括所述3D-EO三维过氧化电化学装置对有机废水的预处理和/或深度处理；预处理的有机废水包括垃圾渗滤液、煤化工废水、黄金冶炼浸出的含氰废水、造纸废水和制药废水中的一种或多种；深度处理的有机废水是指经生化处理后、生化与混凝后的出水或膜处理后产生的浓水。

9.根据权利要求7所述的应用，其特征在于，所述应用包括所述3D-EO三维过氧化电化学装置对有机废水的预处理和/或深度处理；预处理的有机废水进水B/C<0.3，COD在4000mg/L以上；深度处理的有机废水进水COD为100mg/L～300mg/L，色度为70～500倍。

10.根据权利要求7～9中任一项所述的应用，其特征在于，所述3D-EO三维过氧化电化学装置的电化学氧化电流密度为350A/m²～450A/m²，臭氧浓度为80mg/L～120mg/L，处理时间为15min～30min；

所述3D-EO三维过氧化电化学装置中设有三级串联的反应器(1)时，所述臭氧发生器(2)产生的臭氧混合气分别通入第一级反应器和第二级反应器，臭氧混合气通至第一级反应器和第二级反应器的体积比例为3～4∶2～1。