CN111995040A - 高浓度难生物降解有机废水处理设备以及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种高浓度难生物降解有机废水处理设备以及方法，其中，所述高浓度难生物降解有机废水处理设备包括依次连通的第一阴极电解槽、第二阴极电解槽、阳极电解槽以及沉淀池，且所述第二阴极电解槽通过废水回流泵与所述第一阴极电解槽连通以形成循环回路，其中，所述第一阴极电解槽内设有第一阴极板以及曝气装置；所述第二阴极电解槽内设有第二阴极板；所述阳极电解槽内设有阳极板；所述第一阴极板、所述第二阴极板以及所述阳极板均为活性炭纤维电极板，且均与同一个直流电源连通。本发明提供的技术方案，旨在解决现有的有机废水处理方法对高浓度难生物降解有机废水处理效果差的问题。

Description

高浓度难生物降解有机废水处理设备以及方法

技术领域

本发明涉及废水处理技术领域，具体涉及一种高浓度难生物降解有机废水处理设备以及方法。

背景技术

目前国内外处理有机废水的方法主要包括化学法、生物法和物理法三种方式。其中，物理法多作为预处理使用，往往需要跟随多个其他处理工艺组合，难以发挥主要处理作用，化学法容易造成二次污染，且设备造价高，反应条件苛刻。因此，在有机废水处理上，多数使用生物降解法。

由于工业废水多是人工合成的大分子物质，多数不易被生物降解，具有高浓度、难降解的特点，且多具有生物毒性，这些大分子物质不易被目前常用的生物处理工艺所去除，排放到自然环境中也不易通过天然的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累积，打破生态系统原有的平衡，给人类赖以生存的环境造成巨大威胁，它们还可以通过食物链进入生物体并逐渐富集，最后进入人体危害健康。

发明内容

本发明的主要目的是提出一种高浓度难生物降解有机废水处理设备以及方法，旨在解决现有的有机废水处理方法对高浓度难生物降解有机废水处理效果差的问题。

为实现上述目的，本发明提出的一种高浓度难生物降解有机废水处理设备，所述高浓度难生物降解有机废水处理设备包括依次连通的第一阴极电解槽、第二阴极电解槽、阳极电解槽以及沉淀池，且所述第二阴极电解槽通过废水回流泵与所述第一阴极电解槽连通以形成循环回路，其中：

所述第一阴极电解槽内设有第一阴极板以及曝气装置；

所述第二阴极电解槽内设有第二阴极板；

所述阳极电解槽内设有阳极板；

所述第一阴极板、所述第二阴极板以及所述阳极板均为活性炭纤维电极板，且均与同一个直流电源连通。

可选地，所述沉淀池设有出水口；

所述高浓度难生物降解有机废水处理设备还包括出水回流管以及处理出水管，所述出水回流管的入口连通所述出水口，出口连通所述第一阴极电解槽，所述处理出水管与所述出水口连通。

可选地，所述沉淀池的底部设有污泥出口；

所述高浓度难生物降解有机废水处理设备还包括污泥排放管以及污泥回流管，所述污泥回流管的入口连通所述污泥出口，出口连通所述阳极电解槽，所述污泥排放管连通所述污泥出口。

可选地，所述第一阴极板设有多个，多个所述第一阴极板并排且间隔设置；和/或，

所述第二阴极板设有多个，多个所述第二阴极板并排且间隔设置；和/或，

所述阳极板设有多个，多个所述阳极板并排且间隔设置。

此外，本发明还提出一种高浓度难生物降解有机废水处理方法，所述高浓度难生物降解有机废水处理方法包括以下步骤：

提供如上文所述的高浓度难生物降解有机废水处理设备；

在向第一阴极电解槽内持续曝气的条件下，对所述第一阴极电解槽内的所述有机废水进行好氧电解-电催化协同处理；

对第二阴极电解槽内的所述有机废水进行缺氧电解-电催化协同处理；

启动废水回流泵以使所述有机废水于所述第一阴极电解槽和所述第二阴极电解槽之间循环流动，获得第一处理水；

输送所述第一处理水至阳极电解槽，并向所述阳极电解槽内投加活性污泥微生物，进行电解-生物降解耦合反应，获得第二处理水；

对所述第二处理水进行沉降处理以获得沉淀污泥和处理出水。

可选地，在所述对所述第二处理水进行沉降处理以获得沉淀污泥和处理出水的步骤之后，还包括：

将部分所述处理出水输送至所述第一阴极电解槽内；

将部分所述沉淀污泥输送至所述阳极电解槽内。

可选地，所述处理出水的回流比为100％～200％；和/或，

所述沉淀污泥的回流比为50％～100％。

可选地，在所述在向第一阴极电解槽内持续曝气的条件下，对所述第一阴极电解槽内的所述有机废水进行好氧电解-电催化协同处理的步骤中，

所述第一阴极电解槽内的水力停留时间为30～50min；

所述曝气时，通入的压缩空气的流量与所述有机废水的流量的比例为1～4:1；

所述第一阴极板的参数为，电流密度5～20mA/cm²，极板间距2～4cm。

可选地，在所述对第二阴极电解槽内的所述有机废水进行缺氧电解-电催化协同处理，启动废水回流泵以使所述有机废水于所述第一阴极电解槽和所述第二阴极电解槽之间循环流动，获得第一处理水的步骤中，

所述第二阴极电解槽内的水力停留时间为30～50min；

所述第二阴极板的参数为，电流密度5～20mA/cm²，极板间距2～4cm；

所述第二阴极电解槽和所述第一阴极电解槽之间的废水回流比为50％～100％。

可选地，在所述输送所述第一处理水至阳极电解槽，并向所述阳极电解槽内投加活性污泥微生物，进行电解-生物降解耦合反应，获得第二处理水的步骤中，所述阳极电解槽内的水力停留时间为6～15h；

所述阳极电解槽内的污泥负荷为0.15～0.35kgCOD/kgMLSS·d；

所述阳极板的参数为，电流密度5～20mA/cm²，极板间距2～4cm。

本发明提出的技术方案中，设置依次连接的第一阴极电解槽、第二阴极电解槽、阳极电解槽以及沉降池，通过对有机废水依次进行电解-电催化协同预处理、电解-生物降解耦合反应以及沉降处理，先对有机废水中的难降解有机物进行预处理，提高有机废水的可生化性，然后进行生物降解、沉淀分离其中的污泥，有效实现了对高浓度难生物降解有机废水的处理，本发明处理设备结构简单、易于制造，且处理方法工艺简单、操作难度低、投资和运行费用较低且无二次污染，适合工业推广。此外，通过使有机废水在第一阴极电解槽和第二阴极电解槽之间循环，使废水中的难降解有机污染物反复经过好氧电解-缺氧电解的耦合效应，也进一步提高了第二阴极电解槽出水(即第一处理水)的可生化性，增强了处理设备的处理效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明提供的高浓度难生物降解有机废水处理设备的一实施例的结构示意图。

附图标号说明：

标号	名称	标号	名称
				100	处理设备	6	出水口
1	进水管	61	出水回流管
				2	第一阴极电解槽	62	处理出水管
21	第一阴极板	71	污泥排放管
				220	曝气头	72	污泥回流管
221	压缩空气管	81	废水回流泵
				3	第二阴极电解槽	82	出水回流泵
31	第二阴极板	83	污泥回流泵
				4	阳极电解槽	84	阀门
41	阳极板	9	废水回流管
				5	沉淀池	10	直流电源

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，全文中出现的“和/或”的含义，包括三个并列的方案，以“A和/或B”为例，包括A方案、或B方案、或A和B同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

目前国内外处理有机废水的方法主要包括化学法、生物法和物理法三种方式。其中，物理法多作为预处理使用，往往需要跟随多个其他处理工艺组合，难以发挥主要处理作用，化学法容易造成二次污染，且设备造价高，反应条件苛刻。因此，在有机废水处理上，多数使用生物降解法。

由于工业废水多是人工合成的大分子物质，多数不易被生物降解，具有高浓度、难降解的特点，且多具有生物毒性，这些大分子物质不易被目前常用的生物处理工艺所去除，排放到自然环境中也不易通过天然的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累积，打破生态系统原有的平衡，给人类赖以生存的环境造成巨大威胁，它们还可以通过食物链进入生物体并逐渐富集，最后进入人体危害健康。

鉴于此，本发明提供一种高浓度难生物降解有机废水处理设备100，图1为本发明提供的高浓度难生物降解有机废水处理设备100一实施例。

请参阅图1，高浓度难生物降解有机废水处理设备100包括依次连通的第一阴极电解槽2、第二阴极电解槽3、阳极电解槽4以及沉淀池5，且第二阴极电解槽3通过废水回流泵81与第一阴极电解槽2连通以形成循环回路，其中，第一阴极电解槽2内设有第一阴极板21以及曝气装置，第一阴极板21为活性炭纤维电极板；第二阴极电解槽3内设有第二阴极板31，第二阴极板31为活性炭纤维电极板；阳极电解槽4内设有阳极板41，阳极板41为活性炭纤维电极板，第一阴极板21、第二阴极板31以及阳极板41均与同一个直流电源10连通。

本发明提出的技术方案中，设置依次连接的第一阴极电解槽2、第二阴极电解槽3、阳极电解槽4以及沉淀池，通过对有机废水依次进行电解-电催化协同预处理、电解-生物降解耦合反应以及沉降处理。先对有机废水中的难降解有机物进行预处理，提高有机废水的可生化性，然后进行生物降解、沉降分离其中的污泥，有效实现了对高浓度难生物降解有机废水的处理，本发明处理设备100结构简单、易于制造，且处理方法工艺简单、操作难度低、投资和运行费用较低且无二次污染，适合工业推广。此外，通过使有机废水在第一阴极电解槽2和第二阴极电解槽3之间循环，使废水中的难生物降解有机污染物反复经过好氧电解-缺氧电解的耦合效应，也进一步提高了第二阴极电解槽3出水(即第一处理水)的可生化性，增强了处理设备100的处理效果。

其中，活性炭纤维电极板具有多孔、高比表面积的特点，不仅具有导电作用，可以对有机废水进行电解，而且能够将污染物吸附后富集于电极表面，然后进行电催化处理，如此，电解与电催化协同作用，不但提高了电解效果，而且减少了反应能耗。需要说明的是，本发明涉及的活性炭纤维电极板是指以活性炭纤维为电极材料制成的阴极板或阳极板41，可以在市面上购得，也可以自行制备，其制备方法可以参考常规的制作方法，在此不做赘述。

本实施例中，在第一阴极电解槽2内设置曝气装置和第一阴极板21，第一阴极板21与直流电源10的负极电性连接。曝气装置包括压缩空气管221和鼓风机设备(图中未画出)，压缩空气管221的一端与鼓风机设备连接，另一端伸入第一阴极电解槽2内，并与曝气头220连通，鼓风机设备输出空气，通过压缩空气管221进入曝气头220，而后喷出，产生曝气效果。通过对第一阴极电解槽2内持续曝气形成好氧区，由于水中存在溶解氧，水中的O₂分子比水合H⁺更容易在第一阴极板21被还原，水中的溶解氧在活性炭纤维的催化作用下产生强氧化性中间产物如[O₂ ^2-]、[H₂O₂]、[·OH]等，这些中间产物能将水中难生物降解的大分子有机物进行开环、断链，使之变成易生物降解的有机物，从而有利于后续的生物处理。同时这些中间产物还能将废水中的部分有机污染物直接氧化分解成CO₂和H₂O而去除。此外，曝气还起到了搅拌的作用，加速了第一阴极电解槽2内部传质，消除了电解反应中的浓差极化，加速了反应进行速度。

进一步地，曝气头220设有多个，且多个曝气头220设于第一阴极板21的下方，如此，可以快速营造好氧环境，并实现废水剧烈翻腾的效果。

第二阴极电解槽3内设置第二阴极板31，第二阴极板31与直流电源10的负极电性连接。由于第二阴极电解槽3内没有通入空气，第二阴极电解槽3内构成缺氧环境，废水中的水合H⁺在第二阴极板31上被还原成H₂，H₂在活性炭纤维的催化作用下会生成新生态的具有还原能力的[H]，使难生物降解有机物中的某些氧化性基团被还原，从而提高了这些难生物降解有机物的可生化性。此外这种新生态[H]具较大的活性，能破坏某些工业废水中发色物质的发色结构，使偶氮基断裂、大分子分解为小分子、硝基化合物被还原为胺基化合物，达到脱色的目的，进一步增强了有机废水预处理效果。

第一阴极电解槽2和第二阴极电解槽3通过废水回流管9连通，且废水回流管9上设置有废水回流泵81，在废水回流泵81的作用下，第二阴极电解槽3内的有机废水回流至第一阴极电解槽2内再次进行好氧电解-电催化反应，废水在第一阴极电解槽2和第二阴极电解槽3之间循环，使废水中的难降解有机污染物反复经过好氧电解-缺氧电解-好氧电解-缺氧电解的耦合效应，利用电解氧化还原反应对体系中的难降解有机物进行充分氧化还原反应，相较常规的单独氧化或单独还原处理，处理效果更佳，进一步提高了第二阴极电解槽3出水(即第一处理水)的可生化性。

阳极电解槽4内设有阳极板41，阳极板41与直流电源10的正极连接。在阳极电解槽4内，阳极板41电解水产生O₂，从而在池内形成好氧环境，促进活性污泥微生物生长，并为活性污泥微生物氧化分解有机污染物提供电子受体，提高了生物降解效率。同时，由于微生物处于特定电场中，产生电催化作用，激活或增强了酶活性，从而促进了酶的生物活性反应，进一步加强生物降解效果。此外，阳极电解槽4内还存在电化学氧化去除有机污染物。多种作用结合，大大加强了活性污泥微生物对水中有机污染物的降解去除效果。

其中，第一阴极电解槽2中，第一阴极板21的数量可以是一个，也可以是多个。作为优选实施例，本实施例中，设置多个第一阴极板21，多个第一阴极板21间隔设置，这样设置，可以提高电解和电催化效率，进而提高废水在第一阴极电解槽2内的处理效率；第二阴极电解槽3中，第二阴极板31的数量可以是一个，也可以是多个。作为优选实施例，本实施例中，设置多个第二阴极板31，多个第二阴极板31间隔设置，这样设置，可以提高电解和电催化效率，进而提高废水在第二阴极电解槽3内的处理效率；阳极板41的数量可以是一个，也可以是多个。作为优选实施例，本实施例中，设置多个阳极板41，多个阳极板41间隔设置，这样设置，可以提高电解效率，促进生物降解，提高废水在阳极电解槽4内的降解效率。

需要说明的是，第一阴极板21、第二阴极板31以及阳极板41的数量设置相互独立，互不影响，可以设置一个第一阴极板21、一个第二阴极板31以及两个阳极板41，也可以同时设置两个第一阴极板21、两个第二阴极板31以及两个阳极板41。

此外，第一阴极电解槽2设有进水管1，原水即高浓度难生物降解的有机废水自进水管1进入第一阴极电解槽2。沉淀池5设有出水口6，出水口6与处理出水管62连通，经沉降后形成的上清液自处理出水管62排出。

参阅图1，本实施例处理设备100还包括出水回流管61，出水回流管61的入口与出水口6，出水回流管61的出口与第一阴极电解槽2连通，经沉降后形成的上清液自出水口6排出后，分流出一部分并通过出水回流管61回流至第一阴极电解槽2，从而对第一阴极电解槽2内的有机废水进行酸碱调节，使第一阴极电解槽2内的废水的pH值更有利于好氧电解反应，同时也使得处理出水的pH接近中性，满足处理出水要求。而且，通过出水回流能稀释进水有机污染物的浓度，降低第一阴极电解槽2、第二阴极电解槽3以及阳极电解槽4的反应负荷，提高电解及生化反应效率。此外，处理出水回流还能将处理出水中没被去除的部分有机污染物再次进行电解氧化还原和微生物降解去除，进一步降低处理出水中有机污染物的浓度，提升处理效果。

进一步地，出水回流管61上设置有出水回流泵82，出水回流泵82引导了有机废水的回流方向。此外，出水回流管61上还设有阀门84，以控制处理出水的回流比例。

沉淀池5的底部设有污泥出口，在本发明的另一实施例中，本处理设备100还包括污泥排放管71以及污泥回流管72，污泥出口分别与污泥回流管72的入口以及污泥排放管71连通，使得自污泥出口排出的污泥分流出一部分并通过污泥回流管72回流至阳极电解槽4，用于维持阳极电解槽4中活性污泥微生物的数量，剩下的部分污泥则作为剩余污泥通过污泥排放管71排出另作处理。

进一步地，污泥回流管72上设置有污泥回流泵83，污泥回流泵83引导了污泥的回流方向。此外，污泥回流管72上还设有阀门84，以控制污泥的回流比例。

进一步地，基于上述实施例，提出本发明高浓度难生物降解有机废水处理方法的实施例。

在本实施例中，所述高浓度难生物降解有机废水处理方法包括以下步骤：

步骤S10，提供如上文所述的高浓度难生物降解有机废水处理设备100。

步骤S20，在向第一阴极电解槽2内持续曝气的条件下，对所述第一阴极电解槽2内的所述有机废水进行好氧电解-电催化协同处理。

步骤S30，对第二阴极电解槽3内的所述有机废水进行缺氧电解-电催化协同处理。

步骤S40，启动废水回流泵81以使所述有机废水于所述第一阴极电解槽2和所述第二阴极电解槽3之间循环流动，获得第一处理水。

步骤S50，输送所述第一处理水至阳极电解槽4，并向所述阳极电解槽4内投加活性污泥微生物，进行电解-生物降解耦合反应，获得第二处理水。

步骤S60，对所述第二处理水进行沉降处理以获得沉淀污泥和处理出水。

本实施例高浓度难生物降解有机废水处理方法使用上文所述的处理设备100进行，本发明处理方法中，通过对有机废水依次进行电解-电催化协同预处理、电解-生物降解耦合反应以及沉降处理，先对有机废水中的难降解有机物进行预处理，提高有机废水的可生化性，然后进行生物降解、沉降分离其中的污泥，有效实现了对高浓度难生物降解有机废水的处理，本发明处理设备100结构简单、易于制造，且处理方法工艺简单、操作难度低、投资和运行费用较低且无二次污染，适合工业推广。此外，通过使有机废水在第一阴极电解槽2和第二阴极电解槽3之间循环，使废水中的难降解有机污染物反复经过好氧电解-缺氧电解的耦合效应，也进一步提高了第二阴极电解槽3出水(即第一处理水)的可生化性，增强了处理设备100的处理效果。

其中，步骤S20中，在进行曝气时，控制气水比(曝气阶段中通入的压缩空气的流量与有机废水的流量的比例)为1～4:1，从而使电解和电催化协同作用与能耗达到均衡，利益最大化。同时，有机废水在第一阴极电解槽2内的水力停留时间为30～50min，该时间范围内能使部分难生物降解有机物组分被氧化，提高有机工业废水的可生化性，从而可以避免时间过长导致的能耗浪费。

其中，在进行步骤S30时，有机废水在第二阴极电解槽3内的水力停留时间为30～50min，该时间范围内能使部分难降解有机物组分被还原，提高有机工业废水的可生化性，从而可以避免时间过长导致的能耗浪费。

在进行步骤S40时，控制循环速度，使得第二阴极电解槽3和第一阴极电解槽2之间的废水回流比为50％～100％，例如，50％、60％、70％、75％、86％、92％、95％、100％等。

在进行步骤S50时，第一处理水在阳极电解槽4内的水力停留时间为6～15h，该时间范围内能使第一处理水中的有机污染物在电解和微生物的协同作用下被高效降解，提高降解效率和第二处理水的品质。此外，本实施例中，阳极电解槽4内的污泥负荷为0.15～0.35kgCOD/kgMLSS·d。

此外，在电解时，可以对第一阴极板21、第二阴极板31以及阳极板41的参数进行控制以调控对废水的处理效果，具体地，第一阴极板21的参数为，电流密度5～20mA/cm²，极板间距2～4cm；第二阴极板31的参数为，电流密度5～20mA/cm²，极板间距2～4cm；阳极板41的参数为，电流密度5～20mA/cm²，极板间距2～4cm。具体实施时，可以根据有机废水的处理程度进行调节，使得最终的处理出水符合排放标准。

进一步地，步骤S60之后，还包括如下步骤：

步骤S70，将部分所述处理出水输送至所述第一阴极电解槽2内；

步骤S80，将部分所述沉淀污泥输送至所述阳极电解槽4内。

本实施例对第二处理水进行沉降处理，实现固液分离，上清液通过沉淀池出水口排出，然后将处理出水分流，将其中的一部分处理出水回流至第一阴极电解槽2，以使第一阴极电解槽2内的废水的pH值更有利于好氧电解反应，提高废水处理效果，同时，通过处理出水回流稀释进水有机污染物的浓度，降低第一阴极电解槽2、第二阴极电解槽3以及阳极电解槽4的反应负荷，提高电解及生化反应效率，剩下的一部分作为出水排放或待进一步处理后再利用。为使回流效果最优化，本实施例处理出水的回流比优选为100％～200％。

同时，本实施例对沉淀污泥进行分流，引导其中的一部分回流至阳极电解槽4，以维持阳极电解槽4中活性污泥微生物的数量，确保阳极电解槽4内的降解反应顺利进行，另一部分作为剩余污泥排放另作处理。进一步地，本实施例中，沉淀污泥的回流比优选为50％～100％，如此，可以维持活性污泥微生物的数量在合理范围内。

以下结合具体实施例对本发明的技术方案作进一步详细说明，应当理解，以下实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

采用如图1所示的高浓度难生物降解有机废水处理设备100以及印染废水进行以下实施例的操作。该印染废水CODcr浓度2100mg/L、BOD浓度380mg/L，BOD/CODcr＝0.18，可生化性较差，色度为400倍。

设置工艺参数如下：

第一阴极电解槽2中：极板间距为3cm；水力停留时间35min；曝气时，通入压缩空气的气水比为3:1。

第二阴极电解槽3中：极板间距为3cm；水力停留时间35min。

阳极电解槽4中：极板间距为3cm；水力停留时间为12h；污泥负荷为0.24kgCODcr/kgMLSS·d。

电流密度为14mA/cm²；第二阴极电解槽3和第一阴极电解槽2之间的废水回流比为80％，污泥回流比为75％，处理出水回流比为175％。

在第二阴极电解槽3的出口处取样第一处理水，在处理出水管62处取样处理出水，使用COD分析仪和BOD检测仪分别检测第一处理水的CODcr含量和BOD含量以及处理出水的CODcr含量，并计算第一处理水的BOD/CODcr值，使用色度仪检测处理出水的色度，在表1中记录结果。

实施例2

采用如图1所示的高浓度难生物降解有机废水处理设备100以及印染废水进行以下实施例的操作。该印染废水CODcr浓度2960mg/L、BOD浓度430mg/L，BOD/CODcr＝0.15，可生化性较差，色度为560倍。

设置工艺参数如下：

第一阴极电解槽2中：极板间距为2cm；水力停留时间50min；曝气时，通入压缩空气的气水比为4:1。

第二阴极电解槽3中：极板间距为2cm；水力停留时间50min。

阳极电解槽4中：极板间距为2cm；水力停留时间为15h；污泥负荷为0.35kgCODcr/kgMLSS·d。

电流密度为20mA/cm²；第二阴极电解槽3和第一阴极电解槽2之间的废水回流比为100％，污泥回流比为100％，处理出水回流比为200％。

在第二阴极电解槽3的出口处取样第一处理水，在处理出水管62处取样处理出水，使用COD分析仪和BOD检测仪分别检测第一处理水的CODcr含量和BOD含量以及处理出水的CODcr含量，并计算第一处理水的BOD/CODcr值，使用色度仪检测处理出水的色度，在表1中记录结果。

实施例3

采用如图1所示的高浓度难生物降解有机废水处理设备100以及印染废水进行以下实施例的操作。该印染废水CODcr浓度2440mg/L、BOD浓度610mg/L，BOD/CODcr＝0.25，可生化性较差，色度为480倍。

设置工艺参数如下：

第一阴极电解槽2中：极板间距为4cm；水力停留时间30min；曝气时，通入压缩空气的气水比为1:1。

第二阴极电解槽3中：极板间距为4cm；水力停留时间30min。

阳极电解槽4中：极板间距为4cm；水力停留时间为6h；污泥负荷为0.15kgCODcr/kgMLSS·d。

电流密度为10mA/cm²；第二阴极电解槽3和第一阴极电解槽2之间的废水回流比为50％，污泥回流比为50％，处理出水回流比为100％。

在第二阴极电解槽3的出口处取样第一处理水，在处理出水管62处取样处理出水，使用COD分析仪和BOD检测仪分别检测第一处理水的CODcr含量和BOD含量以及处理出水的CODcr含量，并计算第一处理水的BOD/CODcr值，使用色度仪检测处理出水的色度，在表1中记录结果。

表1处理前后水质对比

从上表可以看出，有机废水经各实施例方法处理后，第一处理水的CODcr去除率≥42％以及可生化性BOD/CODcr≥0.37，能满足后续生化处理要求；处理出水的CODcr总去除率≥92％，色度降低率均较高，说明本发明处理设备以及方法对高浓度难生物降解有机废水的处理效果显著。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种高浓度难生物降解有机废水处理设备，其特征在于，包括依次连通的第一阴极电解槽、第二阴极电解槽、阳极电解槽以及沉淀池，且所述第二阴极电解槽通过废水回流泵与所述第一阴极电解槽连通以形成循环回路，其中：

所述第一阴极电解槽内设有第一阴极板以及曝气装置；

所述第二阴极电解槽内设有第二阴极板；

所述阳极电解槽内设有阳极板；

所述第一阴极板、所述第二阴极板以及所述阳极板均为活性炭纤维电极板，且均与同一个直流电源连通。

2.如权利要求1所述的高浓度难生物降解有机废水处理设备，其特征在于，所述沉淀池设有出水口；

所述高浓度难生物降解有机废水处理设备还包括出水回流管以及处理出水管，所述出水回流管的入口连通所述出水口，出口连通所述第一阴极电解槽，所述处理出水管与所述出水口连通。

3.如权利要求1所述的高浓度难生物降解有机废水处理设备，其特征在于，所述沉淀池的底部设有污泥出口；

所述高浓度难生物降解有机废水处理设备还包括污泥排放管以及污泥回流管，所述污泥回流管的入口连通所述污泥出口，出口连通所述阳极电解槽，所述污泥排放管连通所述污泥出口。

4.如权利要求1所述的高浓度难生物降解有机废水处理设备，其特征在于，所述第一阴极板设有多个，多个所述第一阴极板并排且间隔设置；和/或，

所述第二阴极板设有多个，多个所述第二阴极板并排且间隔设置；和/或，

所述阳极板设有多个，多个所述阳极板并排且间隔设置。

5.一种高浓度难生物降解有机废水处理方法，其特征在于，包括以下步骤：

提供如权利要求1至4任意一项所述的高浓度难生物降解有机废水处理设备；

在向第一阴极电解槽内持续曝气的条件下，对所述第一阴极电解槽内的所述有机废水进行好氧电解-电催化协同处理；

对第二阴极电解槽内的所述有机废水进行缺氧电解-电催化协同处理；

启动废水回流泵以使所述有机废水于所述第一阴极电解槽和所述第二阴极电解槽之间循环流动，获得第一处理水；

输送所述第一处理水至阳极电解槽，并向所述阳极电解槽内投加活性污泥微生物，进行电解-生物降解耦合反应，获得第二处理水；

对所述第二处理水进行沉降处理以获得沉淀污泥和处理出水。

6.如权利要求5所述的高浓度难生物降解有机废水处理方法，其特征在于，在所述对所述第二处理水进行沉降处理以获得沉淀污泥和处理出水的步骤之后，还包括：

将部分所述处理出水输送至所述第一阴极电解槽内；

将部分所述沉淀污泥输送至所述阳极电解槽内。

7.如权利要求6所述的高浓度难生物降解有机废水处理方法，其特征在于，

所述处理出水的回流比为100％～200％；和/或，

所述沉淀污泥的回流比为50％～100％。

8.如权利要求5所述的高浓度难生物降解有机废水处理方法，其特征在于，在所述在向第一阴极电解槽内持续曝气的条件下，对所述第一阴极电解槽内的所述有机废水进行好氧电解-电催化协同处理的步骤中，

所述第一阴极电解槽内的水力停留时间为30～50min；

所述曝气时，通入的压缩空气的流量与所述有机废水的流量的比例为1～4:1；

所述第一阴极板的参数为，电流密度5～20mA/cm²，极板间距2～4cm。

9.如权利要求5所述的高浓度难生物降解有机废水处理方法，其特征在于，在所述对第二阴极电解槽内的所述有机废水进行缺氧电解-电催化协同处理，启动废水回流泵以使所述有机废水于所述第一阴极电解槽和所述第二阴极电解槽之间循环流动，获得第一处理水的步骤中，

所述第二阴极电解槽内的水力停留时间为30～50min；

所述第二阴极板的参数为，电流密度5～20mA/cm²，极板间距2～4cm；

所述第二阴极电解槽和所述第一阴极电解槽之间的废水回流比为50％～100％。

10.如权利要求5所述的高浓度难生物降解有机废水处理方法，其特征在于，在所述输送所述第一处理水至阳极电解槽，并向所述阳极电解槽内投加活性污泥微生物，进行电解-生物降解耦合反应，获得第二处理水的步骤中，所述阳极电解槽内的水力停留时间为6～15h；

所述阳极电解槽内的污泥负荷为0.15～0.35kgCOD/kgMLSS·d；

所述阳极板的参数为，电流密度5～20mA/cm²，极板间距2～4cm。

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