CN201296697Y - 有机废水的臭氧/电化学一体化处理装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及有机废水的臭氧/电化学一体化处理装置，装置包括直流电源，置于恒温水浴槽中的反应器，反应器底部设有连接臭氧发生器的曝气装置，反应器内设有与直流电源相连的阳极和阴极。本实用新型将臭氧氧化法和电化学技术进行联用，组合成一种新型高效的电化学高级氧化技术，在降低使用成本的同时，可实现快速降解有机污染物的目的。本装置结构紧凑简单，操作简便，处理效率高，可用于处理高浓度难降解的有毒有害液态有机污染物。
Description
技术领域
本实用新型涉及有机废水的臭氧/电化学一体化处理装置，属于环境和水处理技术领域。
背景技术
近年来，我国连续发生重大环境污染事件，直接威胁当地的饮水安全，并给人们的生产生活带来严重影响，甚至造成国际环境纠纷和赔偿。对国内外重大污染环境突发事件分析可知，其污染物以液态为主，占60％以上，是应急处理的主要对象。因此，针对典型液态污染物展开其快速处理处置技术研究是重大污染事件应急技术中的重中之重。
同时，难降解有机物的处理是环境和化工领域研究的热点之一，也是国民经济发展亟待解决的问题。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，该类有机物具有种类多、成分复杂、COD(化学需氧量)浓度高、可生化性差、有毒有害等特点，常规处理方法难以取得满意的处理效果，成为目前我国废水处理中面临的一大技术难点。目前，物化一生化联用技术仍是解决这类废水的主要方法和技术，其关键是通过高效氧化预处理，将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，以利于后续生化处理过程。其中高级氧化技术如臭氧氧化法和电化学氧化法作为预处理技术得到了广泛关注。
氧化化技术利用各种氧化剂攻击废水中的大分子有机物，从而使水中有机物得到氧化，达到净化水质的目的。常用的氧化剂有臭氧，氯气，双氧水等，其中又以臭氧氧化最为引人关注。臭氧作为一种高效的氧化剂，在水处理领域应用广泛，但其亦存在不足，一是臭氧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，矿化能力差；二是臭氧利用率不高，导致臭氧处理费用高。如何提高臭氧利用率，提高其对污染物的矿化能力，成为了近些年研究的热点。
电化学氧化法能在常温常压下，通过有催化活性的电极反应直接或间接产生羟基自由基，从而有效降解难生化污染物。因其处理效率高、操作简便、与环境兼容等优点引起了研究者的广泛注意。但长期以来，受电极材料的限制，该工艺降解有机物的电流效率低，能耗高，难以实现工业化。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种有机废水的臭氧/电化学一体化处理装置，将臭氧氧化和电化学氧化两种技术集成，在低电导率条件下实现高浓度难降解液态有机污染物的快速高效处理。
本实用新型的有机废水的臭氧/电化学一体化处理装置，包括直流电源，恒温水浴槽和反应器，反应器置于恒温水浴槽中，反应器底部设置曝气装置，曝气装置连接臭氧发生器的出气口，臭氧发生器的进气口经阀门与氧气瓶相连，反应器内设有阳极和阴极，阳极和阴极分别与直流电源的正、负极相连。
上述的阳极可为石墨电极，阴极可以是载铂活性炭纤维电极或活性炭纤维电极，优选载铂活性炭纤维电极。
利用本实用新型所述装置处理有机废水的方法：用硫酸盐或者盐酸盐将有机废水的电解质浓度调节为0.1～20g/L，然后将废水加入到反应器中，控制水浴温度为10～35℃，阳极和阴极接直流电源，控制电流0.05～3A，臭氧发生器通过曝气装置向反应器曝气，控制曝气流量为30～120L/h，进行废水处理。
本实用新型将臭氧氧化法和电化学氧化方法进行联用，组合成一种新型高效的电化学高级氧化技术，在降低使用成本的同时，可实现快速降解有机污染物的目的。发明装置结构紧凑简单，操作简便，处理效率高，可用于处理高浓度难降解的有毒有害液态有机污染物。
附图说明
图1为有机废水的臭氧/电化学一体化处理装置示意图；
图2为不同处理工艺处理对氯苯酚的降解曲线图。
具体实施方式
为了更好的理解本实用新型，下面结合附图以及具体实施例对本实用新型作进一步说明。
参照图1，本实用新型的有机废水的臭氧/电化学一体化处理装置，包括直流电源1，恒温水浴槽2和反应器3，反应器3置于恒温水浴槽2中，反应器底部设置曝气装置5，曝气装置5连接臭氧发生器6的出气口，臭氧发生器6的进气口经阀门7与氧气瓶4相连，反应器内设有阳极9和阴极8，阳极9和阴极8分别与直流电源1的正、负极相连。
实施例：
在浓度为250mg/L的对氯苯酚(4-CP)的1L废水中，加入4.7g Na2SO4电解质，调节pH至9；开启恒温水浴槽，调节水浴温度为25℃，将上述废水倒入反应器中，开启臭氧发生器和直流电源，控制臭氧气体流量为30L/h，调节电流强度为1A。定时用移液枪从反应器中取样分析(0min，2.5min，5min，10min，15min，20min，30min，40min，50min，60min)。得到处理对氯苯酚的降解曲线图，如图2曲线1所示。从图可见，本实用新型对4-CP的降解率随反应时间的延长而逐渐上升，至40min反应趋于稳定，到60min去除率达到87％。
比较例1：
浓度为250mg/L的对氯苯酚废水，调节pH至9，开启恒温水浴槽，调节水浴温度为25℃，开启臭氧发生器，控制臭氧气体流量为30L/h，采用臭氧氧化法处理上述废水，得到处理对氯苯酚的降解曲线图，如图2曲线2所示。从图可见，臭氧氧化法对4-CP的去除去除率为50％。
比较例2：
在浓度为250mg/L的对氯苯酚废水中，加入4.7g Na2SO4电解质，调节pH至9；开启恒温水浴槽，调节水浴温度为25℃，开启直流电源，调节电流强度为1A，采用电化学法处理上述废水，得到处理对氯苯酚的降解曲线图，如图2曲线3所示。从图可见，电化学法对4-CP的去除去除率仅为30％。
试验表明，臭氧氧化法与电化学氧化法之间具有明显的协同效应。在低电导率条件下能实现高浓度难降解液态有机污染物的快速高效处理。
当阴极采用活性炭纤维电极时协同因子为2.01；当阴极采用载铂活性炭纤维电极时，协同因子达到2.33，说明在活性炭纤维电极上载铂可以提高臭氧氧化法和电化学氧化法之间的协同效应，更好的促进污染物的去除。阴极采用活性炭纤维电极或载铂活性炭纤维电极的协同因子见表1。
表1
由表1可见，与单独臭氧氧化法和电化学氧化法相比，臭氧/电化学处理方法对液态有机污染物的去除具有明显的协同作用，且降解效果较好。
Claims (3)
1.有机废水的臭氧/电化学一体化处理装置，其特征是包括直流电源(1)，恒温水浴槽(2)和反应器(3)，反应器(3)置于恒温水浴槽(2)中，反应器底部设置曝气装置(5)，曝气装置(5)连接臭氧发生器(6)的出气口，臭氧发生器(6)的进气口经阀门(7)与氧气瓶(4)相连，反应器内设有阳极(9)和阴极(8)，阳极(9)和阴极(8)分别与直流电源(1)的正、负极相连。
2.根据权利要求1所述的有机废水的臭氧/电化学一体化处理装置，其特征是所说的阳极(9)为石墨电极。
3.根据权利要求1所述的有机废水的臭氧/电化学一体化处理装置，其特征是所说的阴极(8)是载铂活性炭纤维电极或活性炭纤维电极。
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