專利名稱：：有機(jī)廢水的臭氧/電化學(xué)一體化處理裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及有機(jī)廢水的臭氧/電化學(xué)一體化處理裝置及方法，屬于環(huán)境和水處理
技術(shù)領(lǐng)域：
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背景技術(shù)：
：近年來(lái)，我國(guó)連續(xù)發(fā)生重大環(huán)境污染事件，直接威脅當(dāng)?shù)氐娘嬎踩?，并給人們的生產(chǎn)生活帶來(lái)嚴(yán)重影響，甚至造成國(guó)際環(huán)境糾紛和賠償。對(duì)國(guó)內(nèi)外重大污染環(huán)境突發(fā)事件分析可知，其污染物以液態(tài)為主，占60%以上，是應(yīng)急處理的主要對(duì)象。因此，針對(duì)典型液態(tài)污染物展開(kāi)其快速處理處置技術(shù)研究是重大污染事件應(yīng)急技術(shù)中的重中之重。同時(shí)，難降解有機(jī)物的處理是環(huán)境和化工領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)之一，也是國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展亟待解決的問(wèn)題。制藥、染料、化工等行業(yè)排放的廢水通常含有高濃度的難生化的有機(jī)物，該類有機(jī)物具有種類多、成分復(fù)雜、COD(化學(xué)需氧量)濃度高、可生化性差、有毒有害等特點(diǎn)，常規(guī)處理方法難以取得滿意的處理效果，成為目前我國(guó)廢水處理中面臨的一大技術(shù)難點(diǎn)。目前，物化一生化聯(lián)用技術(shù)仍是解決這類廢水的主要方法和技術(shù)，其關(guān)鍵是通過(guò)高效氧化預(yù)處理，將難降解有機(jī)污染物轉(zhuǎn)化為低毒、易生物降解的低分子有機(jī)物，以利于后續(xù)生化處理過(guò)程。其中高級(jí)氧化技術(shù)如臭氧氧化法和電化學(xué)氧化法作為預(yù)處理技術(shù)得到了廣泛關(guān)注。氧化化技術(shù)利用各種氧化劑攻擊廢水中的大分子有機(jī)物，從而使水中有機(jī)物得到氧化，達(dá)到凈化水質(zhì)的目的。常用的氧化劑有臭氧，氯氣，雙氧水等，其中又以臭氧氧化最為引人關(guān)注。臭氧作為一種高效的氧化劑，在水處理領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，但其亦存在不足，一是臭氧氧化具有較強(qiáng)的選擇性，氧化過(guò)程中往往只實(shí)現(xiàn)了廢水中大分子有機(jī)物向小分子有機(jī)物的轉(zhuǎn)變，礦化能力差；二是臭氧利用率不高，導(dǎo)致臭氧處理費(fèi)用高。如何提高臭氧利用率，提高其對(duì)污染物的礦化能力，成為了近些年研究的熱點(diǎn)。電化學(xué)氧化法能在常溫常壓下，通過(guò)有催化活性的電極反應(yīng)直接或間接產(chǎn)生羥基自由基，從而有效降解難生化污染物。因其處理效率高、操作簡(jiǎn)便、與環(huán)境兼容等優(yōu)點(diǎn)引起了研究者的廣泛注意。但長(zhǎng)期以來(lái)，受電極材料的限制，該工藝降解有機(jī)物的電流效率低，能耗高，難以實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種有機(jī)廢水的臭氧/電化學(xué)一體化處理裝置及方法，將臭氧氧化和電化學(xué)氧化兩種技術(shù)集成，在低電導(dǎo)率條件下實(shí)現(xiàn)高濃度難降解液態(tài)有機(jī)污染物的快速高效處理。本發(fā)明的有機(jī)廢水的臭氧/電化學(xué)一體化處理裝置，包括直流電源，恒溫水浴槽和反應(yīng)器，反應(yīng)器置于恒溫水浴槽中，反應(yīng)器底部設(shè)置曝氣裝置，曝氣裝置連接臭氧發(fā)生器的出氣口，臭氧發(fā)生器的進(jìn)氣口經(jīng)閥門(mén)與氧氣瓶相連，反應(yīng)器內(nèi)設(shè)有陽(yáng)極和陰極，陽(yáng)極和陰極分別與直流電源的正、負(fù)極相連。上述的陽(yáng)極可為石墨電極，陰極可以是載鉑活性炭纖維電極或活性炭纖維電極，優(yōu)選載鉑活性炭纖維電極。利用本發(fā)明所述裝置處理有機(jī)廢水的方法，其特征是用硫酸鹽或者鹽酸鹽將有機(jī)廢水的電解質(zhì)濃度調(diào)節(jié)為0.120g/L，然后將廢水加入到反應(yīng)器中，控制水浴溫度為1035°C,陽(yáng)極和陰極接直流電源，控制電流0.05~3A,臭氧發(fā)生器通過(guò)曝氣裝置向反應(yīng)器曝氣，控制曝氣流量為30120L/h，進(jìn)行廢水處理。本發(fā)明將臭氧氧化法和電化學(xué)氧化方法進(jìn)行聯(lián)用，組合成一種新型高效的電化學(xué)高級(jí)氧化技術(shù)，在降低使用成本的同時(shí)，可實(shí)現(xiàn)快速降解有機(jī)污染物的目的。發(fā)明裝置結(jié)構(gòu)緊湊簡(jiǎn)單，操作簡(jiǎn)便，處理效率高，可用于處理高濃度難降解的有毒有害液態(tài)有機(jī)污染物。圖1為有機(jī)廢水的臭氧/電化學(xué)一體化處理裝置示意圖；圖2為不同處理工藝處理對(duì)氯苯酚的降解曲線圖。具體實(shí)施例方式為了更好的理解本發(fā)明，下面結(jié)合附圖以及具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。參照?qǐng)Dl，本發(fā)明的有機(jī)廢水的臭氧/電化學(xué)一體化處理裝置，包括直流電源1，恒溫水浴槽2和反應(yīng)器3，反應(yīng)器3置于恒溫水浴槽2中，反應(yīng)器底部設(shè)置曝氣裝置5，曝氣裝置5連接臭氧發(fā)生器6的出氣口，臭氧發(fā)生器6的進(jìn)氣口經(jīng)閥門(mén)7與氧氣瓶4相連，反應(yīng)器內(nèi)設(shè)有陽(yáng)極9和陰極8，陽(yáng)極9和陰極8分別與直流電源1的正、負(fù)極相連。實(shí)施例在濃度為250mg/L的對(duì)氯苯酚(4-CP)的1L廢水中，加入4.7gNa2S04電解質(zhì)，調(diào)節(jié)pH至9;開(kāi)啟恒溫水浴槽，調(diào)節(jié)水浴溫度為25°C，將上述廢水倒入反應(yīng)器中，開(kāi)啟臭氧發(fā)生器和直流電源，控制臭氧氣體流量為30L/h，調(diào)節(jié)電流強(qiáng)度為1A。定時(shí)用移液槍從反應(yīng)器中取樣分析(Omin，2.5min，5min，10min，15min，20min，30min，40min，50min，60min)。得到處理對(duì)氯苯酚的降解曲線圖，如圖2曲線1所示。從圖可見(jiàn)，本發(fā)明對(duì)4-CP的降解率隨反應(yīng)時(shí)間的延長(zhǎng)而逐漸上升，至40min反應(yīng)趨于穩(wěn)定，到60min去除率達(dá)到87W。比較例h濃度為250mg/L的對(duì)氯苯酚廢水，調(diào)節(jié)pH至9，開(kāi)啟恒溫水浴槽，調(diào)節(jié)水浴溫度為25'C，開(kāi)啟臭氧發(fā)生器，控制臭氧氣體流量為30L/h，采用臭氧氧化法處理上述廢水，得到處理對(duì)氯苯酚的降解曲線圖，如圖2曲線2所示。從圖可見(jiàn)，臭氧氧化法對(duì)4-CP的去除去除率為50%。比較例2:在濃度為250mg/L的對(duì)氯苯酚廢水中，加入4.7gNa2S04電解質(zhì)，調(diào)節(jié)pH至9;開(kāi)啟恒溫水浴槽，調(diào)節(jié)水浴溫度為25'C，開(kāi)啟直流電源，調(diào)節(jié)電流強(qiáng)度為1A，采用電化學(xué)法處理上述廢水，得到處理對(duì)氯苯酚的降解曲線圖，如圖2曲線3所示。從圖可見(jiàn)，電化學(xué)法對(duì)4-CP的去除去除率僅為30%。試驗(yàn)表明，臭氧氧化法與電化學(xué)氧化法之間具有明顯的協(xié)同效應(yīng)。在低電導(dǎo)率條件下能實(shí)現(xiàn)高濃度難降解液態(tài)有機(jī)污染物的快速高效處理。當(dāng)陰極采用活性炭纖維電極時(shí)協(xié)同因子為2.01;當(dāng)陰極采用載鉑活性炭纖維電極時(shí)，協(xié)同因子達(dá)到2.33，說(shuō)明在活性炭纖維電極上載鉑可以提高臭氧氧化法和電化學(xué)氧化法之間的協(xié)同效應(yīng)，更好的促進(jìn)污染物的去除。陰極采用活性炭纖維電極或載鉑活性炭纖維電極的協(xié)同因子見(jiàn)表1。表l<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>由表1可見(jiàn)，與單獨(dú)臭氧氧化法和電化學(xué)氧化法相比，臭氧/電化學(xué)處理方法對(duì)液態(tài)有機(jī)污染物的去除具有明顯的協(xié)同作用，且降解效果較好。權(quán)利要求1.有機(jī)廢水的臭氧/電化學(xué)一體化處理裝置，其特征是包括直流電源(1)，恒溫水浴槽(2)和反應(yīng)器(3)，反應(yīng)器(3)置于恒溫水浴槽(2)中，反應(yīng)器底部設(shè)置曝氣裝置(5)，曝氣裝置(5)連接臭氧發(fā)生器(6)的出氣口，臭氧發(fā)生器(6)的進(jìn)氣口經(jīng)閥門(mén)(7)與氧氣瓶(4)相連，反應(yīng)器內(nèi)設(shè)有陽(yáng)極(9)和陰極(8)，陽(yáng)極(9)和陰極(8)分別與直流電源(1)的正、負(fù)極相連。2.根據(jù)權(quán)利要求l所述的有機(jī)廢水的臭氧/電化學(xué)一體化處理裝置，其特征是所說(shuō)的陽(yáng)極(9)為石墨電極。3.根據(jù)權(quán)利要求l所述的有機(jī)廢水的臭氧/電化學(xué)一體化處理裝置，其特征是所說(shuō)的陰極(8)是載鉑活性炭纖維電極或活性炭纖維電極。4.利用權(quán)利要求l所述的裝置處理有機(jī)廢水的方法，其特征是用硫酸鹽或者鹽酸鹽將有機(jī)廢水的電解質(zhì)濃度調(diào)節(jié)為0.120g/L，然后將廢水加入到反應(yīng)器(3)中，控制水浴溫度為1035。C，陽(yáng)極(9)和陰極(8)接直流電源,控制電流0.053A，臭氧發(fā)生器通過(guò)曝氣裝置向反應(yīng)器曝氣，控制曝氣流量為30120L/h，進(jìn)行廢水處理。全文摘要本發(fā)明涉及有機(jī)廢水的臭氧/電化學(xué)一體化處理裝置及方法，裝置包括直流電源，置于恒溫水浴槽中的反應(yīng)器，反應(yīng)器底部設(shè)有連接臭氧發(fā)生器的曝氣裝置，反應(yīng)器內(nèi)設(shè)有與直流電源相連的陽(yáng)極和陰極。本發(fā)明將臭氧氧化法和電化學(xué)技術(shù)進(jìn)行聯(lián)用，組合成一種新型高效的電化學(xué)高級(jí)氧化技術(shù)，在降低使用成本的同時(shí)，可實(shí)現(xiàn)快速降解有機(jī)污染物的目的。發(fā)明裝置結(jié)構(gòu)緊湊簡(jiǎn)單，操作簡(jiǎn)便，處理效率高，可用于處理高濃度難降解的有毒有害液態(tài)有機(jī)污染物。文檔編號(hào)C02F1/46GK101417835SQ200810122388公開(kāi)日2009年4月29日申請(qǐng)日期2008年11月24日優(yōu)先權(quán)日2008年11月24日發(fā)明者劉賢君,勵(lì)古,張興旺,雷樂(lè)成申請(qǐng)人:浙江大學(xué)