一種多維電芬頓裝置及利用其處理工業(yè)污水的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種多維電芬頓裝置及利用其處理工業(yè)污水的方法，多維電芬頓裝置包括反應(yīng)器殼體、進(jìn)水管、出水管，反應(yīng)器殼體內(nèi)設(shè)有多個(gè)依次連通的反應(yīng)室，電芬頓裝置還包括設(shè)置在各反應(yīng)室內(nèi)的電芬頓單元，各電芬頓單元包括電源、正極、負(fù)極和設(shè)置在正極與負(fù)極之間的填料，正極由多個(gè)正極板并聯(lián)構(gòu)成，負(fù)極由多個(gè)負(fù)極板并聯(lián)構(gòu)成，同一電芬頓單元內(nèi)的正極板與負(fù)極板之間交替且相對(duì)地設(shè)置，多個(gè)反應(yīng)室內(nèi)的電芬頓單元的電源相串聯(lián)，填料包括由鐵碳合金構(gòu)成的第一填料。采用本發(fā)明的電芬頓裝置和方法來(lái)處理污水，有效解決了電極表面容易沉積硫化鐵和有機(jī)積炭的不足，污水處理效果提高，特別是對(duì)于高難度有機(jī)廢水的處理效果增強(qiáng)，此外，電耗降低，處理成本降低。
【專利說(shuō)明】一種多維電芬頓裝置及利用其處理工業(yè)污水的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種特別適于高濃度、有毒有機(jī)廢水的降解處理的多維電芬頓裝置及采用該裝置處理工業(yè)污水的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]電芬頓法是利用電化學(xué)方法持續(xù)產(chǎn)生Fe2+和H2O2，兩者產(chǎn)生后立即作用而生成具有高活性的羥基自由基，使有機(jī)物得到降解。傳統(tǒng)的電芬頓裝置采用的是二維電極，即陽(yáng)極和陰極，存在傳質(zhì)效果差，電流效率低以及能耗高等缺點(diǎn)。三維電極電芬頓法則是在傳統(tǒng)電芬頓法基礎(chǔ)上提出來(lái)的一種新型處理方法，其將粒子電極(通常由鐵構(gòu)成)引入到電芬頓體系中，增大了工作電極的表面積，改善了傳質(zhì)效果，大幅提高了電流效率和單位時(shí)空效率。然而，現(xiàn)有的三維電極電芬頓裝置仍然有很多不足，具體如下:
[0003](1)在工作一段時(shí)間后電極表面很容易沉積有機(jī)積炭，當(dāng)處理含硫廢水時(shí)，還容易沉積硫化鐵沉淀，嚴(yán)重影響了處理效果和效率；
[0004](2)現(xiàn)有的雖然處理效果和能耗相較傳統(tǒng)電芬頓法有所改善，但是仍然不理想；[0005](3)電芬頓裝置在處理廢水的過(guò)程中放出大量的熱，隨著工作時(shí)間的延長(zhǎng)，裝置內(nèi)的溫度不斷上升，而一旦溫度超過(guò)55°C，雙氧水會(huì)蒸發(fā)，導(dǎo)致產(chǎn)生的羥基自由基量減少，使裝置失去強(qiáng)氧化作用，無(wú)法工作或者處理效果非常差；
[0006](4)電芬頓處理對(duì)于污水pH的要求是介于2~4之間，而隨著電芬頓處理的進(jìn)行，廢水的PH值會(huì)不斷升高，因此，最好能夠?qū)ρb置內(nèi)的廢水的pH值進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)和控制，然而普通的PH計(jì)受到裝置內(nèi)較強(qiáng)電流的干擾而無(wú)法獲得準(zhǔn)確的pH數(shù)值。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是克服現(xiàn)有電芬頓裝置電極表面容易沉積硫化鐵和有機(jī)積炭、污水處理效果和效率較低，能耗高的不足，提供一種改進(jìn)的電芬頓裝置。
[0008]本發(fā)明同時(shí)還提供一種采用改進(jìn)后的電芬頓裝置進(jìn)行污水處理的方法。
[0009]為解決以上問(wèn)題，本發(fā)明采取的一種技術(shù)方案如下:
[0010]一種多維電芬頓裝置，包括反應(yīng)器殼體、進(jìn)水管、出水管，所述反應(yīng)器殼體內(nèi)設(shè)有多個(gè)依次連通的反應(yīng)室，所述電芬頓裝置還包括設(shè)置在各反應(yīng)室內(nèi)的電芬頓單元，各電芬頓單元包括電源、正極、負(fù)極和設(shè)置在正極與負(fù)極之間的填料，正極由多個(gè)正極板并聯(lián)構(gòu)成，負(fù)極由多個(gè)負(fù)極板并聯(lián)構(gòu)成，同一電芬單元內(nèi)的正極板與負(fù)極板之間交替且相對(duì)地設(shè)置，所述多個(gè)反應(yīng)室內(nèi)的電芬頓單元的電源相串聯(lián)，所述填料包括由鐵碳合金構(gòu)成的第一填料。
[0011]優(yōu)選地，所述鐵碳合金中鐵的含量小于等于35wt%。更優(yōu)選地，鐵碳合金中鐵的含量在5wt%~35wt%之間，當(dāng)選擇該鐵碳合金作為填料時(shí)，既保證了芬頓反應(yīng)所需要的足夠鐵離子，又不至于使鐵離子過(guò)量而產(chǎn)生硫化鐵沉淀。最優(yōu)選地，鐵碳合金中鐵的含量在IOwt%~25wt%之間。所述的第一填料可以為板狀或粒狀，優(yōu)選為粒狀。[0012]優(yōu)選地，所述的填料還進(jìn)一步包括第二填料，第二填料可以為選自活性炭顆粒、硅藻土、沸石中的一種或多種的組合。第二填料具有較強(qiáng)的吸附能力，可以吸附污水中的污染物，增加污染物與芬頓試劑的接觸面積和接觸時(shí)間，減少污水的傳質(zhì)效應(yīng)，提高反應(yīng)效率，節(jié)約運(yùn)行成本。
[0013]優(yōu)選地，每個(gè)相對(duì)設(shè)置的正極板和負(fù)極板之間都設(shè)有所述填料。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選方面:所述電芬頓裝置還包括用于將污水在各個(gè)反應(yīng)室之間循環(huán)的內(nèi)循環(huán)裝置。利用該內(nèi)循環(huán)裝置可以使污水不斷循環(huán)，加強(qiáng)傳熱效果，保證反應(yīng)均勻性。根據(jù)一個(gè)優(yōu)選方面，內(nèi)循環(huán)裝置包括兩端部分別與最外側(cè)的兩個(gè)反應(yīng)室分別連通的循環(huán)管道和設(shè)置在循環(huán)管道上的循環(huán)泵。
[0015]進(jìn)一步優(yōu)選地，所述的電芬頓裝置還包括冷卻裝置，以確保整個(gè)電芬頓系統(tǒng)的溫度始終處于較低水平。根據(jù)一個(gè)優(yōu)選方面，所述冷卻裝置包括水箱、設(shè)置在水箱上方的冷卻風(fēng)扇、用于將水箱分別與進(jìn)水管和出水管連通的第一管道和第二管道。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的又一優(yōu)選方面:所述的電芬頓裝置還包括用于對(duì)污水的pH值進(jìn)行檢測(cè)和調(diào)節(jié)的pH檢測(cè)和調(diào)節(jié)裝置，pH檢測(cè)和調(diào)節(jié)裝置包括pH計(jì)和設(shè)置在pH計(jì)的探頭外周的金屬等電位護(hù)套。優(yōu)選地，PH計(jì)的探頭插入上述的第一管道或第二管道或循環(huán)管道中。金屬等電位護(hù)套的設(shè)置使得PH計(jì)能夠屏蔽系統(tǒng)內(nèi)電流對(duì)于pH計(jì)探頭的干擾，確保pH計(jì)所獲得的數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。
[0017]進(jìn)一步地，所述正極板和負(fù)極板可以是本領(lǐng)域常規(guī)的那些，沒(méi)有特別限制，例如正極板可以為鐵板、鈦鍍銥或石墨板，負(fù)極板可以為石墨板。
[0018]本發(fā)明采取的又一技術(shù)方案是:一種工業(yè)污水的處理方法，其包括采取上述的多維電芬頓裝置對(duì)污水進(jìn)行處理的步驟，具體條件如下:
[0019](I)向每個(gè)負(fù)極板處通入空氣或氧氣；
[0020](2)實(shí)時(shí)檢測(cè)污水的pH值，當(dāng)污水pH值超過(guò)設(shè)定范圍時(shí)，向其中加入酸調(diào)節(jié)pH直至處于設(shè)定范圍內(nèi)；
[0021](3)使污水在各個(gè)反應(yīng)室之間不斷循環(huán)，且循環(huán)的流量是電芬頓裝置處理量的2~6倍；
[0022](4)使從電芬頓裝置出水管排出的污水的一部分經(jīng)過(guò)冷卻裝置冷卻后重新進(jìn)入進(jìn)水管，回到電芬頓裝置中。
[0023]進(jìn)一步地，上述⑵中，所述pH值的設(shè)定范圍通常為2~4，根據(jù)實(shí)際處理的污水的不同可以設(shè)置具體的值。
[0024]進(jìn)一步地，上述(4)中，所述的一部分通常為排出污水流量的15%~30%。
[0025]本發(fā)明上述裝置中沒(méi)有提到但必要的結(jié)構(gòu)可采用電芬頓裝置的常規(guī)設(shè)置方式來(lái)設(shè)置。本發(fā)明上述方法中沒(méi)有提及的條件通常為電芬頓法處理污水所采用的常規(guī)條件。
[0026]由于以上技術(shù)方案的采用，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)勢(shì):
[0027]采用本發(fā)明的電芬頓裝置和方法來(lái)處理污水，有效解決了電極表面容易沉積硫化鐵和有機(jī)積炭的不足，污水處理效果提高，特別是對(duì)于高難度有機(jī)廢水的處理效果增強(qiáng)，此外，電耗降低，處理成本降低。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】[0028]圖1為根據(jù)本發(fā)明的多維電芬頓裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖2為根據(jù)本發(fā)明的多維電芬頓裝置的電極分布圖；
[0030]圖3為根據(jù)本發(fā)明的多維電芬頓裝置的pH檢測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031]其中:1、反應(yīng)器殼體；2、進(jìn)水管；3、出水管；4、隔板；5、電芬頓單元；50、正極板；51、負(fù)極板；52、填料；60、內(nèi)循環(huán)泵；61、循環(huán)管道；70、水箱；71、冷卻水泵；72、第一管道；73、第二管道；74、冷卻風(fēng)扇；8、pH檢測(cè)裝置;80、pH計(jì);800、探頭;81、金屬等電位護(hù)套；9、硫酸加藥裝置。
【具體實(shí)施方式】
[0032]以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)理解，這些實(shí)施例是用于說(shuō)明本發(fā)明的基本原理、主要特征和優(yōu)點(diǎn)，而本發(fā)明不受以下實(shí)施例的限制。實(shí)施例中采用的實(shí)施條件可以根據(jù)具體要求做進(jìn)一步調(diào)整，未注明的實(shí)施條件通常為常規(guī)實(shí)驗(yàn)中的條件。 [0033]參見(jiàn)圖1至圖3，本例的多維電芬頓裝置主要包括反應(yīng)器殼體1、進(jìn)水管2、出水管
3、四個(gè)電芬頓單元、內(nèi)循環(huán)裝置、冷卻裝置以及pH檢測(cè)和調(diào)節(jié)裝置。反應(yīng)器殼體I通過(guò)隔板4分割成獨(dú)立的四個(gè)反應(yīng)室，相鄰二個(gè)反應(yīng)室在頂部或底部相連通，污水自進(jìn)水管2依次經(jīng)過(guò)四個(gè)電芬頓單元完成處理后從出水管3排出。
[0034]本例中，各個(gè)電芬頓單元5包括電源、由多個(gè)正極板50并聯(lián)構(gòu)成的正極、由多個(gè)負(fù)極板51并聯(lián)構(gòu)成的負(fù)極和設(shè)置在每個(gè)正極板50與負(fù)極板51之間的填料52。同一電芬頓單元5內(nèi)的正極板50與負(fù)極板51之間交替且相對(duì)地設(shè)置，四個(gè)電芬頓單元5的電源相串聯(lián)。填料52為粒狀，由鐵碳合金構(gòu)成。鐵碳合金中鐵的含量?jī)?yōu)選小于等于35wt%，更優(yōu)選為20wt%~ 35wt%。本例中，正極板為鐵板,負(fù)極板為石墨板。正極板與負(fù)極板之間間距設(shè)為5~IOcm0
[0035]內(nèi)循環(huán)裝置用于將污水在整個(gè)電芬頓系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)行不斷循環(huán)，內(nèi)循環(huán)裝置包括內(nèi)循環(huán)泵60和與所述最外側(cè)的兩個(gè)反應(yīng)室分別連通的循環(huán)管道61。冷卻裝置用于污水的冷卻，其包括水箱70、冷卻水泵71和用于將水箱70與進(jìn)水管2和出水管3分別連通的第一管道72和第二管道73、設(shè)置在水箱70上方的冷卻風(fēng)扇74。
[0036]所述pH檢測(cè)和調(diào)節(jié)裝置包括pH檢測(cè)裝置8和pH調(diào)節(jié)裝置。pH檢測(cè)裝置8進(jìn)一步包括pH計(jì)80和設(shè)置在pH計(jì)80的探頭800外周的金屬等電位護(hù)套81。pH計(jì)80的探頭插入第二管道73內(nèi)。pH調(diào)節(jié)裝置包括硫酸加藥裝置9，硫酸加藥裝置9的加藥管與進(jìn)水管2連通。硫酸加藥裝置9與pH計(jì)80的控制裝置連接，在pH值超過(guò)設(shè)定值時(shí)，硫酸加藥裝置9打開(kāi)，開(kāi)始滴加硫酸調(diào)節(jié)pH，當(dāng)pH重新回到設(shè)定范圍內(nèi)時(shí)，硫酸加藥裝置9關(guān)閉，停止滴加。
[0037]采用本發(fā)明裝置對(duì)進(jìn)行污水處理的部分條件如下:
[0038](I)向每個(gè)負(fù)極板處通入空氣；
[0039](2)實(shí)時(shí)檢測(cè)污水的pH值，當(dāng)污水pH值超過(guò)4時(shí)，向其中加入硫酸調(diào)節(jié)pH ；
[0040](3)使污水在各個(gè)反應(yīng)室之間不斷循環(huán)，且循環(huán)的流量是電芬頓裝置處理量的3倍;
[0041](4)使從電芬頓裝置出水管排出的污水20%經(jīng)過(guò)冷卻裝置冷卻后重新進(jìn)入進(jìn)水管，回到電芬頓裝置中。
[0042]其他未注明條件參照電芬頓常規(guī)處理?xiàng)l件。
[0043]應(yīng)用實(shí)例:分別采取傳統(tǒng)裝置和本發(fā)明裝置對(duì)威特雙甘膦廢水進(jìn)行處理，結(jié)果參見(jiàn)表1。
[0044]表1
[0045]
【權(quán)利要求】
1.一種多維電芬頓裝置，包括反應(yīng)器殼體、進(jìn)水管、出水管，其特征在于:所述反應(yīng)器殼體內(nèi)設(shè)有多個(gè)依次連通的反應(yīng)室，所述的電芬頓裝置還包括設(shè)置在各所述反應(yīng)室內(nèi)的電芬頓單元，各所述電芬頓單元包括電源、正極、負(fù)極和設(shè)置在所述正極與負(fù)極之間的填料，所述的正極由多個(gè)正極板并聯(lián)構(gòu)成，所述的負(fù)極由多個(gè)負(fù)極板并聯(lián)構(gòu)成，同一所述電芬頓單元內(nèi)的所述正極板與負(fù)極板之間交替且相對(duì)地設(shè)置，所述的多個(gè)反應(yīng)室內(nèi)的電芬頓單元的電源相串聯(lián)，所述的填料包括由鐵碳合金構(gòu)成的第一填料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多維電芬頓裝置，其特征在于:所述反應(yīng)器殼體內(nèi)設(shè)有隔板，所述隔板將所述的反應(yīng)器殼體分割成所述的多個(gè)反應(yīng)室，相鄰二個(gè)反應(yīng)室在頂部或底部相連通，每個(gè)所述反應(yīng)室內(nèi)設(shè)置一個(gè)所述的電芬頓單元。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多維電芬頓裝置，其特征在于:所述的鐵碳合金中鐵的含量小于等于35wt%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多維電芬頓裝置，其特征在于:所述的填料還包括第二填料，所述第二填料為選自活性炭顆粒、硅藻土、沸石中的一種或多種的組合。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的多維電芬頓裝置，其特征在于:每個(gè)相對(duì)設(shè)置的正極板和負(fù)極板之間都設(shè)有所述填料。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多維電芬頓裝置，其特征在于:所述電芬頓裝置還包括用于使污水在各個(gè)反應(yīng)室之間循環(huán)的內(nèi)循環(huán)裝置。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或6所述的多維電芬頓裝置，其特征在于:所述的電芬頓裝置還包括冷卻裝置，所述冷卻裝置包括水箱、設(shè)置在所述水箱上方的冷卻風(fēng)扇、用于將所述水箱分別與所述的進(jìn)水管和出水管連通的第一管道和第二管道。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的多維電芬頓裝置，其特征在于:所述的電芬頓裝置還包括用于對(duì)污水的pH值進(jìn)行檢測(cè)和調(diào)節(jié)的pH檢測(cè)和調(diào)節(jié)裝置，所述pH檢測(cè)和調(diào)節(jié)裝置包括pH計(jì)和設(shè)置在所述PH計(jì)的探頭外周的金屬等電位護(hù)套。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多維電芬頓裝置，其特征在于:所述正極板為鐵板、鈦鍍銥或石墨板，所述的負(fù)極板為石墨板。
10.一種工業(yè)污水的處理方法，其特征在于:所述處理方法包括采取權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的多維電芬頓裝置對(duì)污水進(jìn)行處理的步驟，具體條件如下: (1)向每個(gè)負(fù)極板處通入空氣或氧氣； (2)實(shí)時(shí)檢測(cè)污水的pH值，當(dāng)污水pH值超過(guò)設(shè)定范圍時(shí)，向其中加入酸調(diào)節(jié)pH直至處于設(shè)定范圍內(nèi)； (3)使污水在各個(gè)反應(yīng)室之間不斷循環(huán)，且循環(huán)的流量是電芬頓裝置處理量的2~6倍; (4)使從電芬頓裝置出水管排出的污水的一部分經(jīng)過(guò)冷卻裝置冷卻后重新進(jìn)入進(jìn)水管，回到電芬頓裝置中。
【文檔編號(hào)】C02F1/467GK103951018SQ201410216293
【公開(kāi)日】2014年7月30日 申請(qǐng)日期:2014年5月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月21日
【發(fā)明者】郭大磊 申請(qǐng)人:昆山工研院華科生物高分子材料研究所有限公司