有機廢水的臭氧/電化學一體化處理裝置的製作方法

2023-06-24 02:19:51

專利名稱：有機廢水的臭氧/電化學一體化處理裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及有機廢水的臭氧/電化學一體化處理裝置，屬於環境和水處 理技術領域。
背景技術：
近年來，我國連續發生重大環境汙染事件，直接威脅當地的飲水安全，並給 人們的生產生活帶來嚴重影響，甚至造成國際環境糾紛和賠償。對國內外重大
汙染環境突發事件分析可知，其汙染物以液態為主，佔60%以上，是應急處理 的主要對象。因此，針對典型液態汙染物展開其快速處理處置技術研究是重大 汙染事件應急技術中的重中之重。
同時，難降解有機物的處理是環境和化工領域研究的熱點之一，也是國民
經濟發展亟待解決的問題。製藥、染料、化工等行業排放的廢水通常含有高濃 度的難生化的有機物，該類有機物具有種類多、成分複雜、COD (化學需氧量) 濃度高、可生化性差、有毒有害等特點，常規處理方法難以取得滿意的處理效 果，成為目前我國廢水處理中面臨的一大技術難點。目前，物化一生化聯用技 術仍是解決這類廢水的主要方法和技術，其關鍵是通過高效氧化預處理，將難 降解有機汙染物轉化為低毒、易生物降解的低分子有機物，以利於後續生化處 理過程。其中高級氧化技術如臭氧氧化法和電化學氧化法作為預處理技術得到 了廣泛關注。
氧化化技術利用各種氧化劑攻擊廢水中的大分子有機物，從而使水中有機 物得到氧化，達到淨化水質的目的。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注。臭氧作為一種高效的氧化劑，在水處理領域 應用廣泛，但其亦存在不足， 一是臭氧氧化具有較強的選擇性，氧化過程中往 往只實現了廢水中大分子有機物向小分子有機物的轉變，礦化能力差；二是臭 氧利用率不高，導致臭氧處理費用高。如何提高臭氧利用率，提高其對汙染物 的礦化能力，成為了近些年研究的熱點。
電化學氧化法能在常溫常壓下，通過有催化活性的電極反應直接或間接產 生羥基自由基，從而有效降解難生化汙染物。因其處理效率高、操作簡便、與 環境兼容等優點引起了研究者的廣泛注意。但長期以來，受電極材料的限制， 該工藝降解有機物的電流效率低，能耗高，難以實現工業化。 發明內容本實用新型的目的是提供一種有機廢水的臭氧/電化學一體化處理裝置，將 臭氧氧化和電化學氧化兩種技術集成，在低電導率條件下實現高濃度難降解液 態有機汙染物的快速高效處理。
本實用新型的有機廢水的臭氧/電化學一體化處理裝置，包括直流電源，恆 溫水浴槽和反應器，反應器置於恆溫水浴槽中，反應器底部設置曝氣裝置，曝 氣裝置連接臭氧發生器的出氣口 ，臭氧發生器的進氣口經閥門與氧氣瓶相連， 反應器內設有陽極和陰極，陽極和陰極分別與直流電源的正、負極相連。
上述的陽極可為石墨電極，陰極可以是載鉑活性炭纖維電極或活性炭纖維 電極，優選載鉑活性炭纖維電極。
利用本實用新型所述裝置處理有機廢水的方法用硫酸鹽或者鹽酸鹽將有
機廢水的電解質濃度調節為0.1 20g/L，然後將廢水加入到反應器中，控制水浴 溫度為10 35'C，陽極和陰極接直流電源,控制電流0.05 3 A，臭氧發生器通過 曝氣裝置向反應器曝氣，控制曝氣流量為30 120 L/h，進行廢水處理。
本實用新型將臭氧氧化法和電化學氧化方法進行聯用，組合成一種新型高 效的電化學高級氧化技術，在降低使用成本的同時，可實現快速降解有機汙染 物的目的。發明裝置結構緊湊簡單，操作簡便，處理效率高，可用於處理高濃 度難降解的有毒有害液態有機汙染物。

圖1為有機廢水的臭氧/電化學一體化處理裝置示意圖； 圖2為不同處理工藝處理對氯苯酚的降解曲線圖。
具體實施方式

為了更好的理解本實用新型，
以下結合附圖以及具體實施例對本實用新型 作進一步說明。
參照圖1，本實用新型的有機廢水的臭氧/電化學一體化處理裝置，包括直 流電源l，恆溫水浴槽2和反應器3，反應器3置於恆溫水浴槽2中，反應器底 部設置曝氣裝置5，曝氣裝置5連接臭氧發生器6的出氣口，臭氧發生器6的進 氣口經閥門7與氧氣瓶4相連，反應器內設有陽極9和陰極8，陽極9和陰極8 分別與直流電源1的正、負極相連。
實施例
在濃度為250 mg/L的對氯苯酚(4-CP)的1L廢水中，加入4.7 g Na2S04 電解質，調節pH至9;開啟恆溫水浴槽，調節水浴溫度為25 °C，將上述廢水 倒入反應器中，開啟臭氧發生器和直流電源，控制臭氧氣體流量為30L/h，調節
4電流強度為1A。定時用移液槍從反應器中取樣分析(0min， 2.5min， 5 min， 10min， 15min， 20 min， 30 min， 40 min， 50 min， 60min)。得到處理對氯苯 酚的降解曲線圖，如圖2曲線1所示。從圖可見，本實用新型對4-CP的降解率 隨反應時間的延長而逐漸上升，至40 min反應趨於穩定，到60 min去除率達到 87%。
比較例1:
濃度為250mg/L的對氯苯酚廢水，調節pH至9，開啟恆溫水浴槽，調節水 浴溫度為25'C，開啟臭氧發生器，控制臭氧氣體流量為30 L/h，採用臭氧氧化 法處理上述廢水，得到處理對氯苯酚的降解曲線圖，如圖2曲線2所示。從圖 可見，臭氧氧化法對4-CP的去除去除率為50%。
比較例2:
在濃度為250mg/L的對氯苯酚廢水中，加入4.7gNa2S04電解質，調節pH 至9;開啟恆溫水浴槽，調節水浴溫度為25"C，開啟直流電源，調節電流強度 為1A，採用電化學法處理上述廢水，得到處理對氯苯酚的降解曲線圖，如圖2 曲線3所示。從圖可見，電化學法對4-CP的去除去除率僅為30。/。。
試驗表明，臭氧氧化法與電化學氧化法之間具有明顯的協同效應。在低電 導率條件下能實現高濃度難降解液態有機汙染物的快速高效處理。
當陰極採用活性炭纖維電極時協同因子為2.01;當陰極採用載鉑活性炭纖 維電極時，協同因子達到2.33，說明在活性炭纖維電極上載鉑可以提高臭氧氧 化法和電化學氧化法之間的協同效應，更好的促進汙染物的去除。陰極採用活 性炭纖維電極或載鉑活性炭纖維電極的協同因子見表1。
___
^S5 ""~--電極 活性炭纖維載鉑活性炭纖維
5.68xl0-5 6.43曙5
9.51x10-5 9.51xl0-5
30,58xi0-5 37.17xl0-5
2.01 2.33
由表1可見，與單獨臭氧氧化法和電化學氧化法相比，臭氧/電化學處理方 法對液態有機汙染物的去除具有明顯的協同作用，且降解效果較好。
電化學氧化速率(min—、 臭氧氧化速率(min—1) 臭氧/電化學協同反應速率(min—1) 協同因子
權利要求1. 有機廢水的臭氧/電化學一體化處理裝置，其特徵是包括直流電源(1)，恆溫水浴槽(2)和反應器(3)，反應器(3)置於恆溫水浴槽(2)中，反應器底部設置曝氣裝置(5)，曝氣裝置(5)連接臭氧發生器(6)的出氣口，臭氧發生器(6)的進氣口經閥門(7)與氧氣瓶(4)相連，反應器內設有陽極(9)和陰極(8)，陽極(9)和陰極(8)分別與直流電源(1)的正、負極相連。
2. 根據權利要求l所述的有機廢水的臭氧/電化學一體化處理裝置，其特徵 是所說的陽極(9)為石墨電極。
3. 根據權利要求l所述的有機廢水的臭氧/電化學一體化處理裝置，其特徵 是所說的陰極(8)是載鉑活性炭纖維電極或活性炭纖維電極。
專利摘要本實用新型涉及有機廢水的臭氧/電化學一體化處理裝置，裝置包括直流電源，置於恆溫水浴槽中的反應器，反應器底部設有連接臭氧發生器的曝氣裝置，反應器內設有與直流電源相連的陽極和陰極。本實用新型將臭氧氧化法和電化學技術進行聯用，組合成一種新型高效的電化學高級氧化技術，在降低使用成本的同時，可實現快速降解有機汙染物的目的。本裝置結構緊湊簡單，操作簡便，處理效率高，可用於處理高濃度難降解的有毒有害液態有機汙染物。
文檔編號C02F1/46GK201296697SQ200820167959
公開日2009年8月26日 申請日期2008年11月24日 優先權日2008年11月24日
發明者劉賢君, 勵 古, 張興旺, 雷樂成 申請人:浙江大學