一種處理難降解有機廢水的光/電Fenton裝置的製作方法

2023-07-19 01:23:31

專利名稱：一種處理難降解有機廢水的光/電Fenton裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種難降解有機廢水的處理裝置，尤其涉及一種難降解有機廢水的光/電Fenton處理裝置。
背景技術：
近年來，隨著我國經濟快速發展，紡織、石油化工、塑料、合成纖維、造紙、焦化、印染、製藥等行業也迅速得到發展，隨之而來各種含有大量難降解的有機汙染物的廢水相應增多，這些工業廢水中大部分都含有難降解的有毒有害物質，其B0D5/C0D&〈0. 3，該有機汙染物進入水體後幾乎不能被微生物降解，或降解所需時間較長，對環境造成的危害難以控制。難降解有機廢水處理難度大、成本高，難以達到國家規定的排放標準。因為這些難降解有機工業廢水能否得到有效地處理，是制約這些工業能否健康發展的瓶頸，也是影響水體環境質量的關鍵因素，難降解有機廢水的處理方法多種多樣，最終常常需要經過生物處理，但由於其可生化性比較低，所以進行常規生物處理前需進行預處理以提高其可生化性。提高難降解有機廢水可生化性的方法很多，總體來說可總結為物理化學法、化學法、生物法等。常用處理方法有吸附法、化學絮凝法、高級氧化法等。其中吸附法由於吸附容量有限，且吸附後的再生過程往往能耗很大，廢棄後的排放造成了二次汙染，而且吸附法比較適合低濃度的難降解有機汙染物，限制了其在難降解廢水處理中的應用。化學絮凝法將產生大量的固體汙染物，這些固體汙染物的處理難度大、處理成本高，降低了經濟效益。高級氧化法可以使廢水中難降解的大分子有機汙染物氧化降解為低毒或者無毒的小分子，甚至可直接降解為COjPH2O2，達到無害化的目的，無二次汙染問題。目前高級氧化中應用比較多的是Fenton法。現有的Fenton處理裝置主要是單一技術(光、電或Fenton)的簡單處理裝置，這類裝置普遍處理能耗高。而現有的二元組合處理裝置(電Fenton或光Fenton裝置)，存在處理效果不理想的問題，光/電Fenton協同處理裝置鮮有報導。

發明內容
本發明所要解決的技術問題在於提供一種處理難降解有機廢水的光/電Fenton裝置，它的結構簡單，操作方便，運行可靠，針對難降解有機廢水的水質狀況，調節裝置的電流、極板間距、紫外燈管功率三個參數使出水水質達到生化處理要求。本發明採用的技術方案是一種處理難降解有機廢水的光/電Fenton裝置，由磁力攪拌器I、陰極2、電解槽3、曝氣管4、曝氣機5、燈管鎮流器6、直流穩流穩壓電源7、紫外燈管8、鐵電極9、陽極10和擋板11組成；其中電解槽3為頂端敞口的反應槽，是光電Fenton裝置的主體結構，置於磁力攪拌器I上；陽極10和陰極2分置於電解槽3的兩側，分別與直流穩流穩壓電源7的正負極相連；兩支曝氣管4分別位於陰極2的兩側，並與曝氣機5相連接，向電解槽中陰極輸入空氣，;紫外燈管8插入電解槽3中央，與燈管鎮流器6相連；鐵電極9插入電解槽3中置於紫外燈管8與陽極10之間；電解槽3頂端蓋有擋板11。優選所述的紫外燈管8的功率為4 12w。優選所述的的陽極10為Ti/Pt電極；陰極2為ACF電極，它是由活性炭纖維布裹在金屬鐵板上；優選陽極10和陰極2的極板間距為5 10cm。優選直流穩流穩壓電源7的電流強度為O. 5 2. 5A ;優選磁力攪拌器I的轉速為200 1000r/min ;優選曝氣機5的曝氣量為I. 5 3. 5L/min ;優選所述的鐵電極9為鐵棒，其直徑優選為3 8mm。一種利用上面所述的裝置處理廢水的工藝，基本步驟如下首先取一定量的難降解有機廢水，用酸溶液調節廢水的pH後注入電解槽3中，投加一定量七水合硫酸亞鐵粉末。開啟紫外燈管和曝氣機，再開啟磁力攪拌器，接通直流穩流穩壓電源，開始降解反應。酸溶液一般為硫酸、鹽酸或硝酸，其質量百分濃度濃度為30% 40%。pH值調節為 2 6 ;優選七水合硫酸亞鐵粉末投加量為2. 0%。 10. OXo (佔廢水的質量百分濃度)。優選其反應降解時間為90 150min。有益效果採用本發明上述結構，曝氣機在陰極產生的氧，通過電解在陰極上生成過氧化氫，過氧化氫在亞鐵離子的催化作用下生成羥基自由基，羥基自由基與廢水中的難降解有機汙染物發生反應，從而達到降解有機汙染物的目的。亞鐵離子可以通過鐵棒來提供，避免了亞鐵離子缺少或者投加過量的情況。本發明採用的是Ti/Pt電極這種電極具有較高點化學穩定性、對析氧反應具有相當好的抑制性，有利於· OH的生成，且使用壽命長，而其他的電極如鐵/碳電極使用過程中耗損比較嚴重；紫外燈管置於反應槽中央，充分接觸難降解有機廢水，提高了裝置的利用性。


圖I為光/電Fenton裝置的示意圖，其中1 一磁力攪拌器2—陰極3 —電解槽4 一曝氣管5—曝氣機6—燈管鎮流器7—直流穩流穩壓電源8—紫外燈管9 一鐵電極10—陽極11一擋板。
具體實施例方式實施例I :一種處理難降解有機廢水的光/電Fenton裝置，其示意圖如圖I所示，包括磁力攪拌器I、陰極2、電解槽3、曝氣管4、曝氣機5、燈管鎮流器6、直流穩流穩壓電源7、紫外燈管8、鐵電極9、陽極10、擋板11。其中電解槽為一頂端敞口的反應槽，是光電Fenton裝置的主題結構，電解槽置於磁力攪拌器上。裝置的陽極採用Ti/Pt電極，陰極採用ACF電極，將活性炭纖維布裹在金屬鐵板上，反應器的陰陽極分別與直流穩流穩壓電源的正負極相連，分置於電解槽的兩側，活性炭纖維的比表面積大，溶液中更多的氧在陰極上生成過氧化氫，電極板的長和寬是根據電解槽的寬跟高決定的。
兩支曝氣管分別位於陰極的兩側，並與曝氣機相連接，曝氣機向電解槽中陰極輸入空氣，彌補廢水中氧氣的不足，同時還可攪動廢水，使生成的羥基自由基均勻分布在電解槽內部；紫外燈管插入電解槽中央，與反應槽中的廢水充分接觸，參與降解廢水中的聚乙烯醇；鐵電極為鐵棒，插入電解槽中置於紫外燈管與陽極之間，提供亞鐵離子，其高度高出電解槽即可。裝置的擋板是根據其他裝置設置的位置打孔覆蓋在電解槽上，其材質可以為透明的PVC硬板、硬紙板或有機玻璃。其工作過程如下(I)取一定量的難降解有機廢水，用酸溶液調節廢水的pH為2 6後注入電解槽中，投加2. 0%。 10. 0%。(佔廢水的質量百分濃度)的七水合硫酸亞鐵粉末。(2)開啟紫外燈管和磁力攪拌器，開始降解反應。(3)開啟曝氣機，再開啟直流穩流穩壓電源，開始電解反應。實施例2 配置3000mg/L的聚乙烯醇模擬退漿廢水，取750mL廢水用質量濃度為40%稀硫酸調節PH值為6，投加10. 0% (佔聚乙烯醇模擬退漿廢水的質量百分濃度)七水合硫酸亞鐵粉末後採用此光電Fenton裝置，電解槽的尺寸為200mmX IlOmmX 120mm，陽極為Ti/Pt電極，尺寸為60mmX IlOmmXO. 5mm。陰極為ACF電極採用粘膠基活性炭纖維，比表面積為1300m2/g，將其尺寸裁成與陽極一樣，纏繞在惰性Ti電極上，並在陰極用曝氣機曝氣。電極通過直流式穩流穩壓電源供電，調節恆壓電流為2. 5A。開啟磁力攪拌器，其轉速為IOOOr/min0在陰極附近插入紫外燈管，紫外燈管的功率為12w、陰陽極板分別置放於反應器的兩端，極板間的距離調至5cm。設置曝氣機曝氣量為3. 5L/min。插入直徑為8mm的鐵棒進行光電Fenton反應150min中後，聚乙烯醇退漿廢水的CODtt去除率達到90%以上。實施例3 上海某石化公司的聚醚廢水B/C低，汙水生化性較差，在廢水量為1500mL，電解槽的尺寸為400mmX 220mmX 240mm，陰陽極尺寸為120mmX IlOmmXO. 5mm，陰極為ACF電極採用粘膠基活性炭纖維，比表面積為1400m2/g，極板間距為8cm，恆壓電流為I. 5A，投加8. 0%(佔聚醚廢水的質量百分濃度)七水合硫酸亞鐵粉末，用質量濃度為30%鹽酸調節pH為4，磁力攪拌器轉速為800r/min，紫外燈管功率8w，曝氣機曝氣量為2. 5L/min,插入直徑為5mm鐵棒的實驗條件下，進行光電Fenton反應120min，草甘膦廢水中C0D&去除率達到65. 5%。實施例4 某農藥企業的草甘膦母液鹽含量達15%左右，廢水的pH在11左右，在廢水量為750mL,電解槽的尺寸為200mmX 110mmX 120mm,陰陽極尺寸為BOmmX IlOmmXO. 5mm,極板間距為7. 5cm，恆壓電流為O. 5A，投加5. 0%。(佔草甘膦母液廢水的質量百分濃度)七水合硫酸亞鐵粉末，用質量濃度為30%稀硝酸調節pH為2，磁力攪拌器轉速為200r/min，紫外燈管功率4w,曝氣機曝氣量為2. OL/min,插入直徑為6mm鐵棒的實驗條件下,進行光電Fenton反應90min，草甘膦廢水中CODtt去除率達到58. 8%。 實施例5 某集團含鹽強酸性不飽和樹脂廢水，原始CODtt約在25000，在廢水量為1500mL，電解槽的尺寸為400mmX 220mmX 240mm,陰陽極尺寸為120mmX IIOmmX O. 5mm,極板間距為10cm，恆壓電流為2. 0A，投加2. O % (佔含鹽強酸性不飽和樹脂廢水的質量百分濃度)七水合硫酸亞鐵，初始PH為3. 5，磁力攪拌器轉速為600r/min，紫外燈管功率12w，曝氣機曝氣量為I. 5L/min插入直徑為3mm鐵棒的實驗條件下,進行光電Fenton反應120min,草甘膦廢水中C0D&去除率達到41. 2%。上述實施例為本發明的五個實施例子，但本發明的實施方式並不受上述實施例的限制，其他的任何未背離本發明的發明本質所做的改變、修飾或替代，均應為等效的置換，都包含在本發明的保護範圍之內。權利要求
1.一種處理難降解有機廢水的光/電Fenton裝置，由磁力攪拌器(I)、陰極(2)、電解槽(3)、曝氣管(4)、曝氣機(5)、燈管鎮流器(6)、直流穩流穩壓電源(7)、紫外燈管(8)、鐵電極(9)、陽極(10)和擋板(11)組成；其中電解槽(3)為頂端敞ロ的反應槽，置於磁力攪拌器(I)上；陽極(10 )和陰極(2 )分置於電解槽(3 )的兩側，分別與直流穩流穩壓電源(7 )的正負極相連；兩支曝氣管(4)分別位於陰極(2)的兩側，並與曝氣機(5)相連接；紫外燈管(8)插入電解槽(3)中央，與燈管鎮流器(6)相連；鐵電極(9)插入電解槽(3)中置於紫外燈管(8)與陽極(10)之間；電解槽(3)頂端蓋有擋板(11)。
2.根據權利要求I所述的光/電Fenton處理裝置，其特徵在於所述的紫外燈管(8)的功率為4 12w。
3.根據權利要求I所述的光/電Fenton裝置，其特徵在於所述的的陽極(10)為Ti/Pt電極;陰極(2)為ACF電極;陽極(10)和陰極(2)的極板間距為5 10cm。
4.根據權利要求I所述的光/電Fenton裝置，其特徵在直流穩流穩壓電源(7)的電流強度為O. 5 2. 5A。
5.根據權利要求I所述的光/電Fenton裝置，其特徵在所述的磁力攪拌器的轉速為200 1000r/min。
6.根據權利要求I所述的光/電Fenton裝置，其特徵在所述的曝氣機(5)的曝氣量為I.5 ~ 3. 5L/min。
7.根據權利要求I所述的光/電Fenton裝置，其特徵在所述的鐵電極(9)為鐵棒，其直徑為3 8mm。
全文摘要
本發明涉及一種處理難降解有機廢水的光/電Fenton裝置，包括電解槽，為一頂端敞口的反應槽，是光/電Fenton裝置的主體結構，反應器的陰陽極分別與直流穩壓電源的正負極相連，分置於反應槽兩端；反應器陰極採用ACF電極，將活性炭纖維布裹在金屬鐵板上，反應槽置於磁力攪拌器上；曝氣機不斷向陰極輸入空氣。紫外燈管插入反應槽中央；鐵棒也插入反應槽中置於紫外燈管與陽極之間。本發明由於採用上述結構，本發明裝置結構簡單，操作方便，運行可靠，針對有機廢水的水質狀況，調節裝置的電流、基板間距、紫外燈管功率三個參數使出水水質達到生化處理要求。
文檔編號C02F1/32GK102659223SQ20121016928
公開日2012年9月12日 申請日期2012年5月28日 優先權日2012年5月28日
發明者儲海蓉, 徐炎華, 楊潔, 鄒君 申請人:南京工業大學