[发明专利]含磷废水的臭氧强化电絮凝处理方法

说明书

(一)技术领域

本发明涉及一种含磷废水的臭氧强化电絮凝处理方法。

(二)背景技术

含磷废水来源于化工、造纸、橡胶、染料和纺织印染、农药、焦化、石油化工、发酵、医药与医疗及食品等行业的废水排放。磷是导致水体富营养化的关键因素，含磷废水影响了鱼类等水生生物的生存，造成地面水体恶化，从而威胁人类健康。

目前，国内外污水除磷技术主要有生物法、化学法和吸附法等三种。生物法如A/O、A²/O、UCT工艺，具有良好的处理效果，但要求管理较严格，主要适合处理低浓度及有机态含磷废水；化学法主要有混凝沉淀法、结晶法、离子交换吸附法、电渗析、反渗透等工艺，主要适合处理无机态含磷废水，化学沉淀法中化学沉淀剂的投加会引起废水pH的上升，在池子及水管中形成坚硬的垢片，还会产生一定量的污泥；电渗析除磷是膜分离技术的一种，它只是浓缩磷的一种途径，自身无法从根本上去除磷；吸附法中应用的多孔隙物质有价廉的优点和独特的物化性质，预期将会更多的应用于解决废水除磷问题，但工业化的处理工艺还需研究。

近年来，国内外在臭氧氧化法及联用技术的应用研究方面取得了可喜的进展。臭氧氧化法与常规水处理方法比较具有显著的特点，如对于生物难降解物质处理效果好、降解速度快、占地面积小、自动化程度高、无二次污染、浮渣和污泥产生量较少，同时具有杀菌、脱色、防垢等作用。单独臭氧处理虽然效果较好，但是操作和设备费用相对较高。

电化学氧化的基本原理是污染物在电极上发生直接电化学反应或利用电极表面产生的强氧化性活性物种使污染物发生氧化转变，后者为间接电化学转化。其中，电絮凝法对于废水处理有很高的效率，并且可以减少污泥的产生量，进而减少污泥处置的费用。近10年来，电絮凝法处理废水技术在南美、欧洲等地得到快速发展，目前已经有很多学者对电絮凝处理染料废水进行了研究。但臭氧强化电絮凝法处理含磷废水的相关工作鲜见报道。臭氧强化电絮凝技术可以形成协同效应，为含磷物质的污染控制提供了广阔的前景，代表了高级氧化及电化学技术在除磷领域的一个新的发展趋势。

(三)发明内容

本发明要解决现有技术的缺点，提供一种基本无需添加化学药剂、操作简单、能有效去除废水中所含磷的臭氧强化电絮凝处理方法。

一种含磷废水的臭氧强化电絮凝处理方法，其特征在于：以铁片为阳极和阴极对含磷废水进行电解，同时通入臭氧。

进一步，极水比0.03；以铁片为阳极和阴极，铁片的尺寸为40mm×50mm×1mm，总有效表面积近4×10^-3m²，两电极板间距为50mm，以KH₂PO₄废水(含磷废水)为电解液，控制电流和臭氧流恒定进行电解，以除去废水中磷。

本处理工艺的原理为：反应过程中首先阳极铁片失去电子转化为Fe²⁺进入电解液并凝聚成微小的颗粒，然后颗粒在搅拌混和的条件下生成铁的氢氧化物絮体，导致磷通过吸附混凝或络合从水中去除。以铁为电极的电絮凝的一个可能机理如下：

阳极：Fe⁰→Fe²⁺(aq)+2e    (1)

Fe²⁺(aq)+2OH^-(aq)→Fe(OH)₂(s)    (2)

4Fe²⁺(aq)+10H₂O(l)+O₂(g)→    (3)

4Fe(OH)₃(s)+8H⁺(aq)

阴极：2H₂O(aq)+2e→H₂(g)+2OH^-(aq)          (4)

总反应：Fe⁰+2H₂O→Fe(OH)₂(s)+H₂(g)         (5)

4Fe⁰+10H₂O(l)+O₂(g)→4Fe(OH)₃(s)+4H₂(g)    (6)