[发明专利]一种三维电极反应器及其在难降解有机废水处理中的应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种废水处理装置及其在难降解有机废水处理中的应用，特别是涉及一种利用电解氧化去除有机废水中有机物质的三维电极反应器，适用于各类难降解有机废水的处理。

背景技术

有机污染物，尤其是生物难降解有机污染物的处理是当前世界工业废水处理的热点和难点。研究者们针对难降解有机废水也提出过一些处理方法，其中电化学法处理废水具有技术经济指标先进、无毒、清洁等特点，而越来越受到人们的重视。而相关的研究多限于二维平板电极，由于其电极面体比小，因而传质效率低，处理效果差，限制了其应用。Glaze等人提出的深度氧化技术(AOPs)为治理有机污染物提供了一条重要的途径(W.H.Glaze，F.Beltran and T.Tuhkanen，Water Pollution Res.J.Canada，1992，17：33)，已成为一项正在迅速发展之中的水处理新技术。其主要特征是充分利用自由基，特别是羟基自由基(·OH)的极强的氧化性，会彻底地氧化降解有机污染物。其于此原理，20世纪60年代过末期提出了三维电极的概念，并开发出了三维电极反应器。三维电极反应器具有较大的体面比，较好的传质效应和较高电流效率，是一种具有较高实用和理论价值的电化学反应器，它在废水处理中得到了许多应用，但目前大多都集中在含重金属离子废水的处理，而在有机废水领域的研究不多见(Simonsson，D.Chem.Socv.Rev.1997，26(3)，181-189)。北京化工大学开发的“一种处理难降解有机废水的三维电极反应器(CN1850644A)”需要曝气充氧、活性炭的使用寿命及其活化没有提及；中山大学开发的“三维电极反应器(CN2564547Y)”需要曝气充氧、粒子电极的制作过程复杂。因此研发有效且价格低廉的羟基自由基发生的新方法及相关的装置具有十分重要的意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种三维电极电化学反应装置，该装置能产生氧化性极强的羟基自由基，可迅速彻底的分解废水中有机污染物。

本发明的三维电极反应器由槽体、电极阴极、电极阳极、粒子电极、隔膜板和直流电源构成；电极阴极和阳极由高纯石墨加工而成，分别置于槽体两边，并分别与直流电源的负极和正极连接；隔膜板上布满1mm的微孔，位于槽体内靠近电极阴极一侧；粒子电极填充于槽体内电极阴极和隔膜板之间；电极阳极下方有进水口，电极阴极上方有出水口。

所说的粒子电极是以椰子壳及硬质果壳为原料，用水蒸气法生产的不定型颗粒炭，具有一定的抗压强度，易再生、过滤速度快。

本发明的三维电极反应器的粒子电极的颗粒大小一般为10～20目。

三维电极反应器在难降解有机废水处理中的应用，槽体内的电流密度为10～100A/m²，依据有机污染物的浓度控制反应时间为0.5-3.0小时，其进水pH在4～10的范围内均能达到很好的处理效果。

本发明的三维电极反应器可用于一般有机废水的处理及生物难降解有机物的处理，使用其稳定达标；亦可用于高浓度和生物难降解的有机废水的前处理，使之分解为分子量较小的易于微生物降解的有机物，从而大大提高废水的可生化性；也可用于废水生化工艺的后处理，以确保废水的达标排放。

本发明的三维电极反应器，是以高纯石墨及粒子电极为工作电极的三维电极反应器。该反应器能够现场产生强氧化剂H₂O₂和·OH，因而能有效的氧化分解，甚至完全矿化有机污染物为CO₂和水等无机物。它可用于一般有机废水的处理及生物难降解有机物的处理，使其稳定达标；亦可用于高浓度和生物难降解的有机废水的前处理，使之分解为分子量较小的易于微生物降解的有机物，从而大大提高废水的可生化性；也可用于废水生化工艺的后处理，以确保废水的达标排放。

附图说明

附图1：本发明三维电极反应器的具体实施方式的结构示意图；

附图2：本发明的三维电极反应器处理不同浓度EDTA废水效果；

附图3：本发明的三维电极反应器处理不同种类难降解有机废水效果。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步说明。