[发明专利]电芬顿反应废水处理设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种用电解催化氧化方法处理高浓度、有毒有害有机废水的设备，属于电化学技术废水处理领域。

背景技术

法国科学家Fenton在1894年发明了用亚铁离子（Fe²⁺）和双氧水（H₂O₂）在酸性条件下生成具有强氧化性的羟基自由基（·OH），这一成果被命名为 Fenton(芬顿)试剂。20世纪60年代，科学家们开始研究应用芬顿试剂反应处理废水中的难降解有机污染物。芬顿试剂反应的实质是H₂O₂在 Fe²⁺ 的催化作用下生成羟基自由基（·OH），·OH氧化电位高达2.8V，它几乎对所有的有机分子都有强度不等的氧化分解作用，因此在处理高浓度、难降解有机废水时，芬顿试剂法被广泛应用。但是传统芬顿法（即在有机废水中加入Fenton试剂的方法）存在以下问题，使之难以广泛应用：(1)需要现场加入Fe²⁺和H₂O₂，药剂消耗量大，处理成本高；(2)投加到反应器中的H₂O₂会分解为水和氧气，浪费了氧化剂；(3)由于Fe²⁺和H₂O₂在反应开始前一次性加入，导致反应过程中·OH产生速率衰减很快，反应初期有机物的降解速率很快，然而随着反应的进行，降解速率很快降低，处理效果明显下降；(4) 产生的污泥量大，需要进一步处理，并可能引起二次污染。

电芬顿技术（Electro-Fenton Process）是为了克服传统芬顿法的缺点，提高水处理效果而发展起来的一项新技术。电芬顿法是利用电化学法持续产生Fe²⁺和H₂O₂，两者产生后立即作用而生成具有高活性的羟基自由基，使有机物得到降解，其实质就是在电解过程中直接生成芬顿试剂。

电芬顿法处理废水的研究始于 20世纪80年代。到目前为止，国内外众多学者采用电芬顿法处理各种难降解有机废水，取得了很好的效果。电芬顿法可按Fe²⁺和H₂O₂产生方式的不同，分为不同类型。根据报道，只要是用电化学方法在水处理现场合成其中一种药剂（Fe²⁺或H₂O₂），另外一种由外部加入，都被称为电芬顿技术。从已报道的情况来看，利用电化学技术合成一种药剂的电芬顿技术居多，其中有O₂在阴极还原产生H₂O₂，Fe²⁺由外界加入的电芬顿-H₂O₂法，有Fe²⁺由Fe在阳极氧化产生，H₂O₂由外界加入的电芬顿-铁氧化法，有Fe²⁺ 由Fe³⁺在阴极还原产生，H₂O₂由外界加入的电芬顿-铁还原法等。尚未见Fe²⁺和H₂O₂都在现场持续产生的工业级废水处理设备的报道。

发明内容

本发明要解决技术问题是：克服现有技术的缺点，提供一种完全不需加药剂的、利用电化学法持续、高效产生Fe²⁺和H₂O₂的电芬顿反应废水处理设备。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下：电芬顿反应废水处理设备，其特征在于：包括电芬顿主体设备和深度反应器，电芬顿主体设备内部从下至上依次设有水平平行相对的第一阳极板，阴极板、第二阳极板，所述阴极板的上下二侧设置有与其紧密接触的扩展阴极，所述阴极板与扩展阴极构成扩展式整体阴极，该扩展式整体阴极通过位于第一阳极板上方的阴极支撑板固定于电芬顿主体设备内部，电芬顿主体设备的底部具有进水布水管、进气曝气管，上部具有与深度反应器相接的出水管，用于产生过氧化氢的第一直流电源的负极、正极分别与阴极板、第一阳极板电连接，用于产生铁离子的第二直流电源的负极、正极分别与阴极板、第二阳极板电连接。