[发明专利]超重力多级牺牲阳极电Fenton法处理难降解废水的装置及工艺

说明书

技术领域

    本发明属于水处理技术领域，具体涉及一种超重力多级牺牲阳极电Fenton法处理难降解废水的装置及工艺。

背景技术

随着石油化工、染料和医药等工业的快速发展，废水中难降解有机物的数量和种类增加，对其处理难度也增大，处理方法的研究也越来越多。其中常规物理法和生化法均较难处理。目前，国内外研究者针对难降解废水特性，采用了许多高级氧化技术处理，如：电化学氧化、湿式氧化、超临界氧化、光催化氧化、芬顿（Fenton）氧化、超声氧化等，其中电化学法和Fenton氧化法相结合的电Fenton法是用电化学法产生的Fe²⁺和H₂O₂作为Fenton 试剂的持续来源，H₂O₂在Fe²⁺的催化作用下生成强氧化能力的·OH，·OH可与废水中的有机物发生反应，分解或改变其电子云密度和结构，有利于凝聚和吸附过程的进行，从而对大多数有机物分解、絮凝，进而使废水得以降解。电Fenton法处理难降解废水具有降解速度较快、矿化度较高的优点，并且工艺和设备相对简单、易于实现自动控制、反应条件温和，是处理难降解废水具有发展潜力的方法之一。

电Fenton法可分为牺牲阳极电Fenton法、阴极电Fenton法、利用电极反应生成Fenton试剂方法等。其中牺牲阳极电Fenton法是利用可溶性阳极产生Fe²⁺，与投加的H₂O₂构成Fenton 试剂，进而降解废水。在此过程中，阴极和阳极上分别发生析氢和析氧反应，气体以气泡的形式会附着于电极表面从而造成有效电极面积减小。而且阳极溶解的Fe²⁺和H₂O₂在废水中的传输过程易产生浓差极化。电极表面的传质以及废水中离子间的传质受阻，从而影响着电Fenton法处理废水的效率，这就需要研制高传质效率的电Fenton反应器及其工艺。

发明内容

本发明为了解决牺牲阳极电Fenton法处理难降解废水时传质受限的难题，提供了一种超重力多级牺牲阳极电Fenton法处理难降解废水的装置及工艺。

本发明采用如下的技术方案实现：

超重力多级牺牲阳极电Fenton法处理难降解废水的装置，包括有机玻璃外壳，外壳内置若干波纹圆筒阳极及阳极连接盘和若干波纹圆筒阴极及阴极连接盘，波纹圆筒阳极和波纹圆筒阴极同心交替排列，各波纹圆筒阴极底端连接于阴极连接盘，各波纹圆筒阳极顶端连接于阳极连接盘，波纹圆筒阴极及阴极连接盘相对外壳静止，各波纹圆筒阴极的自由端与阳极连接盘之间以及各波纹圆筒阳极的自由端与阴极连接盘之间均留有距离，连接波纹圆筒阳极的阳极连接盘的中心连接可高速旋转的转轴，外壳顶部设置有气体出口管，相对外壳静止的阴极连接盘的中心开孔连接于与处理前废水储槽相连的废水进口管，外壳底部设置有处理后的废水出口管。

波纹圆筒阳极和波纹圆筒阴极高度相等，各波纹圆筒阳极距离阴极连接盘的距离与各波纹圆筒阴极距离阳极连接盘的距离相等，其距离为波纹圆筒电极高度的1/10～1/5，各波纹圆筒阳极与阳极连接盘之间以及各波纹圆筒阴极与阴极连接盘之间可自由拆卸式连接。

波纹圆筒阳极和波纹圆筒阴极选用铁或不锈钢材料。

波纹圆筒阳极和波纹圆筒阴极的波纹弯曲角度为90°，为保证废水在波纹圆筒电极上的湍动状态，每150mm高的圆筒电极上设置波纹个数5～10个，波纹峰高10mm～15mm。

所述的波纹圆筒阳极和波纹圆筒阴极的个数，可根据废水停留时间或流量大小来确定，反应装置的尺寸也由此可确定。各波纹圆筒阳极与阳极连接盘之间以及各波纹圆筒阴极与阴极连接盘之间均可自由拆卸，可根据处理要求更换所需材料的电极。

超重力多级牺牲阳极电Fenton法处理难降解废水的工艺，基于上述的超重力多级牺牲阳极电Fenton法处理难降解废水的装置完成，利用旋转的波纹圆筒阳极及阳极连接盘、静止的波纹圆筒阴极及阴极连接盘以及外部投加的H₂O₂溶液组成超重力多级牺牲阳极电Fenton反应体系；反应步骤如下：