[发明专利]一种用于难降解有机废水处理的高级氧化耦合装置及工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用高级氧化耦合技术处理难降解有机废水的装置及工艺,属于废水处理技术领域。

背景技术

随着我国工业的快速发展，人工合成的有机物种类与数量与日俱增，产生了大量难降解有机废水。这些废水中所含的难降解有机物一般不能被微生物降解，或需要较长时间才能被降解，一旦进入环境中，容易通过食物链在生物体内富集，并对生物体造成致癌、致畸、致突变等一系列危害。目前，处理废水中难降解有机污染物最有效的方法是高级氧化技术，常用的高级氧化技术主要有电催化氧化、臭氧氧化、Fenton氧化等。

电催化氧化技术在通电条件下，通过电极表面催化剂作用，将氧气还原为H₂O₂、·OH等强氧化性物质，进而将难降解的大分子有机物完全矿化或分解成易降解的小分子物质。利用电催化氧化技术处理难降解有机废水，对污染物降解能力强，反应条件易控制，但受传质限制大，电流效率低，电能消耗一般偏高。

臭氧氧化技术利用臭氧的强氧化性破坏难降解有机物分子中特定化学键，通过将其氧化为小分子物质从而达到去除污染物的目的。在有催化剂存在的条件下，臭氧还可被分解成·OH，间接氧化难降解有机污染物。臭氧氧化技术所需设备占地小，容易实现自动化控制，但耗电量大，不适合处理大流量废水。

Fenton氧化技术向反应体系中投加H₂O₂和Fe²⁺，在Fe²⁺的催化作用下，H₂O₂被分解形成·OH，并引发一系列自由基链反应，从而快速氧化难降解有机污染物。在Fenton氧化体系中，Fe³⁺又可通过与H₂O₂反应而再生形成Fe²⁺，从而可实现Fenton反应的持续进行。Fenton氧化技术所需设备简单、反应条件温和，但需投加化学药剂，成本较高。

现有的高级氧化技术都具有一定的缺陷。目前，通过一定的设计方案，将各类技术组合应用，用以提高难降解有机废水处理效率，已成为污水处理技术领域技术人员研究的热点，也是污水处理技术以后发展的方向。中国专利(公开号CN 101955280A)公开了一种复合电化学处理工艺，其电催化产H₂O₂反应和微电解产Fe²⁺反应分别在不同的反应器中，电Fenton反应协同效果不佳。中国专利(公开号CN 102557198A)公开了一种多维电催化反应器，该反应器传质效果不佳，易产生浓差极化。中国专利(公开号CN 102180558A)公开了一种复合高级氧化处理工艺，其电化学反应区主要为微电解反应，Fe²⁺直接与臭氧反应生成·OH，反应速率远低于Fenton反应体系。中国专利(公开号CN 102674634A)公开了一种煤化工废水处理工艺，其H₂O₂主要通过电催化还原空气中的O₂形成，反应速率慢，形成的H₂O₂量少，且将电Fenton微电解催化反应置于多维电催化反应前，使废水处理时间延长。

已有的高级氧化组合工艺，虽然可在一定程度上提升对难降解有机废水的处理效率，但仍然存在协同效果不佳、传质受限制、自由基产生速率慢、电流效率低、缺乏灵活性等问题，并未形成对各单一高级氧化技术的高效耦合，限制了工业推广应用。

发明内容

针对现有的高级氧化组合工艺在技术上存在的不足，本发明的目的是在于提供一种能同时高效耦合电催化氧化、臭氧氧化、Fenton氧化及微电解处理技术对难降解有机废水进行净化处理的装置，该装置能有效提升电化学处理难降解有机废水的电流效率，降低运行成本，提高对难降解废水的处理效果。

本发明的另一个目的是在于提供一种操作简单、能耗低、处理效率高的难降解有机废水处理方法。