[发明专利]一种新型穿透式电芬顿反应器及用于有机废水处理的方法

说明书

技术领域

本发明属于环境工程技术领域，主要涉及一种新型穿透式电芬顿反应器的及其应用用于有机废水处理的方法。

背景技术

电芬顿技术是近年来在水处理技术领域发展起来的一种新型电化学高级氧化技术，其反应的基本原理是溶解氧在合适的阴极上通过发生两电子的还原产生H₂O₂，产生的双氧水和二价铁催化剂反应生成具有强氧化性的羟基自由基(·OH)，从而达到无选择性地氧化降解有机污染物，反应如下：

O₂+2H⁺+2e^-→H₂O₂

H₂O₂+Fe²⁺→Fe³⁺+·OH+OH^-

由于电芬顿处理效率高，可原位产生过氧化氢，避免了运输和贮存药剂时可能产生的危险，因而被认为是一种环境友好的处理方法，在国内外受到了广泛重视、研究和应用。电芬顿作为一种新兴的废水处理技术，已被应用于处理酚类、芳胺类、芳烃类、农药以及垃圾渗滤液、反渗透浓水等难降解有机废水。

在电芬顿体系中，电芬顿反应器的合理设计是提高电流效率和降低成本一条重要途径。目前电芬顿体系反应器主要分为两大类：间歇流和连续流体系，通常该体系阴阳两电极平行放置，受制于有效反应面积，仍存在两大主要问题：(1)传质效率欠高，污染物处理效果不佳；(2)能耗较高，处理成本高。因此，设计一种新型高效的电芬顿反应器具有很大的应用前景。

发明内容

本发明的目的是针对上述不足，设计提供一种传质效率高、处理效果好、能耗较低的穿透式电芬顿反应器并应用于有机废水的处理。

本发明的新型穿透式电芬顿反应器：阴极和阳极依次交替排列将反应器分割成若干个小反应隔室，电极板间距为0.5-5cm；以孔状金属氧化物电极为阳极、孔状改性碳毡为阴极；有机废水从进水口以垂直电极板的方向依次穿透过阴阳极，并从出水口排出；在每一个小反应隔室下端设置曝气装置，为电芬顿反应提供空气。

本发明处理有机废水的方法如下：在有机废水处理过程，进水废水pH调节为3-7，通过调节水力停留时间20-200min，Fe²⁺浓度0.2-1.0mmol/L，曝气量20-150ml/min，电压2-5.0V来控制废水处理效果，处理后的废水由出水口排出。

本发明具有以下的突出特点和有益效果：

(1)该新型穿透式电芬顿反应器可以高效地处理有机废水。在电压为4.0V、pH为3，流速为20ml/min条件下，进水100mg/L的柠檬黄废水处理后出水矿化率稳定在80％左右。

(2)孔状改性碳毡产双氧水性能优良，对有机污染物有很好的降解效果且性能稳定。

附图说明

图1为新型穿透式电芬顿反应器示意图。

图中(1)为壳体，(2)为阳极，(3)为阴极，(4)为出水口，(5)曝气装置，(6)进水口。

图2为不同电压条件下，体系对柠檬黄去除效果对比

图3为不同电压条件下，对TOC去除效果对比

图4为相同条件下，电芬顿和电氧化对TOC去除效果对比

具体实施方式

本发明通过以下实施例结合附图进一步详述。

以孔状二氧化铅电极为阳极，孔状改性碳毡为阴极建立电芬顿体系。废水为100mg/L的柠檬黄，初始pH为3.0，水力停留时间为100min。通过控制电压2-5.0V对废水进行处理。

该实例对比了不同电压条件下对柠檬黄的去除效果。如图2所示，当电压为3、3.5、4、5V时，出水稳定时，柠檬黄去除率都能达到98％以上。当电压为2.5V时，在出水稳定后，柠檬黄去除率能达到94％。

图3比了不同电压条件下TOC去除效果。从图中可以看出，电压条件对TOC的去除影响较大。电压为4.0V，出水稳定时，TOC去除率在80％左右。

图4对比了相同条件下，电芬顿和电氧化对TOC去除效果对比。从图中可以看出，阳极氧化所起到的作用很小，电芬顿起着主要作用。