[发明专利]高级氧化处理废水的一体化方法及装置

说明书

本发明涉及一种高级氧化处理废水的一体化方法及装置，在反应器内进行处理，反应器由阳极厌氧微生物反应室及阴极高级氧化反应室组成；阳极厌氧微生物反应室内设阳极电极，并填充颗粒活性炭与厌氧产电菌的混合物；阴极高级氧化反应室内设有多层阴极板，阳极电极与最上层阴极板之间通过导线连接，各层阴极板之间间隔填充有固体催化剂填料；常温常压下，在固体催化剂的催化作用下产生强氧化性自由基，利用一体化微生物燃料电池产电，在阴极高级氧化反应区形成复极化电场辅助，固定催化剂填料还充当粒子电极，产生复极化电催化和催化湿式氧化效果，提高污染物的去除率；采用多级阴极板微孔曝气或中空纤维膜供气方式，提高氧化剂利用率和能量利用率。

技术领域

本发明涉及有机废水处理技术领域，尤其涉及一种对高浓度难降解有机废水进行处理的高级氧化处理废水的一体化方法及装置。

背景技术

随着我国工业化进程的快速发展，大量废水的产生及排放给人们的日常生活和健康都带来了严重的威胁。这些废水的成分复杂、化学需氧量高、可生化性差且废水排放量大，采用传统的生化法、物理法和化学法处理很难达到该类废水水质的净化要求和目标。

高级氧化技术是一种高效处理难降解有机废水且具有良好发展前景的绿色环保技术，主要包括催化湿式氧化、光催化氧化、电催化氧化、臭氧氧化和超临界水氧化等；其中，对于难以生化降解、结构复杂的大分子有机污染物来说，催化湿式氧化(Catalytic WetAir Oxidation,CWAO)技术是一种高效的处理方法，它以O₂等为氧化剂，在催化剂作用下产生强氧化性的·OH、RO·、ROO·等自由基，在一定温度和压力下与水中污染物发生氧化反应，使水中大分子污染物开环断链，最终分解为H₂O、CO₂或N₂及其他小分子。由于处理效果好、适用性广、无二次污染等特点，催化湿式氧化已广泛用于焦化废水、含酚废水、染料废水、制药废水等工业废水的处理，具有良好的发展前景。

由于催化湿式氧化完全降解有机污染物所需温度和压力仍然较高，反应温度一般为200-250℃、压力为4-10kPa，反应条件较为苛刻，所以耐高压高温和耐腐蚀设备开发以及高能耗运行成本是催化湿式氧化实现工业应用的主要障碍。

为解决上述难题，已经有一些研究者采用电催化氧化技术等多种高级氧化技术与催化湿式氧化技术耦合的方法，如申请号为200410022021.X的中国专利公开了一种“水热电催化氧化处理高浓度有机废水的方法及装置”，将催化湿式氧化与高温电解结合起来，使反应的压力和温度相比较CWAO法均有大幅下降，使反应温度从200-300℃降为室温-200℃、压力为0.5-7Mpa，大幅提高处理高浓度有机废水效率的同时也节省了运行成本；但其反应条件依然较为严苛，仍需要在高温条件下电解，废水进入到反应器之前还需进行预热，耗能及运行成本相对较高。申请号为200910197216.0的中国专利公开了“一种高效处理废水的电催化湿式过氧化氢氧化方法及其装置”，以双氧水为氧化剂，将纳米铂电极作为催化湿式氧化的电催化剂应用到有机难生化降解污水中，加快了有机污染物的氧化反应速率和矿化速率，降低了初始反应物的氧化活化能，处理出水的效果较好；但其反应温度为20-150℃，废水仍需进行预热，并且采用二维电催化与湿式氧化耦合，电催化效率较低，电解处理时间为1-7h，耗能较高。申请号为99110084.0的中国专利公开了一种“电催化接触氧化工艺”，以二氧化钛或五氧化二钒为催化剂，氧气作为氧化剂，外加电压范围5-50V，反应温度0-40℃下，可处理印染废水达到国家二级排放标准，反应条件比较温和，但其限制废水的进水COD在2000mg/L以下，对于高浓度有机废水的处理效果不佳，并且能耗较大。