[发明专利]一种电化学耦合臭氧微纳米气泡处理系统及废水处理方法

说明书

本发明公开了一种电化学耦合臭氧微纳米气泡处理系统及废水处理方法。该电化学耦合臭氧微纳米气泡处理系统包括臭氧发生器、微纳米气泡发生装置、反应器主体和稳压直流电源。本发明同时利用电化学反应过程中的阳极氧化作用和阴极还原作用，电流效率得到有效提高。同时，采用臭氧微纳米气泡的形式曝气，不仅提高了臭氧的氧化效果，还提高了阴极对氧气的利用率，促进了羟基自由基的产率，增强了对难降解有机物的去除效果。本发明是耦合电化学氧化和臭氧氧化的高级氧化技术，应用灵活、操作简单、处理效率高，能在大规模工程中推广应用。

技术领域

本发明属于工业废水处理领域，更具体地，涉及一种电化学耦合臭氧微纳米气泡处理系统及废水处理方法。

背景技术

随着我国经济的快速发展，人类向环境中排放的废水日益增多。工业废水因其含有大量难生物降解有机物而成为环境科学领域关注重点。

高级氧化技术能产生强氧化性自由基，将大分子难降解有机物氧化成低毒或无毒的小分子物质，同时还在环境类激素等微量有机物的处理方面具有很大的优势，能够使大部分有机物完全矿化或分解，因此高级氧化技术被广泛的研究和应用于难降解工业废水的处理。近年来，研究较多的高级氧化技术有基于臭氧的高级氧化、基于芬顿的高级氧化、电化学氧化、光催化等。

其中，电化学氧化技术主要是利用阳极的氧化能力产生氧化性物质，阴极的还原能力没有得到利用。臭氧氧化技术主要是利用氧气或空气放电产生臭氧，再利用臭氧氧化有机物。由于臭氧发生器制备臭氧的效率有效，产生的臭氧和氧气混合气体中，氧气含量占比高达90％以上，而氧气对废水中有机物的去除作用较小，从而造成了氧气的浪费。

将电化学耦合臭氧能够利用电化学阴极的还原能力将臭氧混合气体中的氧气还原产生过氧化氢，过氧化氢在与臭氧发生过臭氧化反应，产生羟基自由基，提高对有机物的降解能力。

目前，针对电化学耦合臭氧氧化的技术，国内外做了大量研究并取得了一定的成果。申请号为201210549472.3的专利申请发明了一种原位电产H₂O₂协同O₃氧化的废水处理装置及方法。该发明主要是利用气体扩散阴极还原氧气产生H₂O₂，并与O₃反应产生羟基自由基高效去除水体中难降解有机物，可用于染料、垃圾渗滤液等污水中难降解有机物的处理。申请号为201410336529.0的专利申请提出了电化学联合臭氧处理抗生素废水的装置及处理方法，实现了对阿莫西林的完全去除。申请号为201310279516.X的专利申请提出了电化学阴极催化臭氧氧化去除水中有机污染物的方法，在一定臭氧的投加量进行第一次处理，再在一定臭氧投加量和阴极电压下处理，完成对待处理有机物污染的水的处理。该发明与单独臭氧处理相比，对有机物的去除率提高20％-50％。

虽然电化学和臭氧联用的技术能够提高对污水中有机物的去除效果，但是反应过程中，臭氧都是通过不锈钢曝气头或者曝气盘的方式进行曝气，臭氧和氧气的传质较低，从而导致其利用率有限，降低了过臭氧化反应的效率。

发明内容

本发明的目的在于解决难降解工业废水处理工艺中存在的不足，提供一种用于处理难降解工业废水的电化学耦合臭氧微纳米气泡的装置及其使用方法，其具有结构合理、设计新颖、操作使用方便、维护成本低、运行可靠稳定、自动化程度相对较高的优点，同时还能有效解决难降解工业废水处理中电化学反应阴极未有效利用，臭氧氧化过程中氧气未得到利用等缺陷。

为了实现上述目的，本发明的第一方面提供一种电化学耦合臭氧微纳米气泡处理系统，该电化学耦合臭氧微纳米气泡处理系统包括臭氧发生器、微纳米气泡发生装置、反应器主体和稳压直流电源；

所述臭氧发生器与所述微纳米气泡发生装置连接；

所述微纳米气泡发生装置与所述反应器主体底部的进水口连接；