[发明专利]一种用于化工废水高效处理的电催化芬顿氧化-电化学氧化耦合工艺及其装置

说明书

本发明公开了一种用于化工废水高效处理的电催化芬顿氧化‑电化学氧化耦合工艺及其装置，属于污水处理领域。它包括电催化芬顿氧化步骤、电化学氧化步骤和pH调节步骤；控制所述电催化芬顿氧化步骤中阴阳极之间的间距，以使阳极产生的氧气在阴极反应生成H₂O₂；通过将电催化芬顿氧化步骤采用窄通道进行，使阳极析氧反应产生的氧气与阴极接触生成H₂O₂供芬顿反应进行，无须外加曝气或外部添加H₂O₂即能够满足处理需求，同时有效提高电芬顿氧化高效去除COD的效率。进一步通过将pH调节池与电催化芬顿氧化耦合电化学氧化装置串联，实现铁泥近零产生的耦合处理工艺。

技术领域

本发明属于污水处理技术领域，更具体地说，涉及一种用于化工废水高效处理的电催化芬顿氧化-电化学氧化耦合工艺及其装置。

背景技术

含氮杂环化合物(Nitrogenous Heteraromatic Compounds，NHCs)和含氧杂环化合物(Oxygenous Heteraromatic Compounds，OHCs)，均是难降解有毒有害有机物，NHCs和OHCs如环唑类、嘧啶类、吡啶类、呋喃类化合物等，属于典型化学工业合成物，并被广泛应用于医药、化妆品、消毒剂、染料、农药等行业中。生产NHCs和OHCs精细化工产生的废水处理工艺一般采用沉淀、气浮或化学氧化还原等预处理工艺提高废水可生化性，然后再经过一系列生物处理工艺使水质COD、氨氮、总磷等常规指标而排放。生产NHCs和OHCs产生的精细化工废水经过二级生化处理出水(也称“化工尾水”)一般会残留氮杂环类难降解污染物，相关研究发现，江苏某生产农药企业生产戊唑醇、粉唑醇和三环唑废水经过二级生化处理排放的化工尾水中COD浓度为180-250mg/L，但废水毒性依然较高，B/C值为0.028-0.035，其中致毒因子三氮唑、三环唑和丙环唑浓度依然高达10-200mg/L[CQ Zhong,KJ Wei,WQ Han,etal.Electrochemical degradation of tricyclazole in aqueous solution usi ng Ti/SnO₂-Sb/PbO₂ anode[J].Journal of Electroanalytical Chemistry,2013,705:68～74]，这些杂环化合物排放外环境水体，会长期滞留、显示具有一定的生态风险和生态危害性[WShi,G J Hu,S L Chen,et al.Occurrence of estrogenic activities in second-gradesurface water and ground water in the Yangtze River Delta,China[J].Environmental Pollution,2013,181:31～37]，近年来含氮、氧杂环化合物的降解和该类尾水的深度处理引起了研究者的极大关注。

目前典型的化工废水物化处理技术有微电解技术和芬顿氧化技术，这些技术在化工废水处理工艺设计中经常被利用到，有较好的处理效果。对微电解技术和芬顿氧化技术耦合利用时，一般把微电解反应装置和芬顿氧化反应装置先后串联，通过这一耦合的处理方式使废水生物毒性降低并且提高废水可生化性，从而满足后续生化处理的处理条件。传统的芬顿法在处理污水时存在的问题主要在于铁泥量产生较大，铁离子流失严重，铁离子利用率低；芬顿氧化工艺所产生的铁泥属于危险固废，危险固废需要进行后续处理且成本较高。