[发明专利]复合电化学法处理高浓度有机废水工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用电化学组合技术处理有毒有害、难降解、高浓度有机废水的复合工艺，属于高级氧化技术处理废水领域。

背景技术

电化学方法是一种处理废水中难生物降解有机污染物的有效途径。该方法是高浓度有机废水处理技术的研究热点。

农药、制药、精细化工、染料等行业排出的废水不仅有机物浓度高，而且毒性大，不可生物降解，多为持久性有机物(POPs)、对环境、人体危害极大，被称为“三致”(致畸、致癌、致突变)物质、环境荷尔蒙(EDCs)物质，由此该类污染物成为环境保护的“优先控制污染物”。目前，降解此类有机污染物的有效方法是高级氧化技术，电化学方法作为高级氧化技术中的一类，是最有可能进入工业应用的有效技术。

电化学方法处理废水的机理是在反应体系中产生强氧化物质(·OH、H₂O₂、OCl^-、Cl₂、O₃、·O₂等)，与有机污染物发生直接氧化反应和间接氧化反应，将难生物降解的大分子有机物分解成为易生物降解的小分子有机物，提高废水的可生化性，甚至将其完全矿化为CO₂和H₂O等无机物。

多维电催化氧化技术是通过外加电场施加于反应器内阴阳极板电极与极板间的三维粒子电极，极板与粒子表面涂覆有催化物资，在电场与催化物质作用下，系统内产生以羟基自由基(·OH)为主的多种氧化物质，·OH是很强的氧化剂，且对有机物的氧化作用具有广谱性，可以将大部分有机物完全矿化或降解为易生化的小分子有机物。电催化技术氧化能力强，无需添加化学药剂，但电能消耗偏高。

微电解处理技术是内电解反应处理方法。反应器内铁为阳极，碳为阴极，在酸性条件下，当废水通过含铁和碳的填料时，铁与碳之间形成无数个微电流反应器，废水中的有机物在腐蚀电池微电流的作用下被还原和氧化。微电解反应器不需要外加电场，反应过程不耗电，能耗低，但氧化能力偏弱。

芬顿(Fenton)试剂是亚铁盐(Fe²⁺)与H₂O₂组合而成的一种很有效的有机物氧化剂，使用这种试剂的反应相应地称为芬顿氧化反应。反应的机理主要以电子转移，即金属阳离子氧化态和还原态的变化使H₂O₂催化分解产生羟基自由基(·OH)，利用·OH氧化分解废水中的有机污染物。

电芬顿反应则是利用电化学过程中，系统自身产生H₂O₂和Fe²⁺组成芬顿试剂，进行氧化反应，反应过程中不需要外加投入化学试剂。

化学氧化技术需要向废水中投加氧化剂(如O₃、ClO₂、H₂O₂等)，氧化剂在一定条件下和废水中的污染物产生反应，降解有机物。该技术药剂成本高，氧化效率较低。

混凝沉淀技术是一种物化处理技术，其主要过程是向废水中投加混凝剂和助凝剂，使废水中的胶体和细微悬浮物脱稳，并聚集为矾花，通过重力沉降方式分离去除。

不同氧化处理技术具有不同的特点和优缺点，单一处理技术的应用存在局限，多工艺方法拼凑又往往会带来反复调节废水pH值、处理费用过高而处理效率无明显提高等问题，恰当的优化组合和复合联用可获得最佳处理效果和最低的处理成本。

发明内容

本发明要解决技术问题是：克服现有技术的上述不足，针对高浓度有机废水的前处理提供一种复合电化学法处理高浓度有机废水工艺。

为了解决以上技术问题，本发明的复合电化学法处理高浓度有机废水工艺，其特征在于步骤包括：

A、原水pH调节-将原废水的pH值调至2.0～3.5；

B、多维电极电催化氧化处理-将pH调节后的原水送入多维电极电解反应器进行电催化氧化处理，本步骤中，反应器的电流密度为10～20mA/cm²，废水停留时间0.5～2.0小时；

C、微电解耦合电芬顿氧化处理-经电催化氧化的废水送入铁碳微电解反应器处理，废水在铁碳微电解反应器中进行曝气，利用前级多维电催化段产生的H₂O₂和本级微电解段产生的Fe²⁺，同时耦合产生电芬顿反应，本步骤中废水停留时间为1.0～3.0小时；