[发明专利]阳极滤床和阴极滤床联合处理有机污水的装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种处理高浓度有毒有机污水的装置，特别是阳极滤床与阴极滤床联合处理高浓度有毒有机污水的装置，属于高浓度有机污水的污染控制领域。 

背景技术

制药、染料、化工等行业排放的废水通常含有高浓度的难生化的有机物，该类种类多、成分复杂，通常包括染料助剂、油剂、酸碱、纤维杂质及无机盐；酚类物质、单环芳烃和多环芳烃以及含氮、硫、氧的杂环化合物等。废水B/C值低于0.3，可生化性差。对于该类废水的治理，物化~生化联用技术是当前主要的处理方法，普遍采用活性污泥法，但常规的物化~生化处理，对有机污水的可生化性提高较差，很难达到难降解有机污染物的彻底氧化，出水COD、色度去除率较低，通常不能达标排放，成为目前我国废水处理中面临的一大技术难点。因此，提出或发展一种更高效的处理技术是保证废水经济有效治理的前提条件。 

高级氧化技术( Advanced Oxidation Processes ，简称AOPs ) 又称深度氧化技术，因其适用范围广、处理迅速彻底、不产生二次污染等特点而显示了较好的应用前景，成为水处理领域的研究热点之一，但仍存在反应条件苛刻、选择性差、成本高等局限性。主要包括化学氧化法、电化学氧化法、光催化氧化、湿式氧化法、液相脉冲放电和超临界水氧化法等。 

Electro-Fenton是一种新型电化学氧化技术，属于高级氧化技术的一种，由于它在阴极和阳极都能产生·OH来氧化降解水体中污染物，引起了学者们广泛地关注。·OH由Fe²⁺和H₂O₂反应生成。该技术具有显著的优点：（1）反应条件温和，通常只需在常温、常压下进行，对设备的要求相对较低；（2）通过有催化活性的电极反应在现场直接或间接产生羟基自由基，从而无选择性的降解有机污染物；（3）无需外加化学氧化剂，从而减少了因化学试剂的加入而可能带来的二次污染问题，是一种绿色的工艺。电化学水处理技术被称为“环境友好”技术，在绿色工艺方面极具潜力。 

但是目前的研究表明，Electro-Fenton电化学氧化技术由于存在以下问题，在工业上还难以广泛应用，（1）Electro-Fenton电化学氧化工艺处理有机废水的电极种类不多。贵金属电极虽对难降解有机物有较好的除去效果，但贵金属电极昂贵，且易中毒而失去电催化活性。（2）电极产生H₂O₂的反应慢，产量低，处理高浓度污水的效果不佳；（3）传统的电解反应装置的传质问题尚未能得到很好的解决。传质因素限制了电极反应速率，使得电催化效率低下，能耗和经济成本增高，不具工业应用竞争性。 

发明内容

针对上述现有技术，即生化法对高浓度有毒有机污水的处理局限以及电化学氧化法的应用限制，本发明旨在提供一种处理高浓度有机污水的装置，该装置利用电化学氧化法以及阴极、阳极滤床联合处理高浓度有毒有机污水，实现有机污水的有效降解。 

本发明装置包括反应器1、曝气装置2和电源3，电源3与反应器1连接，曝气装置2设置在反应器1中，其中反应器包括外壳6、一个以上阴极滤床4、一个以上阳极滤床5、进水口7和出水口8，阳极滤床和阴极滤床采用串联的交替方式设置在外壳中，待处理有机污水通过进水口进入反应器，经过阳极滤床、阴极滤床，最后由出水口流出。 

本发明所述反应器采用电极垂直排列方式，由下到上依次为阳极反应床、阴极反应床，反应器为圆形、方形或矩形，反应器高度为3~6m，水流方式为上流式。 

本发明所述曝气装置为悬挂管式微孔曝气，气泡直径应小于3mm，曝气方式为纯氧或空气阴极曝气。 

本发明所述阳极滤床为多层网状结构（3~5层），各层可拆卸，底层材料选用不锈钢，其它各层为铁网，各层网孔孔径为2~6mm，丝径为0.5~1.5mm，目数为4×4到10×10，网层间填料为铁屑、活性炭颗粒和辅料，三者按体积比10:10:1~20:10:1的比例混合，阳极滤床厚度为0.5~2m，辅料为聚乙烯多面空心球，规格为Φ25mm~Φ50mm；床层填料以及铁网根据消耗情况补充，周期为3~6个月，以保证反应器的有效运行。