公布日：2023.11.28
申請(qǐng)日：2023.09.04
分類號(hào)：C02F1/32(2023.01)I;C02F1/467(2023.01)I;C02F1/463(2023.01)I;C02F1/469(2023.01)I;C02F101/30(2006.01)N
摘要
本發(fā)明涉及一種非均相光、電高級(jí)氧化廢水處理工藝。本發(fā)明的結(jié)合光催化氧化和電催化氧化工藝，兩種工藝協(xié)同作用，電催化氧化所產(chǎn)生的鐵離子和特殊金屬離子可作為光催化氧化的催化劑。本發(fā)明提出的工藝可提高難生物降解廢水預(yù)處理效果，加大破壞大分子有毒有害物質(zhì)，提高難降解廢水的生化性；同時(shí)利用幾種氧化之間的特性形成互補(bǔ)，加快反應(yīng)時(shí)間，向設(shè)備化發(fā)展。
權(quán)利要求書
1.一種非均相光、電高級(jí)氧化廢水處理工藝，其特征在于，所述非均相光、電高級(jí)氧化廢水處理工藝包括如下步驟：將廢水加入到調(diào)節(jié)池，調(diào)節(jié)pH值后進(jìn)入UV光氧化反應(yīng)器，然后進(jìn)入電解氧化反應(yīng)池進(jìn)行電解氧化，電解氧化反應(yīng)池內(nèi)設(shè)置曝氣攪拌裝置，池內(nèi)放置特殊金屬填料末端設(shè)置回流泵，回流部分電解后的廢水進(jìn)入UV光氧化反應(yīng)器，回流廢水中含有鐵及特殊金屬離子進(jìn)入UV光氧化，在特殊金屬離子的催化加持下促進(jìn)UV光氧化效能提升。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述非均相光、電高級(jí)氧化廢水處理工藝，其特征在于，將廢水的pH值調(diào)節(jié)至3-4。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述非均相光、電高級(jí)氧化廢水處理工藝，其特征在于，pH試劑選自鹽酸或硫酸。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述非均相光、電高級(jí)氧化廢水處理工藝，其特征在于，UV光氧化反應(yīng)中，加入過氧化氫的濃度為27.5-30％。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述非均相光、電高級(jí)氧化廢水處理工藝，其特征在于，UV光氧化反應(yīng)中，紫外光采用中壓紫外燈，波長(zhǎng)在200-400nm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述非均相光、電高級(jí)氧化廢水處理工藝，其特征在于，UV光氧化反應(yīng)中，催化劑為電解氧化后水中溶解的鐵離子和特殊金屬離子，濃度為1-3‰。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述非均相光、電高級(jí)氧化廢水處理工藝，其特征在于，電解氧化反應(yīng)池中，電解氧化極板采用鋼板；鋼板優(yōu)選為碳鋼板、不銹鋼板。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述非均相光、電高級(jí)氧化廢水處理工藝，其特征在于，使用鋼板電極，正負(fù)極使用互換倒極模式。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述非均相光、電高級(jí)氧化廢水處理工藝，其特征在于，電解氧化反應(yīng)時(shí)間1-3h。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述非均相光、電高級(jí)氧化廢水處理工藝，其特征在于，所述廢水為工業(yè)難生物降解有機(jī)廢水。
發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出了一種非均相光、電高級(jí)氧化工藝，本發(fā)明提出的工藝可提高難降解廢水預(yù)處理效果，加大破壞大分子有毒有害物質(zhì)，提高難降解廢水的生化性；同時(shí)利用幾種氧化之間的特性形成互補(bǔ)，加快反應(yīng)時(shí)間，向設(shè)備化發(fā)展。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案。
一種非均相光、電高級(jí)氧化廢水處理工藝，所述非均相光、電高級(jí)氧化廢水處理工藝包括如下步驟：
將廢水加入到調(diào)節(jié)池，調(diào)節(jié)pH值后進(jìn)入UV光氧化反應(yīng)器，然后進(jìn)入電解氧化反應(yīng)池進(jìn)行電解氧化，電解氧化反應(yīng)池內(nèi)設(shè)置曝氣攪拌裝置，池內(nèi)放置特殊金屬填料，末端設(shè)置回流泵，回流部分電解后的廢水進(jìn)入UV光氧化反應(yīng)器，回流廢水中含有鐵及特殊金屬離子進(jìn)入UV光氧化，在特殊金屬離子的催化加持下促進(jìn)UV光氧化效能提升。
進(jìn)一步的，pH值為3-4。
進(jìn)一步的，pH試劑選自鹽酸或硫酸。
進(jìn)一步的，UV光氧化反應(yīng)器中，配套有中壓UV紫外燈，波長(zhǎng)在200-400nm。
進(jìn)一步的，UV光氧化反應(yīng)中，加入過氧化氫的濃度為27.5-30％。
進(jìn)一步的，所述特殊金屬離子選自貴金屬銅、銀、鉑、鈀等。
進(jìn)一步的，電解氧化反應(yīng)池中，電解氧化極板采用鋼板；鋼板優(yōu)選為碳鋼板、不銹鋼板。
進(jìn)一步的，使用鋼板電極，正負(fù)極使用互換倒極模式，電解氧化反應(yīng)時(shí)間1-3h。
進(jìn)一步的，所述廢水為工業(yè)難生物降解有機(jī)廢水。
光催化氧化技術(shù)的基本原理是：污水中的污染物RH分子在紫外光照射充能后轉(zhuǎn)化為激發(fā)態(tài)游離基R·；雙氧水在催化劑作用和適當(dāng)波長(zhǎng)紫外光照射下光解為羥基自由基。體系中羥基自由基與激發(fā)態(tài)R·大量產(chǎn)生，兩者快速進(jìn)行氧化反應(yīng)，同時(shí)羥基自由基同樣氧化污染物RH。
光催化反應(yīng)方程：
RH+hv——R·
H2O2+hv——2·OH
H2O2+催化劑——2·OH
R·+·OH——ROH
R·+O2——ROOH
多個(gè)不同的氧化反應(yīng)將廢水中的有機(jī)物開環(huán)、鍛煉、轉(zhuǎn)變?yōu)樾》肿佑袡C(jī)物、轉(zhuǎn)變?yōu)樾》肿郁人�，并最終將有機(jī)污染物轉(zhuǎn)化為CO2和H2O。同時(shí)在反應(yīng)過程中含有-OH、-COOH等官能團(tuán)的中間產(chǎn)物顯著增加，從而消除生物毒性，顯著提高廢水的可生化性。
有機(jī)廢水電催化氧化法，通過在電極表面上發(fā)生電催化降解，其電極可直接產(chǎn)生的極強(qiáng)的氧化能力且對(duì)有機(jī)物及無機(jī)物無選擇性的羥基自由基
去氧化水中的污染物，使污染物被徹底礦化，即稱為電化學(xué)燃燒過程；若水溶液中含有像CI-、SO2-這樣的電催化質(zhì)如用：硫酸鈉、氯氣、次氯酸鹽及氯酸鹽等。生成的過氧化物H2O2等所催化氧化水中的污染物，該過程稱為電化學(xué)轉(zhuǎn)化過程，從而電氧化有效地去除廢水中的COD。電催化過程中的一些主要反應(yīng)如下：
陽極反應(yīng)：OH-→1/2O2+H2O+2e-
陰極反應(yīng)：O2+H2O+2e-→HO2-+OH-
總反應(yīng)：1/2O2+OH-→HO2-
電催化產(chǎn)生的羥基自由基
,使廢水中產(chǎn)生次級(jí)反應(yīng)，使得污染物從而降解或者直接分解為CO2，或轉(zhuǎn)化為其它簡(jiǎn)單化合物。電催化過程服從法拉第定律。即電極上析出的物質(zhì)數(shù)量與通過溶液的電流強(qiáng)度及通電的時(shí)間成正比。同樣，去除廢水中的有機(jī)污染物也符合法拉第定律。在去除廢水中的有機(jī)污染物的過程中，并不需要徹底氧化成*終產(chǎn)物即CO2和H2O，只需要把有機(jī)污染物分子斷鏈，撕成帶電荷的有機(jī)物“碎片”，通過電催化吸附絮凝沉降去除有機(jī)污染物。
裝置處理能力：1-20m3/h。
本發(fā)明的有益效果為：
1.環(huán)境兼容性高：反應(yīng)過程中不需要另外添加氧化劑或者還原劑，絮凝劑等化學(xué)藥劑，是一種基本對(duì)環(huán)境無污染的“綠色”處理技術(shù)。由于界面電場(chǎng)中存在著極高的電位梯度，電極相當(dāng)于異相反應(yīng)的催化劑，因而減少了有可能因加催化劑而帶來的環(huán)境污染，在反應(yīng)過程中自身同時(shí)還產(chǎn)生的·OH自由基都可以直接與廢水中的有機(jī)污染物反應(yīng)，將其降解為二氧化碳、水和簡(jiǎn)單有機(jī)物，沒有或很少產(chǎn)生二次污染。同時(shí)，反應(yīng)過程有高度的選擇性，可防止副反應(yīng)產(chǎn)物的生成，減少污染物發(fā)生。
2.多功能性：反應(yīng)過程具有直接和間接氧化與還原、相分離、濃縮與稀釋、生物殺傷等功能，能量效率高，反應(yīng)過程一般在常溫常壓下就可進(jìn)行。
3.經(jīng)濟(jì)適用：反應(yīng)操作一般比較簡(jiǎn)單，費(fèi)用較低，占地面積小，一般成模塊式組合。
4.氧化能力極強(qiáng)：A.羥基自由基(OH)的氧化性極強(qiáng)，僅次于氟(F2)，比臭氧(O3)強(qiáng)很多；B.OH自由基氧化降解有機(jī)物的化學(xué)反應(yīng)是鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，一旦氧化反應(yīng)發(fā)生，只要不加入抑制劑，反應(yīng)會(huì)一直不斷連續(xù)循環(huán)進(jìn)行下去；C.對(duì)有機(jī)污染化合物的降解具有徹底性(有時(shí)可以一直氧化為二氧化碳和水)和廣譜性(任何有機(jī)物可被氧化降解)。
（發(fā)明人：趙佰紅;王磊;張業(yè)靜）
