本發(fā)明涉及一種多級(jí)電化學(xué)氧化裝置，屬于工業(yè)染料廢水控制領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

目前我國(guó)染料產(chǎn)量為420000噸,約占世界總產(chǎn)量的45%,居世界第一。然而,每生產(chǎn)1噸染料,將有2%的產(chǎn)品隨廢水流失,這不僅造成了極大的經(jīng)濟(jì)損失,也給環(huán)境帶來(lái)了嚴(yán)重的污染。染料及中間體品種繁多,生產(chǎn)工藝復(fù)雜,特別是由于副反應(yīng)多,導(dǎo)致收率低,污染物排放量大。許多產(chǎn)品在生產(chǎn)過(guò)程中要經(jīng)過(guò)對(duì)所需要的目的產(chǎn)物鹽析、過(guò)濾、洗滌等工序,這樣就會(huì)產(chǎn)生大量的母液和洗滌水,這些廢水有的含酸,有的含鹽,有的含堿,或兼而有之。又由于含有副產(chǎn)物、雜質(zhì)、未反應(yīng)的原料等因素的存在,往往含有大量有機(jī)物,多數(shù)染料廢水生物降解性差,甚至完全不能降解,因此治理技術(shù)難度很大。

目前染料廢水的處理主要有生物法、物理化學(xué)法和電化學(xué)方法。生物法處理工藝成本較低，但是降解過(guò)程相對(duì)緩慢，耗時(shí)較長(zhǎng)，其處理設(shè)備的占地面積以及基礎(chǔ)建設(shè)的投資均較大。物理化學(xué)方法對(duì)染料的脫色與降解，包括吸附沉淀、化學(xué)氧化、光催化、高壓脈沖電解、離子交換技術(shù)超濾脫色技術(shù)等各種方法，這些方法雖然效果都較好，但是成本都非常高。

近年來(lái)，隨著電化學(xué)科學(xué)與電力工業(yè)的發(fā)展，電化學(xué)設(shè)備相對(duì)簡(jiǎn)單，場(chǎng)地需求較小，且較易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，可以大大降低處理成本，使得電化學(xué)已成為一類非常具有競(jìng)爭(zhēng)力的一種染料廢水處理方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種多級(jí)電化學(xué)氧化裝置，該裝置含有兩個(gè)電化學(xué)氧化池，一級(jí)電化學(xué)氧化池包括以下部件：包括、進(jìn)水口1、擋板2、陽(yáng)極3、陰極4、溢流堰5、電源6、排泥口14，殼體16；二級(jí)電化學(xué)氧化池包括液體分布器13、陽(yáng)極床9、陰極床10、電源12、活性炭過(guò)濾層8、出水口11，殼體17。一級(jí)電化學(xué)氧化池中進(jìn)水口1位于殼體16上方， 進(jìn)水口1處設(shè)置擋板2，陽(yáng)極3與陰極4分別等距平行放置，陽(yáng)極3與陰極4分別與電源6正負(fù)極相連，出水口處設(shè)置溢流堰5，經(jīng)蠕動(dòng)泵7流入二級(jí)電化學(xué)氧化池，殼體16下方設(shè)置排泥口14；二級(jí)電化學(xué)氧化池進(jìn)水口在殼體17上方，進(jìn)水口處設(shè)置液體分布器13，下方設(shè)置活性炭過(guò)濾層8，活性炭過(guò)濾層8下方設(shè)置3層以上陽(yáng)極床9，陽(yáng)極床9下方設(shè)置3層以上陰極床10，陰極床10與陽(yáng)極床9分別與電源12正負(fù)極相連，在殼體17下方設(shè)置出水口11。

本發(fā)明所述殼體16為長(zhǎng)方體，長(zhǎng)600mm，寬300mm，高300mm；殼體17為圓柱體，反應(yīng)器直徑400mm，高600mm。

本發(fā)明進(jìn)水口1前方設(shè)置擋板3有利于液體分布均勻，防止污水流速過(guò)快，影響電極處理效果。

本發(fā)明溢流堰5選用齒形堰，可以很好地抑制由于溢流造成的液層分布不均勻的現(xiàn)象，大大提高裝置處理效果。

本發(fā)明一級(jí)電化學(xué)氧化池陽(yáng)極3采用SnO₂/Ti電極材料，采用常規(guī)方法制備得到，陰極4采用不銹鋼電極。陰極4與陽(yáng)極3等距間隔放置，間距為60mm~80mm。其中陽(yáng)極材料制備的具體步驟如下：

對(duì)鈦基體進(jìn)行打磨、堿洗、酸洗三步，獲得清潔的鈦基體表面；配制一定濃度的SnCl₄和SnCl₃溶液，通過(guò)以一定濃度的氨水為沉淀劑的共沉淀方法使之生成沉淀；沉淀經(jīng)過(guò)濾洗滌后，除去Cl^-,然后在一定溫度范圍內(nèi)用草酸回溶，最后加入適量聚乙二醇制成溶膠；將溶膠涂覆在鈦基體表面，然后在90^oC下烘干15min使溶膠變?yōu)槟z，此過(guò)程反復(fù)進(jìn)行多次后，在600^oC進(jìn)行熱處理獲得SnO₂/Ti電極。

本發(fā)明排泥口14設(shè)置在殼體16底部，結(jié)構(gòu)與人孔相似，直徑100mm。

本發(fā)明采用蠕動(dòng)泵7將一級(jí)電化學(xué)氧化池出水，抽入二級(jí)電化學(xué)反應(yīng)池，在二級(jí)電化學(xué)反應(yīng)池進(jìn)水口處設(shè)置液體分布器13。體分布器13為排管式分布器，其中噴孔孔徑為6~9mm，孔數(shù)為50~100個(gè)/m²，液體分布器可以保證液體在反應(yīng)器中分布均勻。

本發(fā)明在二級(jí)電化學(xué)氧化池進(jìn)水口15下方設(shè)置活性炭填料層8，活性炭采用市售凈水活性炭，活性炭層高60mm。通過(guò)活性炭填料層的吸附作用，可將一級(jí)電化學(xué)氧化池出水中的懸浮物質(zhì)截留下來(lái)，以及吸附一些無(wú)法降解的二次產(chǎn)物，以保證二級(jí)電化學(xué)氧化池的正常運(yùn)行。

本發(fā)明陽(yáng)極床9中陽(yáng)極材料為PbO₂/Ti電極，采用電化學(xué)沉積法制得。陰極床10中陰極材料為不銹鋼電極。其中陽(yáng)極材料制備工藝如下：

鈦基體進(jìn)行打磨、堿洗、酸洗三步，獲得清潔的鈦基體表面，將鈦基體從草酸溶液中取出并迅速放入電沉積溶液中，選用不銹鋼電極為陰極，控制電流密度20mA/cm²，經(jīng)適當(dāng)?shù)碾姵练e時(shí)間后可獲得不同厚度的PbO₂電沉積涂層。電沉積溶液組成為：0.1mol/L HNO₃、0.5mol/L Pb(NO₃)₂及40mmmol/L氟化鈉添加劑

本發(fā)明陽(yáng)極床9與陰極床10固定于殼體17上，各層均可拆卸，并能根據(jù)不同要求調(diào)節(jié)陽(yáng)極與陰極極板的間距。

本發(fā)明運(yùn)行效果如下：（1）本發(fā)明對(duì)污水進(jìn)行兩次電化學(xué)氧化處理，第一次可去除大部分有機(jī)污染物質(zhì)，可以有效去除染料廢水中COD，對(duì)含有碳雙鍵、偶氮、鹵代基和硝基的難降解有機(jī)物質(zhì)有非常好的降解效果，對(duì)有機(jī)物濃度大，高鹽度，高色度，高毒性、難生物降解染料廢水的處理，BOD/COD提高0.1~0.3，COD去除率為70%~90%。第二次電解進(jìn)一步氧化其中大分子有機(jī)物，進(jìn)行色度去除，色度去除率為95%以上。

(2)本發(fā)明反應(yīng)器反應(yīng)條件為常溫、常壓，反應(yīng)條件溫和，操作簡(jiǎn)單，電解反應(yīng)器中電極耐用，可長(zhǎng)時(shí)間不更換，并拆卸簡(jiǎn)單，易于更換。

(3)本發(fā)明操作過(guò)程中，無(wú)需添加其他化學(xué)藥劑，無(wú)二次污染問(wèn)題，并且應(yīng)用靈活，占地面積小，運(yùn)行成本與處理費(fèi)用都較低。特別適合于含鹽量高，色度大的難降解染料廢水，即可作為預(yù)處理技術(shù)，又可作為深度處理技術(shù)。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明的溢流堰結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是本發(fā)明液體分布器結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：一級(jí)電化學(xué)氧化池中，1是進(jìn)水口，2是擋板，3是陽(yáng)極，4是陰極，5是溢流堰，6是電源，7是泵，14是排泥口，16是殼體；二級(jí)電化學(xué)氧化池中，8是活性炭過(guò)濾層，9是陽(yáng)極床，10是陰極床，11是出水口，12是電源，13是液體分布器，17是殼體。

具體實(shí)施方式

1.電化學(xué)氧化裝置的運(yùn)行方式：1）廢水從一級(jí)電化學(xué)氧化池進(jìn)水口進(jìn)水，在一級(jí)電化學(xué)氧化池中電解30~60min后，停止電解；2）一級(jí)電化學(xué)氧化池中出水經(jīng)蠕動(dòng)泵運(yùn)至二級(jí)電化學(xué)氧化池進(jìn)行深化處理；3）廢水在二級(jí)電化學(xué)氧化池中先經(jīng)活性炭過(guò)濾層吸附過(guò)濾后在反應(yīng)器中電解40~80min，直至達(dá)到所需要處理效果；4)在二級(jí)電化學(xué)氧化池電解同時(shí)一級(jí)電化學(xué)反應(yīng)池同時(shí)進(jìn)水，兩反應(yīng)器交替進(jìn)行電解。

2.多級(jí)電化學(xué)氧化裝置應(yīng)用實(shí)例。

【實(shí)施例1】：處理酸性偶氮染料廢水

實(shí)驗(yàn)廢水取自青島雙桃精細(xì)化工有限公司，原水各指標(biāo)為COD:9350mg/L、色度1200、氨氮150mg/L、PH=1.18。生物可生化性極低。本實(shí)例中一級(jí)電化學(xué)氧化池中采用SnO₂/Ti電極為陽(yáng)極，不銹鋼電極為陰極，調(diào)節(jié)電流密度為20mA/cm²，電解30分鐘后，出水進(jìn)入二級(jí)電化學(xué)氧化池。二級(jí)電化學(xué)氧化池中，采用網(wǎng)狀PbO₂/Ti電極為陽(yáng)極，不銹鋼電極為陰極，調(diào)節(jié)電流密度為15mA/cm²，電解60分鐘。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后COD為2500mg/L，氨氮24mg/L，色度基本變?yōu)闊o(wú)色透明，且COD去除基本都在一級(jí)電化學(xué)氧化池中進(jìn)行，一級(jí)電化學(xué)氧化池出水COD為2953mg/L，色度不降反增。在二級(jí)電化學(xué)氧化池中主要進(jìn)行色度去除，出水變?yōu)闊o(wú)色透明。COD去除率73%，色度去除率98%以上，B/C從0.009提升至0.021，可生化性顯著提高。因此本發(fā)明可作為污水處理工藝中的前期處理工藝。

【實(shí)施例2】：處理中性偶氮染料廢水

實(shí)驗(yàn)廢水同樣取自青島雙桃精細(xì)化工有限公司，原水各指標(biāo)為COD:10821mg/Ll、色度1024、PH=7.58。本實(shí)例中一級(jí)電化學(xué)氧化池采用SnO₂/Ti電極為陽(yáng)極，不銹鋼電極為陰極，調(diào)節(jié)電流密度為25mA/cm²電解50分鐘，出水進(jìn)入二級(jí)電化學(xué)氧化池。在二級(jí)電化學(xué)氧化池中，污水經(jīng)活性炭層過(guò)濾后，調(diào)節(jié)電流密度為30mA/cm²，電解80分鐘，直至色度不在發(fā)生變化。二級(jí)電化學(xué)氧化池中陽(yáng)極采用網(wǎng)狀PbO₂/Ti或SnO₂/Ti電極，陰極采用不銹鋼電極。實(shí)例總出水各指標(biāo)為COD為3200mg/Ll，色度64，其中一級(jí)電化學(xué)氧化池出水COD為3600 mg/L，出水成淡黃色。COD去除率71%，色度去除率94%，可生化性從0.009提升至0.018。

【實(shí)施例3】:處理堿性偶氮染料廢水

實(shí)驗(yàn)廢水同樣取自青島雙桃精細(xì)化工有限公司，原水各指標(biāo)為COD：8650mg/L，色度1400，PH=13.5。

直接將未經(jīng)預(yù)處理污水加入反應(yīng)器中，一級(jí)電化學(xué)氧化池中采用SnO₂/Ti電極為陽(yáng)極，不銹鋼電極為陰極，調(diào)節(jié)電流密度為30mA/cm²，電解80分鐘后，出水進(jìn)入二級(jí)電化學(xué)氧化池。二級(jí)電化學(xué)氧化池中，采用網(wǎng)狀PbO₂/Ti電極或SnO₂/Ti電極為陽(yáng)極，不銹鋼電極為陰極，調(diào)節(jié)電流密度為15mA/cm²，電解60分鐘?？偝鏊髦笜?biāo)為COD：4200mg/L色度256。COD去除率為52%，色度去除率為82%，可生化性從0.009提升至0.020。

將污水進(jìn)行加鹽酸預(yù)處理，調(diào)節(jié)污水PH為3時(shí)，在進(jìn)水電化學(xué)氧化裝置中處理。一級(jí)電化學(xué)氧化池采用SnO₂/Ti電極為陽(yáng)極，不銹鋼電極為陰極，調(diào)節(jié)電流密度為20mA/cm²電解40分鐘，出水進(jìn)入二級(jí)電化學(xué)氧化池。在二級(jí)電化學(xué)氧化池中，污水經(jīng)活性炭層過(guò)濾后，調(diào)節(jié)電流密度為20mA/cm²，電解60分鐘，直至色度不在發(fā)生變化。二級(jí)電化學(xué)氧化池中陽(yáng)極采用網(wǎng)狀PbO₂/Ti或SnO₂/Ti電極，陰極采用不銹鋼電極。實(shí)例總出水各指標(biāo)為COD為1643mg/L，色度128，其中一級(jí)電化學(xué)氧化池出水COD為1965 mg/L，出水成淡黃色。COD去除率81%，色度去除率90%，可生化性從0.009提升至0.023。