本發(fā)明涉及一種三維電極耦合鐵碳微電解污水處理工藝,屬于環(huán)保
技術(shù)領(lǐng)域：
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背景技術(shù)：
：高級氧化技術(shù)(Advancedoxidationprocess,AOPs)主要用于高濃度難降解類有機(jī)污染物的新技術(shù)。其主要特點(diǎn)是(1)產(chǎn)生大量非?；顫姷牧u基自由基(·OH)，并產(chǎn)生大量鏈?zhǔn)椒磻?yīng)；(2)·OH能無選擇性的直接與廢水中的污染物反應(yīng)，甚至礦化為二氧化碳和水，不產(chǎn)生二次污染物；(3)反應(yīng)可以在常溫常壓下進(jìn)行，能單獨(dú)進(jìn)行處理也可以與其他反應(yīng)結(jié)合。根據(jù)其使用的氧化劑及條件不同，一般分為芬頓、類芬頓氧化、光化學(xué)和光催化氧化法、超聲氧化、電化學(xué)氧化法等。其中三維電極和鐵碳微電解技術(shù)均屬于高級氧化技術(shù)范疇。鐵碳微電解是當(dāng)將鐵屑和碳顆粒浸沒在酸性廢水中時(shí)，由于鐵和碳之間的電極電位差，廢水中會形成無數(shù)個微原電池。這些細(xì)微電池是以電位低的鐵成為陽極,電位高的碳做陰極,在含有電解質(zhì)的水溶液中發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)。反應(yīng)的結(jié)果是鐵受到腐蝕變成二價(jià)的鐵離子進(jìn)入溶液。由于二價(jià)及氧化后的三價(jià)鐵離子有混凝作用,它與污染物中帶微弱負(fù)電荷的微粒異性相吸,形成比較穩(wěn)定的絮凝物而去除。一般也可以加入適當(dāng)比例的粉末狀銅或鉛，這樣可以提高電極電位，促進(jìn)反應(yīng)的進(jìn)行。三維電極，又叫粒子電極(particleelectrode)或床電極(bedelectrode)，它是在傳統(tǒng)二維電解槽電極間裝填粒狀或其它碎屑狀工作電極材料并使裝填進(jìn)的工作電極材料表面帶電，成為新的一極(第三極)，在工作電極材料表面能發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)。與二維電極相比，三維電極反應(yīng)器的反應(yīng)區(qū)域不再局限于電極的簡單表面上，而是在整個三維空間進(jìn)行，極大的提高了面體比，且因粒子間距小，物質(zhì)傳質(zhì)效果得到改善，反應(yīng)進(jìn)程大大縮短，因而具有較高的電流效率和單位時(shí)空產(chǎn)率。三維電極目前的研究主要集中在三個方面：一個是三維電極新型電極材料的制備與創(chuàng)新，以及三維電極填料粒子的材料探索、制備；二是三維電極結(jié)構(gòu)方面的優(yōu)化探索創(chuàng)新；三是將三維電極嘗試應(yīng)用在越來越多不同類型的廢水的處理上的探索，以及將三維電極與越來越多其它的傳統(tǒng)處理技術(shù)或是新型技術(shù)的結(jié)合。三維電解耦合鐵碳微電解是將三維電極和鐵碳微電解技術(shù)有機(jī)的結(jié)合起來，最大程度發(fā)揮兩個優(yōu)勢的同時(shí)，相較這兩種技術(shù)的單獨(dú)使用有更大的利用效率。對于一些難降解有機(jī)物、高COD、高NH3-N、高含鹽量的廢水，傳統(tǒng)的生化處理難以達(dá)標(biāo)，同時(shí)對進(jìn)水的要求較高。而在可生化性較好的條件下，傳統(tǒng)的生化處理能更好的凈化污水，三維鐵碳微電解技術(shù)可以大程度的提高污水的可生化性，改善污水水質(zhì)，在結(jié)合后期生化處理的條件下，對難處理的污水有很好的處理效果，具有廣泛的前景和經(jīng)濟(jì)利益。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)處理高濃度難降解有機(jī)廢水的不足，分別結(jié)合電極氧化法和鐵碳微電解技術(shù)，參考三維電極的方法，提供一種三維電極鐵碳微電解污水處理工藝。本發(fā)明所述工藝采取的處理系統(tǒng)包括直流穩(wěn)壓數(shù)字電源、物化反應(yīng)裝置、不銹鋼板、石墨板、鐵碳填料、蠕動泵自循環(huán)裝置、循環(huán)污水管連接頭、電源線、污水循環(huán)管、污水出口；物化反應(yīng)裝置內(nèi)部兩邊分別設(shè)置不銹鋼板和石墨板，并分別連接電源的正負(fù)極；不銹鋼為正極,石墨為負(fù)極；兩電極板之間放置鐵碳填料；鐵碳粒徑8-10㎜,兩條污水循環(huán)管一頭連接蠕動泵自循環(huán)裝置的污水管連接頭,另一頭通入物化反應(yīng)裝置。本發(fā)明所述工藝步驟如下:(1)調(diào)節(jié)物化反應(yīng)裝置中的正極不銹鋼和負(fù)極石墨板的間距4-10㎝；(2)將鐵碳填料裝入物化反應(yīng)裝置中，鐵碳粒徑8-10㎜；(3)調(diào)節(jié)待處理廢水的PH值,使PH值為5-7；(4)打開蠕動泵自循環(huán)裝置,啟動電源,設(shè)置電壓8-12V,使有機(jī)廢水常溫常壓下進(jìn)行物化反應(yīng),反應(yīng)時(shí)間1.5-3h。處理裝置中的正極不銹鋼,負(fù)極石墨和鐵碳填料構(gòu)成三維電極系統(tǒng),在蠕動泵自循環(huán)裝置的作用下，污水的均質(zhì)程度以及污水中溶解氧含量得到有效提升以滿足反應(yīng)需要，同時(shí)污水被充分?jǐn)嚢璨⑶以陔妶鲋型Ａ粢欢〞r(shí)間，其中部分污染物在電極極板上被直接電解氧化，大部分污染物質(zhì)被電極極板表面以及微電極粒子表面電解產(chǎn)生的強(qiáng)氧化物質(zhì)，如羥基自由基等氧化后降解，還有一部分污染物質(zhì)被電極置換氧化，以及鐵碳填料吸附和鐵化合物絮凝沉降去除。最佳反應(yīng)條件：對COD的去除而言，最佳的反應(yīng)電壓為12V,初始pH值為5，板間距為10cm,反應(yīng)時(shí)間為2h20min；對NH3-N的去除而言，最佳的反應(yīng)電壓為8V,初始pH值為7，板間距為6cm,反應(yīng)時(shí)間為2h20min；對提高可生化性B/C而言，最佳的反應(yīng)電壓為12V,初始pH值為5，板間距為4cm,反應(yīng)時(shí)間為2h20min。本發(fā)明的有益效果：使用預(yù)先燒結(jié)成型的鐵碳材料，而不是自行按比例配置，使用方便，運(yùn)行穩(wěn)定可靠，損耗低，可定期投加，此外填料價(jià)格便宜；可根據(jù)污水中污染物的成分特點(diǎn)，控制電流大小與停留時(shí)間，從而取得更有針對性的處理效果；在同時(shí)降解污水中氮、難降解有機(jī)污染物的同時(shí)，對水中懸浮物、水的色度也有較好的處理效果，出水清澈，無懸浮物，反應(yīng)器產(chǎn)生污泥量少，能較大程度提高污水C/N比、B/C比，較大程度降低后期生化處理難度。電極與鐵碳微電解填料組成三維電極，較單獨(dú)使用電極或者微電解，電極加強(qiáng)了微電解的效率，微電解填料也提高了電場效率和電流作用區(qū)域的面積。電流強(qiáng)度、反應(yīng)器停留時(shí)間均可以單獨(dú)控制，可針對污水的性質(zhì)，合理的調(diào)整，起到優(yōu)化效率和經(jīng)濟(jì)利益的目的。反應(yīng)形成大量的強(qiáng)氧化基團(tuán)，以羥基(·OH)為代表，產(chǎn)生一系列的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)降解水中污染物的同時(shí)，電解也產(chǎn)生大量的鐵離子，可通過共沉淀去除污水中的磷，也可通過絮凝沉淀進(jìn)一步去除污水中雜質(zhì)。預(yù)成型的填料投加方便，操作簡單，價(jià)格便宜，產(chǎn)生的污泥少，降低了二次污染的程度。附圖說明圖1為本發(fā)明所述工藝所使用的三維鐵碳微電解污水處理裝置結(jié)構(gòu)示意圖；圖中:1.直流穩(wěn)壓數(shù)字電源2.物化反應(yīng)裝置3.不銹鋼板4.石墨板5.鐵碳填料6.蠕動泵自循環(huán)裝置7.循環(huán)污水管連接頭8.電源線9.污水循環(huán)管10.污水出口↓表示污水加入。具體實(shí)施方式結(jié)合附圖說明如下:本發(fā)明所述工藝采取的處理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)包括直流穩(wěn)壓數(shù)字電源、物化反應(yīng)裝置、不銹鋼板、石墨板、鐵碳填料、蠕動泵自循環(huán)裝置、循環(huán)污水管連接頭、電源線、污水循環(huán)管、污水出口；物化反應(yīng)裝置內(nèi)部兩邊分別設(shè)置不銹鋼板和石墨板，并分別連接電源的正負(fù)極；不銹為正極,石墨為負(fù)極；兩板之間放置鐵碳填料；鐵碳粒徑8-10㎜,兩條污水循環(huán)管一頭連接蠕動泵自循環(huán)裝置的污水管連接頭,另一頭通入物化反應(yīng)裝置。處理裝置中的正極不銹鋼,負(fù)極石墨和鐵碳填料構(gòu)成三維電極系統(tǒng),在蠕動泵自循環(huán)裝置的作用下，污水的均質(zhì)程度以及污水中溶解氧含量得到有效提升以滿足反應(yīng)需要，同時(shí)污水被充分?jǐn)嚢璨⑶以陔妶鲋型Ａ粢欢〞r(shí)間，其中部分污染物在電極極板上被直接電解置換氧化，大部分污染物質(zhì)被電極極板表面以及微電極粒子表面電解產(chǎn)生的強(qiáng)氧化物質(zhì)，如羥基自由基等氧化降解，還有一部分污染物質(zhì)被電極置換氧化，以及鐵碳填料吸附和鐵化合物絮凝沉降去除。污水處理前后情況對比如下表。裝置處理廢水為高濃度難降解有機(jī)廢水,經(jīng)測試，其水質(zhì)情況大致如下：項(xiàng)目CODBODNH3-N含量(mg/L)29100138.2410本系統(tǒng)對于污染物含量越高的廢水處理效果越好，一般生物法及其它處理法處理高濃度難降解有機(jī)廢水難度較大，但對于電化學(xué)法處理時(shí)，因?yàn)槠浜械碾娊赓|(zhì)和金屬離子復(fù)合物等會使其導(dǎo)電性能更好，所以越有利于發(fā)揮裝置性能，節(jié)省外加電場電能的消耗。處理后的廢水水質(zhì)：可生化性B/C提高：280/1260-138.2/29100＝21.8％。當(dāng)前第1頁1 2 3