[发明专利]超重力多级阴极电Fenton法处理难降解废水的装置及工艺

说明书

技术领域

    本发明属于水处理技术领域，具体涉及一种超重力多级阴极电Fenton法处理难降解废水的装置及工艺。

背景技术

难降解废水有机污染物浓度高、毒性大、成分复杂、可生化性差，常规工艺难以实现达标排放，对环境造成严重危害，被公认为污水处理难题。近年来发展了许多高级氧化技术处理难降解废水，其中电Fenton法是利用电化学法产生H₂O₂和Fe²⁺作为Fenton 试剂的持续来源，利用H₂O₂和Fe²⁺之间相互作用立即生成具有高反应活性的羟基自由基(·OH)，·OH具有强氧化性，可与大多数废水中的有机物作用使其降解，并且反应快速、降解较彻底，因此电Fenton法不仅可高效、快速处理废水，而且还可节省Fenton试剂费用，应用过程中设备简单，过程可控，具有一定的应用前景。

根据电生成Fenton试剂方法的不同，电Fenton法可分为牺牲阳极电Fenton法、阴极电Fenton法、利用电极反应生成Fenton试剂方法等，各种方法均有研究的报道。对于阴极电Fenton法而言，目前主要是研制对O₂生成H₂O₂具体高催化作用、大O₂接触面积的阴极材料，对反应器研究的很少。但阴极电Fenton法处理废水时O₂在废水中传质受阻，废水中Fe²⁺和H₂O₂传输过程中易产生浓差极化，离子间传质受阻，这些均影响着处理效率。因此研制高传质效率的电Fenton反应装置及其工艺是电Fenton法处理难降解废水亟待解决的问题之一，目前还未有此方面的研究报道。

发明内容

本发明为了解决阴极电Fenton法处理难降解废水时传质受限的难题，提供了一种超重力多级阴极电Fenton法处理难降解废水的装置及工艺。

本发明采用如下的技术方案实现：

超重力多级阴极电Fenton法处理难降解废水的装置，包括内附绝缘层的不锈钢外壳，外壳内置若干圆筒阴极及阴极连接盘和若干圆筒阳极及阳极连接盘，圆筒阳极和圆筒阴极同心交替排列，各圆筒阴极底端可拆卸式连接于阴极连接盘，各圆筒阳极顶端可拆卸式连接于阳极连接盘，各圆筒阴极的自由端与阳极连接盘之间以及各圆筒阳极的自由端与阴极连接盘之间均留有距离，圆筒阳极及阳极连接盘相对外壳静止，阴极连接盘中心连接可高速旋转的转轴，阴极连接盘上布有进气孔，阴极连接盘底部设置气体流通室，进气孔与气体流通室连通，气体流通室与穿过外壳设置的气体进口管连接，外壳顶部设置有气体出口管，阳极连接盘的中心开孔连接穿过外壳设置的废水进口管，废水进口管与废水储槽相连，外壳底部设置有废水出口管。

圆筒阴极和圆筒阳极高度相等，各圆筒阴极距离阳极连接盘的距离与各圆筒阳极距离阴极连接盘的距离相等，其距离为圆筒高度的1/10～1/4。

圆筒阳极材料选取采用钛基涂层材料、石墨或二氧化铅涂层材料；圆筒阴极材料采用石墨、不锈钢或不锈钢上覆盖活性碳纤维材料。

所述的同心交替排列的阳极连接盘上所连接的同心圆筒阳极和阴极连接盘上所连接的同心圆筒阴极的个数，根据废水停留时间和流量大小来确定，反应装置的尺寸也由此可确定。各圆筒阳极与阳极连接盘之间以及各圆筒阴极与阴极连接盘之间均可自由拆卸，可根据处理要求更换所需材料的电极。

所述的进气孔在阴极连接盘上呈辐射状、均匀分布，开孔率0.01%～0.03%，进气孔在阴极连接盘上位于所连接的各个圆筒阳极和各个圆筒阴极之间形成的各个环隙当中，并且靠近各个圆筒阴极的周边分布，阴极连接盘及其上布置的进气孔构成气体分布器。

超重力多级阴极电Fenton法处理难降解废水的工艺，基于上述的超重力多级阴极电Fenton法处理难降解废水的装置完成，利用旋转的阴极连接盘及圆筒阴极和静止的阳极连接盘及圆筒阳极，加上通入的氧气，以及投加的亚铁盐组成超重力多级阴极电Fenton反应体系；反应步骤如下：