[发明专利]一种通过电化学设备处理废水的工艺

说明书

技术领域

本发明涉及废水处理技术领域，尤其是涉及一种通过电化学设备处理废水的工艺。

使用此发明可以几乎完全破坏废水中存在的不良溶解物，这些溶解物可能是有机的或者无机的，从而生产出含有低或非常低含量的上述可溶解物的产水。

背景技术

在许多工业领域，部会产出含有某种高浓度不良溶解物的废水，必须在排放到环境中前，将这种有害物的浓度显著的降低。上文所述的不良溶解物包含有机化合物、氨氮、硫化物以及氰化物。上述废水通常含有高浓度的溶解物，因此难以通过传统的废水处理技术处理。这些废水中所含需要处理有害的溶解物常常对生物处理工艺中起关键性作用的细菌有毒害，因此，为了降低其毒性，即使使用其他废水稀释，也将干扰或者降低生物处理工艺的效率。随着世界范围内环境法规的日益严格，使用较好水质废水与高浓度废水混合的方法也越来越难以满足排放限制。所以有必要单独处理掉高浓度废水。在工业领域，当今处理高浓度废水的系统多基于焚烧和氧化系统。将含有无论是溶解或者非溶解态的高浓度有机物废弃物焚烧的工艺是一个由来已久的工艺。焚烧技术越来越多被认为是用于处理含有中低浓度溶解有机物废水，或含难破坏溶解物的高浓度废水的一个选择。

上述现有技术的主要优势如下：

1)不良溶解物可以完全被破坏；

2)工艺对废水中所有的有害物质没有选择性，可将所有种类的有害物质全部破坏。

但是，上述现有技术也存在明显的劣势，主要劣势如下：

1)当处理含中低浓度有机物废水时，此工艺耗能较大；

2)这种焚烧设备的建设成本很高，特别是需要增加尾气处理装置，而如果不做足此方面设备的配套，则又将对环境中的气体产生二次污染。

可替代焚烧去除高浓度废水中有害物质的另一个工艺叫做高级氧化工艺。而已知的几种处理高浓废水的高级氧化工艺都基于同一个原理。所有高级氧化工艺的设计部需要确保产生一定量羟基自由基。这种非常强氧化性的羟基自由基一旦产生，就将攻击几乎所有废水中所含的溶解有机物。使用高级氧化机理的工艺有湿式氧化，湿式空气氧化，湿式过氧化物氧化，芬顿反应，臭氧氧化以及电化学氧化，再加上其他一些上述几个工艺外延的工艺。上述工艺的主要不同就是其形成羟基自由基的方式。上述已有高级氧化工艺有以下几种优势和缺点：

湿式氧化和湿式空气氧化工艺已被应用处理高浓度溶解物废水多年。此已有技术的主要优势如下：

1)湿式氧化和湿式空气氧化能够稳定可靠的去除一定比例的所有种类的不良溶解有机物和无机物，而无论废水的化学性质如何；

2)此工艺在处理中低浓度污染物废水时其能耗低于焚烧方法。

但是，此已有技术的主要劣势如下：

1)湿式氧化和湿法空气氧化不能100％破坏高浓度废水中的不良溶解物，且处理过的废水排放前通常需要后续处理，例如进入生物处理系统。

2)湿式氧化和湿法空气氧化系统需要在高温高压条件下运行，由此也造成其投资建造成本高，虽然有投加催化剂来加快反应效率并降低运行温度的方法，有效的降低了投资建造成本，但却提高了运行成本。

湿式过氧化系统一直被用于处理特定种类的废水。在这个工艺中过氧化氢被破坏生成羟基自由基，接着激活破坏不良溶解物所需的反应链。此已有技术的主要优势如下：

1)此工艺在比湿式氧化和湿法空气氧化更低的温度和压力下进行，因此系统的建造成本更低。

此已有技术的主要劣势如下：

1)湿式过氧化通常不能100％破坏不良溶解物；

2)此工艺需要使用大量的过氧化氢，意味着运行成本高；

3)此工艺必须小心控制，因为此工艺有发生灾难性爆炸的可能；

4)此工艺的性能依赖于高浓度废水的化学性质。

其他的用于工业领域处理高浓度废水的高级氧化工艺还有芬顿反应工艺，改进芬顿反应工艺，单独臭氧在高pH条件下氧化工艺，或与其他工艺或者药剂(如紫外线或过氧化氢)结合的臭氧氧化工艺。

这些已知氧化工艺的优势包括：上述几种工艺之间差异很大，但他们都是在低温低压条件下运行的，因此其建造成本要低于高温高压的高级氧化工艺。

此已有技术的主要劣势如下：

1)所有上述三种工艺以及他们的衍生工艺只能破坏部分高浓度废水中的不良溶解物；

2)这些工艺的性能非常依赖于高浓度废水的化学性质，每个工艺受废水化学性质的影响，都存在多种终结氧化反应。