[发明专利]一种去除重金属和难降解有机物的装置及利用该装置去除重金属和难降解有机物的方法

说明书

技术领域

本发明涉及废水处理技术领域，具体涉及一种原位电催化同步去除重金属和难降解有机物的装置及方法。

背景技术

对于特定的废水，特别是工业废水，往往即含有致癌致畸形和致突变的剧毒性物质，如(Cr)、铅(Pb)、铜(Cu)、镉(Cd)等重金属，也含有难降解有机物。为了保护人类和生态系统，在排放这类废水时必须将这些污染物有效的去除。一方面当前对此类工业废水的处理主要着重于去除其中的金属离子，对废水中的有机污染物重视不足，导致废水中部分有害物质直接进入受纳水体；另一方面，因废水中难生物降解有机物含量高，难以通过传统污水处理方法进行去除。因此。寻找适合我国国情且经济有效的废水处理方法来同步去除重金属和难降解有机物迫在眉睫。

当前常用的污水处理方法主要有化学法、离子交换法、膜分离法、电化学法和生物法等。化学法主要通过投加化学药剂使污染物质转化为沉淀去除，优点是操作简单，运行成本低。但化学法会产生大量污泥，难以进行后续处理，易形成二次污染。离子交换法主要用于高效去除并回收废水中的金属离子，对有机物去除效果有限。膜分离法可取得较好的处理效果，但使用成本高，难以大规模应用。电化学法通过电化学燃烧或电化学转化作用，高效快速地与废水中污染物通过获得或失去电子而发生氧化还原反应，同时可去除废水中的绝大部分金属离子。电化学法无需投加药剂，处理能力强、设备简单，操作容易，易于控制，但存在较多副反应，如析氢、析氧、产热、析氯等，导致电流效率较低，因此处理能耗较大，运行费用较高。生物法利用微生物的生命活动来去除废水中的有机物，同时利用大量微生物聚集产生的生物膜或絮体对废水中的金属离子进行生物絮凝和吸附。生物法的优点在于运行成本低易于管理，但当废水中存在有毒有害物质或者难被生物降解的有机物时，生物法存在一定的局限性。

综上所述，传统的废水处理方法对此类废水均具有一定的处理能力，但也存在相应的缺点。因此，需要开发一种既能去除废水中的金属离子，同时也能高效去除难生物降解有机物，又具有高效节能特点的废水处理方法。

发明内容

本发明要解决现有装置难以去除废水中重金属以及难以降解有机物的技术问题，而提供一种去除重金属和难降解有机物的装置及利用该装置去除重金属和难降解有机物的方法。

一种去除重金属和难降解有机物的装置包括电解槽、电催化阳极板、电催化阴极板、粒子电极、电催化电源、空压机和高位水箱；电解槽内沿程自下而上设置曝气盘以及等距交替布置多个电催化阳极板和多个电催化阴极板，在电催化阳极板和电催化阴极板之间填充粒子电极，电催化阳极板均通过阳极线与电催化电源的正极相连，电催化阴极板均通过阴极线与电催化电源的负极相连，曝气盘与空压机通过进气管相连，电解槽底部设置进水口，上端一侧设置第一出水口，另一侧设置第二出水口，第一出水口设置第一出水管，第二出水口设置第二出水管；高位水箱与进水口通过进水管相连；反冲洗进水管与进水口连通，反冲洗进水管上设有反冲计量泵。

利用所述的一种去除重金属和难降解有机物的装置去除重金属和难降解有机物的方法，具体按以下步骤进行：

一、废水处理过程：高位水箱中的废水经进水管流入电解槽，同时，空压机内的空气经进气管流入电解槽，流经电催化阳极板、电催化阴极板和粒子电极，生成CO₂和H₂O，同步去除重金属和难降解有机物，处理后的水由第一出水管流出，在废水处理过程，反冲洗进水管的阀门处于关闭状态；

二、反冲洗再生过程：反冲洗再生液经反冲计量泵通过反冲洗进水管进入电解槽底部，流经电催化阳极板、电催化阴极板及粒子电极，然后经过第二出水管流出；第一出水管的阀门处于关闭状态。

本发明的有益效果是：本发明将具有离子交换功能的粒子电极直接加入到电催化氧化的装置，具有离子交换功能的粒子电极一方面和废水中得重金属进行离子交换，将重金属交换到粒子电极上，另一方面，交换到粒子电极上的重金属作为电催化的催化剂，难降解有机物同羟基自由基发生氧化反应，生成CO₂和H₂O，能够更加高效、低耗同步去除重金属和难降解有机物。采用本装置去除重金属和难降解有机物电镀废水中COD、Cr、Pb 和Cu平均去除率分别达为90.25％、100％、98.12％和97.04％。

本发明装置用于原位电催化同步去除重金属和难降解有机物。

附图说明

图1为具体实施方式一所述一种去除重金属和难降解有机物的装置示意图。

具体实施方式