[发明专利]一种分段式电化学水处理装置及采用该装置进行处理的方法

说明书

本发明公开了一种分段式电化学水处理装置及采用该装置进行处理的方法，包括由阴极和阳极构成的电解槽，阴极和阳极间形成电解通道，电解通道分为前段和后段，其中，前段的电解通道内填充碳基负载金属氧化物和/或其相应的碳基负载金属，后段的电解通道内填充碳基负载金属和/或铁颗粒，前段的电解通道内还设有曝气装置。处理方法为调节废水的电导率和pH值，启动曝气装置和电解槽，依次流经电解槽的前段和后段反应后，静置、离心即可。本发明的装置通过在连续电解通道分段填充不同的催化粒子电极来实现分段分别原位产生强氧化性自由基和吸附絮体，提高了难降解有机物的去除率；同时该处理方法能够克服一定程度的阳极钝化问题，降低能耗。

技术领域

本发明属于废水处理领域，尤其涉及一种分段式的电化学水处理装置及处理方法。

背景技术

电絮凝技术是一种绿色的、低成本的废水处理技术。电絮凝的原理是通过外加电场的作用，可溶性金属阳极产生金属阳离子(Al³⁺或Fe²⁺等)，阴极产生H₂和表面羟基(·OH)，两者在溶液中结合生成氢氧化物和多核羟基配合物，最终形成含有丰富表面羟基的氢氧化物絮体。所形成的絮体在溶液中通过专属吸附、网捕卷扫、吸附架桥等作用吸附水中重金属离子、有机物和悬浮颗粒等污染物。一部分絮体吸附了密度较大的污染物后沉到反应器底部，另一部分絮体附着在阴极产生的H₂气泡上发生气浮作用，固液分离后达到去除污染物的目的。与此同时，电絮凝过程中的电化学氧化作用也可以协同絮凝过程去除污染物。

电絮凝技术综合了化学絮凝和电化学的优点，污染物去除效率高，且设备简单，不会造成二次污染。但电絮凝过程中产生的具有强氧化性的自由基有限，影响了污染物的去除效率。

发明内容

发明目的：本发明的第一目的是提供一种能够有效提高难降解有机物去除率的分段式的电化学水处理装置；

本发明的第二目的是提供采用该装置进行处理的方法。

技术方案：本发明分段式的电化学水处理装置，包括由阴极和阳极构成的电解槽，阴极和阳极间形成电解通道，该电解通道分为前段和后段，其中，前段的电解通道内填充碳基负载金属氧化物和/或其相应的碳基负载金属，后段的电解通道内填充碳基负载金属和/或铁颗粒，前段的电解通道内还设有曝气装置。

本发明通过在连续电解通道分段填充不同组成和功能的催化粒子电极来实现分段分别原位产生强氧化性自由基和吸附絮体的电化学水处理方法。优选的，碳基负载金属氧化物可为SnO₂@C和/或MnO₂@C。前段的碳基负载金属可为Sb@C和/或Mn@C。

进一步说，本发明分段的前段的电解通道长度占电解通道总长的30～50％。阳极材料可为铝或平板铁电极，阴极材料可为多孔不锈钢、石墨或钛电极。

本发明采用上述电化学水处理装置进行处理的方法，包括如下步骤：调节废水的电导率和pH值，启动曝气装置和电解槽，依次流经电解槽的前段电解通道和后段电解通道反应10～60min后，静置、离心即可。

更进一步说，本发明反应时间优选可为30～50min。流经后段电解通道后调节废水的pH值为5～7。曝气装置的曝气速率为0～10L/min。

工作原理：本发明在处理废水的过程中，电解通道前段产生大量的具有强氧化性的羟基自由基(·OH)、超氧自由基(·O₂^-)和双氧水(H₂O₂)等物质，可以将污染物直接氧化或将其复杂的长碳链结构打断，为后段絮体吸附去除污染物提供有利条件。电解通道后段的粒子电极生成金属阳离子，显著提高了具有强吸附性氢氧化物絮体的产量。因此，在处理难降解有机物废水时，污染物经过前段深度氧化，直接被氧化去除或变为结构简单的小分子有机物，随后小分子有机物被后段原位产生的絮体吸附去除，从而有效地提高了难降解有机废水的处理效率。