本发明涉及电化学工业废水处理技术领域，特别涉及一种新型电催化处理有机废水的装置和方法。
背景技术：
在生活污水、食品加工和造纸等工业废水中，含有碳水化合物、蛋白质、油脂、木质素等有机物质。这些物质以悬浮或溶解状态存在于污水中，可通过微生物的生物化学作用而分解。在其分解过程中需要消耗氧气，因而被称为耗氧污染物。这种污染物可造成水中溶解氧减少，影响鱼类和其他水生生物的生长。水中溶解氧耗尽后，有机物进行厌氧分解，产生硫化氢、氨和硫醇等难闻气味，使水质恶化。有机废水中含有大量的碳水化合物、脂肪、蛋白、纤维素等有机物，成分复杂，色度高，有异味，具有强酸强碱性，不易生物降解有机废水中所含的有机污染物结构更复杂，如果直接排放，会造成严重污染。
目前，国内对该类有机废水处理的方法主要包括物化处理技术、萃取法、吸附法、浓缩发、超声波降解等，但部分有机废水中可能含有大量的聚乙烯醇(PVA)浆料、新型助剂等难降解有机物，很难处理。因此，传统的水处理技术在处理难降解有机废水时中存在一定缺陷。电化学氧化是一种典型的高级氧化深度水处理技术，同时兼具气浮、絮凝作用，可以通过分解水中大分子有机物，脱除毒性基团以提高废水的可生化性。此外，电催化反应装置单位效率高、水力停留时间短、占地面积少、工艺简单、易于自动化控制，因此易于在空间狭窄，现场条件有限的生产区域展开，是一种有潜力的深度水处理技术。
技术实现要素：
为了实现上述目的，本发明提供了一种处理有机废水的电催化氧化反应装置，包括电解池、电极和直流电源，阳极为Ti/TinO2n－1(3＜n＜10)电极，阴极选自不锈钢板、钛板、铜板、镀锌板中的一种，所述阳极连接直流电源正极，所述阴极连接直流电源负极。
上述Ti/TinO2n－1(3＜n＜10)电极包括Ti基体和完全单相的TinO2n－1。所述完全单相的TinO2n－1的制备方法是：将粉末二氧化钛均匀的覆盖在金属钛片上，以此金属钛片为阳极，石墨为阴极，在温度为800～950℃且氩气氛围下，于装有熔融CaCl2的钛坩埚中进行电化学反应，制备得到完全单相的TinO2n－1。
同时，本发明给出了上述反应装置在处理有机废水时的使用方法，包括以下步骤：
1)对有机废水进行预处理，去除有机废水中的悬浮物，使得SS值小于50mg/L；
2)用氢氧化钠和硫酸调节有机废水的PH值在值为3～5之间；
3)调节有机废水的电导率大于1000μs/cm；
4)预先曝气处理使有机废水与电解质充分混合，开启直流电源，控制电流密度为15mA/cm2，对有机废水进行电催化氧化处理，保持通电和曝气80～120分钟直至有机废水完全脱色分解。
上述处理有机废水的装置和方法可以用来处理的有机废水包括有机工业废水、焦炭废水。
本发明装置和方法的有益效果：
本发明的电催化氧化反应装置相对较为简单紧凑、占地面积少、污泥量小，运行成本低、经济性好，便于实现工业化。特别是本反应装置的阳极采用钛基金属亚氧化钛涂层材料，具有耐腐蚀性和良好的电催化活性，电催化效果好。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明的具体的实施方式进行详细描述。
本发明提供了一种处理有机废水的电催化氧化反应装置，包括电解池、电极和直流电源，阳极为Ti/TinO2n－1(3＜n＜10)电极，阴极选自不锈钢板、钛板、铜板、镀锌板中的一种，所述阳极连接直流电源正极，所述阴极连接直流电源负极。
上述Ti/TinO2n－1(3＜n＜10)电极包括Ti基体和完全单相的TinO2n－1。所述完全单相的TinO2n－1的制备方法是：将粉末二氧化钛均匀的覆盖在金属钛片上，以此金属钛片为阳极，石墨为阴极，在温度为800～950℃且氩气氛围下，于装有熔融CaCl2的钛坩埚中进行电化学反应，制备得到完全单相的TinO2n－1。
同时，本发明给出了上述反应装置在处理有机废水时的使用方法，包括以下步骤：
1)对有机废水进行预处理，去除有机废水中的悬浮物，使得SS值小于50mg/L；
2)用氢氧化钠和硫酸调节有机废水的PH值在值为3～5之间；
3)调节有机废水的电导率大于1000μs/cm；
4)预先曝气处理使有机废水与电解质充分混合，开启直流电源，控制电流密度为15mA/cm2，对有机废水进行电催化氧化处理，保持通电和曝气80～120分钟直至有机废水完全脱色分解。
上述处理有机废水的装置和方法可以用来处理的有机废水包括有机工业废水、焦炭废水。
实施例1
钛基亚氧化钛电极的制作：将粉末二氧化钛均匀的覆盖在金属钛片上，以此金属钛片为阳极，石墨为阴极，在温度为800～950℃且氩气氛围下，于装有熔融CaCl2的钛坩埚中进行电化学反应，制备得到完全单相的TinO2n－1，该单相的TinO2n－1在钛片表面形成一层均匀的亚氧化钛涂层。
实施例2
以实施例1制备的电极为阳极，选钛板为阴极，并连接好直流电源。取一定量的焦炭废水，其色度为800度，COD Cr的质量浓度为185mg/L,氨氮的质量浓度为146mg/L。按照本发明的处理方法对焦炭废水进行预处理：首先以砂滤去除焦炭废水中悬浮颗粒物，使得SS值小于50mg/L；然后用氢氧化钠和硫酸调节焦炭废水的PH值在值为3，并调节焦炭废水的电导率大于1000μs/cm，最后进行曝气处理，使有机废水与电解质充分混合。对焦炭废水预处理后开启直流电源，设定电流密度为15mA/cm2进行电催化反应，反应进行80分钟后停止。此时，出水水质如下：COD Cr、氨氮、色度的去除率分别为93.0％、98.5％、90.0％。
实施例3
预处理时调节焦炭废水的PH值为5，电催化处理时间为120分钟，其它与实施例3相同，反应结束后出水水质如下：COD Cr、氨氮、色度的去除率分别为95.0％、99.5％、90.0％。
上述对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。任何熟悉本领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可以轻易对本实施例做出各种修改，并把在此说明的原理应用到其它实例施而不必经过创造性劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，不脱离本发明范畴所做出改进和修改都应涵盖在本发明的保护范围之内。