一种采用电催化-电芬顿协同处理焦化废水反渗透浓水中有机污染物的工艺的制作方法

本发明属于工业水处理技术领域，涉及一种焦化废水厂反渗透浓水中有机污染物的适度处理方法，尤其涉及一种采用电催化-电芬顿协同处理焦化废水反渗透浓水中有机污染物的工艺。

背景技术：

焦化废水是一种水质成分复杂高浓度的工业废水，其中含有酚、氨氮、氰、苯、吡啶、吲哚及喹啉等几十种有机污染物。焦化废水二级处理常采用“生化+混凝沉淀”，处理后cod可达排放标准。就焦化废水处理的长远发展来看，生化后继续进行深度处理以作为循环冷却水使用成为主流。反渗透(ro)技术已成为诸多产业污水处理及循环水深度回用处理的首选技术，随之而来的反渗透浓水的处理已成为其应用的最主要的技术限制因素之一。

焦化废水反渗透浓水中cod含量高，且基本上全为难生物降解有机污染物，这些有机质毒性高，性质及其稳定，常规生化、物化处理方法难以致效，高级氧化技术在去除难降解有机污染物，提高废水可生化性方面得到广泛应用。焦化废水ro浓水含盐量高、导电性好，本身就是一种优良的电解质溶液，为电催化氧化工艺提供了基础条件。但是单一的技术处理效果有限，很难达到理想的去除效果，而电催化氧化过程也只是利用了阳极的电化学过程，电流效率低，耗能高。如果能在阳极进行电催化氧化反应的同时，利用阴极还原o2产生h2o2，通过与外加fe2+构建fenton体系，可利用阳极电催化氧化与阴极fenton反应的协同作用强化有机物的降解过程，同时可大大提升电流效率，降低能耗。

技术实现要素：

本发明的目的在于设计一种采用电催化-电芬顿协同处理焦化废水反渗透浓水中有机污染物的工艺，解决上述问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

种采用电催化-电芬顿协同处理焦化废水反渗透浓水中有机污染物的工艺，其特征在于,包括以下工艺步骤:

步骤(1)，酸碱度调节：反渗透浓水先流入ph调节池，调节ph值至2.5～5.5；

步骤(2)，超声处理：经ph调节池流出的浓水流入超声单元，所述超声单元为超声反应装置，在声空化作用下，所述超声反应装置使得有机污染物发生高级氧化、热解和/或超临界氧化，进而使所述有机污染物得到初步降解；

步骤(3)，电催化-电芬顿处理：经所述超声反应装置处理过的浓水进入电催化-电芬顿单元，在阳极发生氧化反应生成具有强氧化性的中间产物，所述中间产物氧化降解有机物污染物；在阴极附近曝气，阴极表面持续产生h2o2与外加的fe²⁺构成电芬顿体系，协同强化降解有机质；

步骤(4)，中和调节：经电催化-电芬顿单元处理的浓水进入中和调节池，调节ph值至8～9；

步骤(5)，絮凝处理：在中和调节池排出的废水进入絮凝单元，通过加入絮凝剂发生絮凝反应，形成的胶体和悬浮物吸附水中可溶性有机质一起沉降，之后经絮凝处理后的浓水直接排出。

优选的，步骤(2)中，所述超声反应装置的水力停留时间为5-20min。

优选的，所述超声反应装置设有超声波发生器，所述超声波发生器产生的超声频率为1-10mhz。

优选的，步骤(3)中，所述电催化-电芬顿单元包括电化学反应器，所述电化学反应器水力停留时间30-120min，所述电化学反应器的进水端与所述超声反应装置相连，所述电化学反应器的出水端与所述中和调节池相连。

优选的，所述电化学反应器，包括电解槽、稳压直流电源、阴极板及阳极板；所述阳极板与阴极板相互平行相互交叉，垂直置于电解槽内，且所述阳极板与所述稳压直流电源的正极相连，所述阴极板与所述稳压直流电源的负极相连。

优选的，所述阳极板采用金属氧化物电极，极板镀层选用金属氧化物或者离子掺杂型金属氧化物；所述阴极板采用碳电极，所述碳电极采用石墨、碳-聚四氟乙烯气体扩散电极、碳毡、活性炭纤维或碳纳米管。

优选的，所述稳压直流电源输出电流为20002-6000a，所述电化学反应器中阴阳极板的对数为10-50对，所述阳极板与所述阴极板的间距为2-10cm。

优选的，所述电化学反应器的前端设有加药装置，所述阴极板附近设曝气装置。

优选的，所述加药装置中投加的药剂为feso4溶液，投加量为0.05-0.5g/l；所述曝气装置的曝气量为50-150l/min。

优选的，在步骤(5)中，所述絮凝沉淀单元为絮凝沉淀池，所述絮凝沉淀池的进水口处设有加药装置，投加的絮凝剂为聚丙烯酰胺。

本发明有益效果可以总结如下：

1、本发明为一种采用电催化-电芬顿协同处理焦化废水反渗透浓水中有机污染物的工艺的反应条件简单，能高效降解反渗透浓水中有机污染物，使得出水达标排放。

2、本发明为一种采用电催化-电芬顿协同处理焦化废水反渗透浓水中有机污染物的工艺充分利用焦化废水反渗透浓水的含盐量高、导电性好的特点，选用合适的极板材料，在阳极电催化氧化与阴极电芬顿氧化的协同作用下降解有机污染物，提高了有机质的降解效率，提升了电流效率，降低了能耗。

3、本发明为一种采用电催化-电芬顿协同处理焦化废水反渗透浓水中有机污染物的工艺无需外加双氧水，可节省h2o2的制备、运输和储藏等花费，降低处理成本。

附图说明

图1为本发明的工艺流程图。

具体实施方式

为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示的一种采用电催化-电芬顿协同处理焦化废水反渗透浓水中有机污染物的工艺，包括

包括以下工艺步骤:

步骤(1)，酸碱度调节：反渗透浓水先流入ph调节池，调节ph值至2.5～5.5；

步骤(2)，超声处理：经ph调节池流出的浓水流入超声单元，所述超声单元为超声反应装置，在声空化作用下，所述超声反应装置使得有机污染物发生高级氧化、热解和/或超临界氧化，进而使所述有机污染物得到初步降解；

步骤(3)，电催化-电芬顿处理：经所述超声反应装置处理过的浓水进入电催化-电芬顿单元，在阳极发生氧化反应生成具有强氧化性的中间产物，所述中间产物氧化降解有机物污染物；在阴极附近曝气，阴极表面持续产生h2o2与外加的fe²⁺构成电芬顿体系，协同强化降解有机质；

步骤(4)，中和调节：经电催化-电芬顿单元处理的浓水进入中和调节池，调节ph值至8～9；

步骤(5)，絮凝处理：在中和调节池排出的废水进入絮凝单元，通过加入絮凝剂发生絮凝反应，形成的胶体和悬浮物吸附水中可溶性有机质一起沉降，之后经絮凝处理后的浓水直接排出。

在更加优选的实施例中，步骤(2)中，所述超声反应装置的水力停留时间为5-20min。

在更加优选的实施例中，所述超声反应装置设有超声波发生器，所述超声波发生器产生的超声频率为1-10mhz。

在更加优选的实施例中，步骤(3)中，所述电催化-电芬顿单元包括电化学反应器，所述电化学反应器水力停留时间30-120min，所述电化学反应器的进水端与所述超声反应装置相连，所述电化学反应器的出水端与所述中和调节池相连。

在更加优选的实施例中，所述电化学反应器，包括电解槽、稳压直流电源、阴极板及阳极板；所述阳极板与阴极板相互平行相互交叉，垂直置于电解槽内，且所述阳极板与所述稳压直流电源的正极相连，所述阴极板与所述稳压直流电源的负极相连。

在更加优选的实施例中，所述阳极板采用金属氧化物电极，极板镀层选用金属氧化物或者离子掺杂型金属氧化物；所述阴极板采用碳电极，所述碳电极采用石墨、碳-聚四氟乙烯气体扩散电极、碳毡、活性炭纤维或碳纳米管。

在更加优选的实施例中，所述稳压直流电源输出电流为2000-6000a，所述电化学反应器中阴阳极板的对数为10-50对，所述阳极板与所述阴极板的间距为2-10cm。

在更加优选的实施例中，所述电化学反应器的前端设有加药装置，所述阴极板附近设曝气装置。

在更加优选的实施例中，所述加药装置中投加的药剂为feso4溶液，投加量为0.05-0.5g/l；所述曝气装置的曝气量为50-150l/min。

在更加优选的实施例中，在步骤(5)中，所述絮凝沉淀单元为絮凝沉淀池，所述絮凝沉淀池的进水口处设有加药装置，投加的絮凝剂为聚丙烯酰胺。

一种采用电催化-电芬顿协同处理焦化废水反渗透浓水中有机污染物的工艺，该工艺流程主要经过ph调节单元、超声单元、电催化-电芬顿单元、中和调节单元和絮凝单元，主要包括以下步骤：

步骤(1)，酸碱度调节：反渗透浓水经储水池流入ph调节池，通过h2so4溶液将ph值调节到2.5～5.5；

步骤(2)，超声处理：经ph调节池流出的浓水流入超声单元，超声单元采用超声波发生器对进入的浓水进行清洁、高效超声处理，在声空化作用下，使得有机污染物发生高级氧化、热解和/或超临界氧化进而得到初步降解，提升后续处理效率；

步骤(3)，电催化-电芬顿处理：经超声反应装置处理过的浓水进入电催化-电芬顿单元的电化学反应器中，水在阳极板发生氧化反应生成·oh等强氧化性中间产物，间产物氧化降解有机物污染物；在阴极附近设置有曝气装置进行曝气，阴极表面持续产生h2o2与外加的fe²⁺构成电芬顿体系，协同强化降解有机质；

步骤(4)，中和调节：经电催化-电芬顿单元处理的浓水进入中和调节池，调节ph值至8～9；

步骤(5)，絮凝处理：经电中和调节后的浓水进入絮凝单元，絮凝单元采用絮凝沉淀池，通过絮凝沉淀池的进水口处设置的加药装置，在絮凝沉淀池投加絮凝剂pam，使其发生絮凝反应，形成的胶体和悬浮物且吸附水中可溶性有机质一起沉降，进一步去除有机质，减小出水浊度，之后经絮凝处理后的废水直接排入出水池。

电化学反应器的前端设有加药装置，投加药剂为feso4溶液，投加量为0.05-0.5g/l。

超声波发生器的超声频率为1-10mhz，水力停留时间为5-20min。

电化学反应器水力停留时间30-120min，电化学反应器的进水端与超声反应装置相连，电化学反应器的出水端与中和调节池相连。

电化学反应器包括电解槽、稳压直流电源、阴极板和阳极板；阳极板与阴极板相互平行相互交叉，垂直置于电解槽内，且阳极板与稳压直流电源的正极相连，阴极板与稳压直流电源的负极相连。电化学反应器中阴、阳极板对数为10-50对，且阳极板与阴极板的间距为2-10cm；阳极板采用金属氧化物电极(dsa电极)，极板镀层选用析氧电位高的金属氧化物或者离子掺杂型氧化物，比如ti/ti4o7电极、ti/sno2-sb电极等；阴极板采用碳电极，即为石墨、碳-聚四氟乙烯(ptfe)气体扩散电极、碳毡、活性炭纤维(acf)或者碳纳米管(cnt)等的一种。稳压直流电源输出电流为2000-6000a。

具体案例：以某焦化废水处理厂经生化处理后深度处理反渗透浓水为例，浓水中cod含量为280-320mg/l，废水电导率为18000-24000μs/cm。

实施例1：

将反渗透浓水在ph调节池用h2so4调节ph至2.5-3.5，进入超声单元，超声频率为2mhz，初步降解有机污染物及提升水温，超声时间为20min，出水cod浓度为270-310mg/l。

超声单元出水进入电化学反应器。在电化学反应器进水端设置加药装置，投加feso4，投加量为0.1g/l。以ti/ti4o7电极为阳极，c/ptee电极为阴极，分别与稳压直流电源正负极相连接，调节稳压直流电源电流为2000a，极板对数10对，极板间距10cm，通过曝气提供空气，充氧速率50l/min，水力停留时间60min。出水调节ph至8-9后，投加絮凝剂pam，在斜板沉淀池中沉淀，出水cod含量为70-90mg/l，达到污水综合排放标准二级标准要求。

实施例2：

将反渗透浓水在ph调节池用h2so4调节ph至3.5-4.5，进入超声单元，超声频率为6mhz，初步降解有机污染物及提升水温，超声时间为10min，出水cod浓度为270-310mg/l。

超声单元出水进入电化学反应器。在电化学反应器进水端设置加药装置，投加feso4，投加量为0.1g/l。以ti/ti4o7电极为阳极，c/ptee电极为阴极，分别与稳压直流电源正负极相连接，调节稳压直流电源电流为4000a，极板对数20对，极板间距5cm，通过曝气提供空气，充氧速率100l/min，水力停留时间30min。出水调节ph至8-9后，投加絮凝剂pam，在斜板沉淀池中沉淀，出水cod含量为60-80mg/l，达到污水综合排放标准二级标准要求。

实施例3：

将反渗透浓水在ph调节池用h2so4调节ph至4.5-5.5，进入超声单元，超声频率为10mhz，初步降解有机污染物及提升水温，超声时间为5min，出水cod浓度为265-305mg/l。

超声单元出水进入电化学反应器。在电化学反应器进水端设置加药装置，投加feso4，投加量为0.1g/l。以ti/ti4o7电极为阳极，c/ptee电极为阴极，分别与稳压直流电源正负极相连接，调节稳压直流电源电流为6000a，极板对数50对，极板间距2cm，通过曝气提供空气，充氧速率150l/min，水力停留时间15min。出水调节ph至8-9后，投加絮凝剂pam，在斜板沉淀池中沉淀，出水cod含量为75-95mg/l，达到污水综合排放标准二级标准要求。

对比例1：

将反渗透浓水在ph调节池用h2so4调节ph至3.5-4.5，直接进入电化学反应器。在电化学反应器进水端设置加药装置，投加feso4，投加量为0.1g/l。以ti/ti4o7电极为阳极，c/ptee电极为阴极，分别与稳压直流电源正负极相连接，调节稳压直流电源电流为4000a，极板对数20对，极板间距5cm，通过曝气提供空气，充氧速率100l/min，水力停留时间30min。出水调节ph至8-9后，投加絮凝剂pam，在斜板沉淀池中沉淀，出水cod含量为160-180mg/l。

对比例2：

将反渗透浓水在ph调节池用h2so4调节ph至3.5-4.5，进入超声单元，超声频率为6mhz，初步降解有机污染物及提升水温，超声时间为10min，出水cod浓度为270-310mg/l。

超声单元出水进入电化学反应器。在电化学反应器进水端设置加药装置，投加feso4，投加量为0.1g/l。以ti/ti4o7电极为阳极，不锈钢电极为阴极，分别与稳压直流电源正负极相连接，调节稳压直流电源电流为4000a，极板对数20对，极板间距5cm，通过曝气提供空气，充氧速率100l/min，水力停留时间30min。出水调节ph至8-9后，投加絮凝剂pam，在斜板沉淀池中沉淀，出水cod含量为130-150mg/l，达到污水综合排放标准二级标准要求。

对比例3：

将反渗透浓水在ph调节池用h2so4调节ph至3.5-4.5，进入超声单元，超声频率为6mhz，初步降解有机污染物及提升水温，超声时间为10min，出水cod浓度为270-310mg/l。

超声单元出水进入电化学反应器。在电化学反应器进水端设置加药装置，投加feso4，投加量为0.1g/l。以不锈钢板为阳极，c/ptee电极为阴极，分别与稳压直流电源正负极相连接，调节稳压直流电源电流为4000a，极板对数20对，极板间距5cm，通过曝气提供空气，充氧速率100l/min，水力停留时间30min。出水调节ph至8-9后，投加絮凝剂pam，在斜板沉淀池中沉淀，出水cod含量为170-190mg/l。

以上通过具体的和优选的实施例详细的描述了本发明，但本领域技术人员应该明白，本发明并不局限于以上所述实施例，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换等，均应包含在本发明的保护范围之内。