本发明属于水处理,涉及污废水处理技术,特别涉及一种原位生成高价铁处理高盐有机废水的双阳极电化学反应器与方法。
背景技术:
1、高盐有机废水主要来源于化工、制药、农化、煤化工生产过程,其中含有大量的有机物、盐、氨氮、重金属、石油类等污染物。来源广泛、成分复杂、盐度高等特点导致高盐有机废水具有较大的处理难度。基于自由基生成的高级氧化工艺是常见的工业污废水处理技术,然而高盐有机废水中含有大量会淬灭自由基的无机阴离子,限制了高级氧化工艺的处理效果。高价铁作为一种具有较强氧化能力的非自由基氧化剂,在污废水处理中具有较强的应用前景,然而高价铁的不稳定性给其制备、储存、运输带来了挑战,复杂的合成方法也限制了高价铁氧化的应用。
技术实现思路
1、为了克服上述现有技术的缺点,本发明的目的在于提供一种原位生成高价铁处理高盐有机废水的双阳极电化学反应器与方法,通过双阳极的电化学方法原位产生高价铁,对高盐有机废水进行原位处理,同步高效去除cod和氨氮。
2、为了实现上述目的,本发明采用的技术方案是:
3、一种原位生成高价铁处理高盐有机废水的双阳极电化学反应器,包括电化学反应器外壳和位于其中的第一阳极、第二阳极以及不锈钢阴极;
4、所述第一阳极为铁电极,通电后电解产生fe(ii),fe(ii)被氧化为fe(iii)后形成fe(oh)3;
5、所述第二阳极为钛基金属氧化物涂层电极,通电后将所述高盐有机废水中含有的cl-转化为hclo/clo-;
6、所述fe(oh)3和hclo/clo-相互作用生成高价铁,基于所述hclo/clo-和所述高价铁,同步去除所述高盐有机废水中的有机物和氨氮;其中,所述高价铁包括fe(iv)、fe(v)和fe(vi),fe(vi)由fe(oh)3和hclo/clo-反应生成,fe(iv)和fe(v)在fe(vi)分解过程中生成。
7、在一个实施例中,所述第一阳极和第二阳极接入同一恒流稳压电源。
8、在一个实施例中,所述钛基金属氧化物涂层电极,基体为钛,金属氧化物涂层为二氧化钌或二氧化铱,涂层厚度无要求,市面上出售的商用钛基金属氧化物涂层电极均可。
9、在一个实施例中,所述第一阳极和第二阳极对称设置在不锈钢阴极的两侧,三者均为板状电极,尺寸相同,每个电极均打若干孔洞,电极间距为55~75mm,电流密度为8~17ma/cm2。
10、本发明还提供了一种原位生成高价铁处理高盐有机废水的方法,基于所述原位生成高价铁处理高盐有机废水的双阳极电化学反应器实现,其中:将待处理高盐有机废水通入所述电化学反应器外壳,以废水计,投加5~12.5g/l氢氧化钠,然后为各电极通电,利用生成的hclo/clo-和高价铁,同步去除所述高盐有机废水中的有机物和氨氮;其中,所述双阳极电化学反应器采用连续流模式运行,水力停留时间为60~70min。
11、在一个实施例中,在运行过程中保持对所述高盐有机废水进行150~250r/min的机械搅拌。
12、在一个实施例中,所述连续流模式,使所述高盐有机废水从电化学反应器外壳的下部进水,上部出水。
13、在一个实施例中,所述高盐有机废水,氯离子浓度为4000~6000mg/l,以cod计,有机物为浓度50000~80000mg/l,电导率为16~17ms/cm。
14、在一个实施例中,所述双阳极电化学反应器在最佳工况下,同步去除高盐有机废水中的有机物和氨氮,有机物去除率51%,氨氮去除率38%;所述最佳工况为,电流密度12.5ma/cm2,氢氧化钠投加量为10g/l。
15、与现有技术相比,本发明的有益效果是:
16、1、基于双阳极反应将高盐有机废水中的cl-充分利用,原位生成高价铁用于高盐有机废水处理,实现了高盐有机废水中有机物和氨氮的同步高效去除。
17、2、除了高价铁氧化,hclo/clo-氧化能够进一步增强高盐有机废水的处理效果。
18、3、流程简单,操作便捷,占地面积小。
1.一种原位生成高价铁处理高盐有机废水的双阳极电化学反应器,其特征在于,包括电化学反应器外壳(1)和位于其中的第一阳极(3)、第二阳极(4)以及不锈钢阴极(5);
2.根据权利要求1所述原位生成高价铁处理高盐有机废水的双阳极电化学反应器,其特征在于,所述第一阳极(3)和第二阳极(4)接入同一恒流稳压电源(6)。
3.根据权利要求1所述原位生成高价铁处理高盐有机废水的双阳极电化学反应器,其特征在于,所述钛基金属氧化物涂层电极,基体为钛,金属氧化物涂层为二氧化钌或二氧化铱。
4.根据权利要求1所述原位生成高价铁处理高盐有机废水的双阳极电化学反应器,其特征在于,所述第一阳极(3)和第二阳极(4)对称设置在不锈钢阴极(5)的两侧,三者均为板状电极,尺寸相同,每个电极均打若干孔洞,电极间距为55~75mm,电流密度为8~17ma/cm2。
5.原位生成高价铁处理高盐有机废水的方法,基于权利要求1至4任一项所述原位生成高价铁处理高盐有机废水的双阳极电化学反应器实现,其特征在于,将待处理高盐有机废水通入所述电化学反应器外壳(1),以废水计,投加5~12.5g/l氢氧化钠,然后为各电极通电,利用生成的hclo/clo-和高价铁,同步去除所述高盐有机废水中的有机物和氨氮;其中,所述双阳极电化学反应器采用连续流模式运行,水力停留时间为60~70min。
6.根据权利要求5所述原位生成高价铁处理高盐有机废水的方法,其特征在于,在运行过程中,保持对所述高盐有机废水进行150~250r/min的机械搅拌。
7.根据权利要求5所述原位生成高价铁处理高盐有机废水的方法,其特征在于,所述连续流模式,使所述高盐有机废水从电化学反应器外壳(1)的下部进水,上部出水。
8.根据权利要求5所述原位生成高价铁处理高盐有机废水的方法,其特征在于,所述高盐有机废水,氯离子浓度为4000~6000mg/l,以cod计,有机物为浓度50000~80000mg/l,电导率为16~17ms/cm。
9.根据权利要求5所述原位生成高价铁处理高盐有机废水的方法,其特征在于,所述双阳极电化学反应器在最佳工况下,同步去除高盐有机废水中的有机物和氨氮,有机物去除率51%,氨氮去除率38%;所述最佳工况为,电流密度12.5ma/cm2,氢氧化钠投加量为10g/l。