本发明专利技术涉及一种无固废产生的电芬顿与电催化氧化相耦合的废水处理装置，包括顺序相接的原水泵、第一隔膜电解槽、第二隔膜电解槽、芬顿反应槽、混凝沉淀槽和铁泥溶解槽，第一隔膜电解槽、第二隔膜电解槽的阳极室进行电催化氧化反应，分解有机污染物，第一隔膜电解槽的阴极室将芬顿反应后生成的Fe+3还原为Fe+2，第二隔膜电解槽的阴极室电化学合成产生H2O2，被还原的Fe+2、新生成的H2O2与废水一起进入反应槽进行芬顿反应，出水在混凝沉淀槽完成铁泥分离，处理后的水排放，沉淀的铁泥为Fe+3，进入铁泥溶解槽，酸溶后被送入第一隔膜电解槽的阴极室，电化学还原后循环使用，实现无固废产生与排放。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种废水处理装置，适用于高浓度难降解有机废水的处理，属于废水处理
技术介绍
芬顿反应因法国科学家Fenton发现而被命名，芬顿(Fenton)试剂法是在酸性溶液中投加Fenton试剂：双氧水(H2O2)和二价铁离子(Fe2+)，两者相接触时发生Fenton反应，生成羟基自由基(·OH)，反应如下：H2O2+Fe+2→2·OH+Fe+3 (1)如果Fenton试剂中的H2O2和Fe+2是通过电化学方法现场产生的，则称为电芬顿反应。电催化氧化废水处理工艺主要是阳极氧化反应，有机污染物在阳极被直接氧化和间接氧化。电解槽中的阳极是电催化氧化法的核心，最常见的阳极是以钛为基体，在其表面涂覆金属氧化物(MOx)催化剂的阳极，由于其不易被腐蚀导致改变尺寸，称为形稳阳极，即DSA(Dimensional Stable Anode)阳极。给阳极施加一定电位时，H2O或OH-首先在阳极上放电产生物理吸附态的羟基自由基(·OH)，反应如下：MOx+H2O→MOx[·OH]+H++e (2)羟基自由基(·OH)具有极强获得电子的能力，是一种强氧化剂，比O3、H2O2、MnO4-、C12等常用氧化剂的氧化能力高许多。因此它能氧化废水中绝大多数的有机污染物(RH)，将它们逐步降解，最终无机化，反应历程为：RH+·OH→有机小分子中间产物→无机化(CO2+H2O+…)如上所述，Fenton试剂之间的反应和电催化阳极表面的电化学反应都会产生大量羟基自由基·OH，所以电芬顿(包括芬顿)法和电催化氧化法对高难度有机废水处理具有很好效果。在实际工程应用中芬顿法存在二个致命问题，使之难以广泛应用。首先，芬顿法需要现场加入Fe2+和H2O2，药剂消耗量大，处理成本高。第二个问题更为突出，根据(1)式，芬顿反应过程中产生大量三价铁离子，最终变为表面吸附着有机物的氧化铁，成为污染环境的固废(危废)，这是芬顿和电芬顿法目前存在的一大端。电催化氧化处理废水主要在电解设备的阳极进行，大多数情况下析氢是电解槽的主要阴极反应，无谓的浪费阴极上的能量，是导致电催化氧化技术目前存在耗能较大的问题。因此需要设计出新的技术方案解决芬顿(包括电芬顿)法和电催化氧化法存在的上述问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对目前芬顿(电芬顿)法和电催化氧化法存在的不足，提供一种无固废电芬顿与电催化氧化相耦合的废水处理装置，将电芬顿法和电催化氧化法有机地耦合在一起， 既不影响各自优势的发挥，又克服各自存在的缺点，成为一种无固废产生、又节能的废水处理装置。为实现上述技术目标，本专利技术采用下述技术方案。一种无固废电芬顿与电催化氧化相耦合的废水处理装置，包括顺序相接的原水泵、第一隔膜电解槽、第二隔膜电解槽、芬顿反应槽、混凝沉淀槽和铁泥溶解槽，所述第一隔膜电解槽包括一个以上的电解单元，每个电解单元包括第一阳极、第一隔膜和第一阴极，第一隔膜位于第一电解槽中部，第一阳极和第一阴极分别位于第一隔膜的两侧而形成阳极室和阴极室，阳极室和阴极室的上下端均不连通；所述第二隔膜电解槽包括一个以上的电解单元，每个电解单元包括第二阳极、第二隔膜和第二阴极，第二隔膜位于第二隔膜电解槽的中部，第二阳极和第二阴极分别位于第二隔膜的两侧而形成阳极室和阴极室，第二隔膜不与第二隔膜电解槽的槽底接触，阳极室和阴极室底部连通，第二隔膜电解槽的阴极室底部设有曝气板，曝气板通过管道与设在第二隔膜电解槽外面的气泵连通；所述第一隔膜电解槽的阳极室与第二隔膜电解槽的阳极室连通，第二隔膜电解槽的阴极室与芬顿反应槽连通，芬顿反应槽内设第一搅拌器；混凝沉淀槽包括底部连通的混凝区和沉淀区，芬顿反应槽与混凝沉淀槽的混凝区连通，混凝区上方设有碱液投加口，混凝区内设第二搅拌器，沉淀区上方设有出水堰槽，出水堰槽下方设有沉淀机构；混凝沉淀槽的沉淀区底部与铁泥溶解槽连通；所述铁泥溶解槽内设第三搅拌器，铁泥溶解槽的出口设有过滤器，铁泥溶解槽的出口通过循环泵与第一隔膜电解槽的阴极室连通。进一步，第一隔膜电解槽中，第一隔膜为阴离子交换膜，第一阳极为钛基金属氧化物涂层电极，第一阴极采用金属网状电极或金属平板电极，这种设计使阳极室的反应更具氧化水中有机污染物分子的专一性和高效性，阴极室独立地为Fenton反应输送现场制取的Fe+2。进一步，第二隔膜电解槽中，第二隔膜为阳离子交换膜，第二阳极为钛基金属氧化物涂层电极，第二阴极为PTFE修饰的炭纤维电极。进一步，所述混凝沉淀槽中，沉淀机构为斜板或斜管，但沉淀方式不限于斜管和斜板。进一步，所述混凝沉淀槽中，沉淀区的底部为斗形，便于铁泥的排出。利用上述废水处理装置进行废水处理的方法，废水经原水泵送至第一隔膜电解槽的阳极室，在阳极进行第一级电催化氧化处理，阴极室是电化学还原水中Fe+3生成Fe+2的反应场所；经第一级电催化氧化处理后的废水进入第二隔膜电解槽的阳极室进行第二级电催化氧化处理，第二隔膜电解槽的阴极室是水中氧分子在阴极表面电化学合成H2O2的反应场所，合成H2O2所需的氧由气泵提供，并经曝气管将气泡扩散溶入水中，处理后的废水依次经过阳极室、底部通道、阴极室，最后从阴极室上部端口流出，带着H2O2进入芬顿反应槽，启动第一搅拌器，混合进行 反应；反应后得到的混合液进入混凝沉淀槽，启动第二搅拌器并从碱液投加口加入碱液，碱性条件下，Fe+3形成氢氧化铁(铁泥)，从混凝区底部进入沉淀区，并沉积到沉淀区的底部，处理后的水经澄清后从出水堰槽排出；混凝沉淀槽底部的铁泥进入铁泥溶解槽，启动第三搅拌器，并加入酸进行中和溶解反应，反应产生的Fe+3离子溶液通过过滤器，被循环泵送入第一隔膜电解槽的阴极室，为电化学制备Fe+2提供原料。本专利技术与现有常规的技术相比具有以下主要优点：1、本专利技术芬顿反应试剂二价铁和双氧水均为电化学现场制备，无需外加。2、本专利技术实现了Fe+3循环利用，克服了常规电芬顿和芬顿法处理过程中产生大量固废(危废)污染环境的弊端。3、本专利技术的两个隔膜电解槽的正极和负极的电能都得到了充分有效的利用，能量有效利用率得到提高，有明显的节能效益，克服了常规电解槽中负极大量析氢反应，导致能量浪费的缺点。4、本专利技术通过第一隔膜电解槽和第二隔膜电解槽将电芬顿法和电催化氧化法耦合为一个紧凑而有序的高级氧化水处理设备，不仅克服了电芬顿法和电催化氧化法各自的不足，节能环保，而且废水的处理效果好。废水进入装置之后要经历2次阳极电催化氧化和1次Fenton试剂催化氧化，对提高有机污染物的降解深度极为有利。附图说明图1为本专利技术的无固废电芬顿与电催化氧化相耦合的废水处理装置的结构示意图。其中，1-第一隔膜电解槽，1.1-第一阳极，1.2-第一隔膜，1.3-第一阴极，2-第二隔膜电解槽，2.1-第二阳极，2.2-第二隔膜，2.3-第二阴极，3-芬顿反应槽、3.1-第一搅拌器，4-混凝沉淀槽、4.1-第二搅拌器、4.2-碱液投加口、4.3-出水堰槽、4.4-沉淀机构，5-铁泥溶解槽、5.1-搅拌器，5.2-过滤器，6-原水泵，7-循环泵，8-气泵，8.1-曝气管(盘)。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步详细描述。如图1所示，一种无固废电芬顿与电催化氧化相耦合的废水处理装置，包括顺序相接的原水泵6、第一隔膜电解本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种无固废电芬顿与电催化氧化相耦合的废水处理装置，其特征在于，包括顺序相接的原水泵(6)、第一隔膜电解槽(1)、第二隔膜电解槽(2)、芬顿反应槽(3)、混凝沉淀槽(4)和铁泥溶解槽(5)，所述第一隔膜电解槽(1)包括一个以上的电解单元，每个电解单元包括第一阳极(1.1)、第一隔膜(1.2)和第一阴极(1.3)，第一隔膜(1.2)位于第一电解槽(1)中部，第一阳极(1.1)和第一阴极(1.3)分别位于第一隔膜(1.2)的两侧而形成阳极室和阴极室，阳极室和阴极室的上下端均不连通；所述第二隔膜电解槽(2)包括一个以上的电解单元，每个电解单元包括第二阳极(2.1)、第二隔膜(2.2)和第二阴极(2.3)，第二隔膜(2.2)位于第二隔膜电解槽(2)的中部，第二阳极(2.1)和第二阴极(2.3)分别位于第二隔膜(2.2)的两侧而形成阳极室和阴极室，第二隔膜(2.2)不与第二隔膜电解槽(2)的槽底接触，阳极室和阴极室底部连通，第二隔膜电解槽(2)的阴极室底部设有曝气板(8.1)，曝气板(8.1)通过管道与设在第二隔膜电解槽(2)外面的气泵(8)连通；所述第一隔膜电解槽(1)的阳极室与第二隔膜电解槽(2)的阳极室连通，第二隔膜电解槽(2)的阴极室与芬顿反应槽(3)连通，芬顿反应槽(3)内设第一搅拌器(3.1)；混凝沉淀槽(4)包括底部连通的混凝区和沉淀区，芬顿反应槽(3)与混凝沉淀槽(4)的混凝区连通，混凝区上方设有碱液投加口(4.2)，混凝区内设第二搅拌器(4.1)，沉淀区上方设有出水堰槽(4.3)，出水堰槽(4.3)下方设有沉淀机构(4.4)；混凝沉淀槽(4)的沉淀区底部与铁泥溶解槽(5)连通；所述铁泥溶解槽(5)内设第三搅拌器(5.1)，铁泥溶解槽(5)的出口设有过滤器(5.2)，铁泥溶解槽(5)的出口通过循环泵(7)与第一隔膜电解槽(1)的阴极室连通。...
【技术特征摘要】
1.一种无固废电芬顿与电催化氧化相耦合的废水处理装置，其特征在于，包括顺序相接的原水泵(6)、第一隔膜电解槽(1)、第二隔膜电解槽(2)、芬顿反应槽(3)、混凝沉淀槽(4)和铁泥溶解槽(5)，所述第一隔膜电解槽(1)包括一个以上的电解单元，每个电解单元包括第一阳极(1.1)、第一隔膜(1.2)和第一阴极(1.3)，第一隔膜(1.2)位于第一电解槽(1)中部，第一阳极(1.1)和第一阴极(1.3)分别位于第一隔膜(1.2)的两侧而形成阳极室和阴极室，阳极室和阴极室的上下端均不连通；所述第二隔膜电解槽(2)包括一个以上的电解单元，每个电解单元包括第二阳极(2.1)、第二隔膜(2.2)和第二阴极(2.3)，第二隔膜(2.2)位于第二隔膜电解槽(2)的中部，第二阳极(2.1)和第二阴极(2.3)分别位于第二隔膜(2.2)的两侧而形成阳极室和阴极室，第二隔膜(2.2)不与第二隔膜电解槽(2)的槽底接触，阳极室和阴极室底部连通，第二隔膜电解槽(2)的阴极室底部设有曝气板(8.1)，曝气板(8.1)通过管道与设在第二隔膜电解槽(2)外面的气泵(8)连通；所述第一隔膜电解槽(1)的阳极室与第二隔膜电解槽(2)的阳极室连通，第二隔膜电解槽(2)的阴极室与芬顿反应槽(3)连通，芬顿反应槽(3)内设第一搅拌器(3.1)；混凝沉淀槽(4)包括底部连通的混凝区和沉淀区，芬顿反应槽(3)与混凝沉淀槽(4)的混凝区连通，混凝区上方设有碱液投加口(4.2)，混凝区内设第二搅拌器(4.1)，沉淀区上方设有出水堰槽(4.3)，出水堰槽(4.3)下方设有沉淀机构(4.4)；混凝沉淀槽(4)的沉淀区底部与铁泥溶解槽(5)连通；所述铁泥溶解槽(5)内设第三搅拌器(5.1)，铁泥溶解槽(5)的出口设有过滤器(5.2)，铁泥溶解槽(5)的出口通过循环泵(7)与第一隔膜电解槽(1)的阴极室连通。2.如权利要求1所述的无固废电芬顿与电催化氧化相耦合的废水处理装置，其特征在于，第一隔膜电解槽(1)中...
【专利技术属性】
技术研发人员：蔡乃才，刘秀宁，梁晶，陈晓春，刘钟宁，何书铭，
申请(专利权)人：南京赛佳环保实业有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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