CN103086478A

CN103086478A - 一种臭氧与电化学协同氧化含油废水处理方法

Info

Publication number: CN103086478A
Application number: CN2013100279481A
Authority: CN
Inventors: 卞卫国; 刘向阳; 田长彦
Original assignee: Xinjiang Institute of Ecology and Geography of CAS
Current assignee: Xinjiang Institute of Ecology and Geography of CAS
Priority date: 2013-01-25
Filing date: 2013-01-25
Publication date: 2013-05-08
Anticipated expiration: 2033-01-25
Also published as: CN103086478B

Abstract

本发明涉及一种臭氧与电化学协同氧化含油废水的处理方法，该方法利用臭氧氧化，引入电化学氧化，让臭氧氧化和电化学氧化协同作用，进行废水处理，其中该方法中涉及处理装置是由箱体、进水口、电源线进口、泄压口、卸料口、出水口和臭氧进气口组成，电化学氧化处理是直接将电能转化成化学能，对水体中的污染物进行氧化甚至是矿化处理，不需要加入其他药剂。这种协同方法克服了单纯O₃氧化时氧化能力低的缺点，大大提高了氧化能力，同时该方法适应性广，无二次污染，反应迅速，设备和操作都简单，通过本发明所述方法处理后的含油废水COD=68mg/L，COD的去除率达到85%，处理后的水变得澄清透明，达到了排放或回用的要求。

Description

一种臭氧与电化学协同氧化含油废水处理方法

技术领域

本发明涉及一种臭氧（O₃）与电化学协同氧化含油废水处理方法，属水处理技术领域。

背景技术

含油作业废液含有多种污染成份，如果直接排放，将对环境造成严重污染。目前水资源缺乏问题日益严重，所以对含油废水进行处理并实现回注利用是当前的发展趋势。要使作业废水达标回注利用，就必须对废水中的高分子聚合物、乳化油、高浓度无机盐进行去除。

通过混凝工艺处理，可以对含油废水中的聚合物及乳化油大部分去除，但要达到回注用水的标准，还必须经过高级氧化工艺进行深度处理。高级氧化技术是利用羟基自由基(OH·)的强氧化性，将污水中的难处理污染物降解。在反应中羟基自由基(OH·)能够诱发一系列的链反应，将水中的污染物降解为水、二氧化碳和无害盐，不会产生二次污染，所以在污水处理中是一种重要的技术。臭氧（O₃）的氧化能力在天然元素中仅次于氟（F₂），是高级氧化技术处理污水常用的氧化方法。O₃氧化法处理污水反应速度快，无需加入化学药剂，在污水处理中应用广泛。

在含油废水深度处理中，单纯利用O₃氧化脱色效果明显，但对COD和TOC的去除不够理想。主要的缺点是单纯利用O₃氧化时，O₃不能充分地转化成有强氧化活性的羟基自由基(OH·)。

发明内容

本发明目的在于，为解决单纯利用O₃氧化含油废水时处理能力低的问题，提供一种臭氧与电化学协同氧化含油废水处理方法，该方法利用臭氧氧化，引入电化学氧化，让臭氧氧化和电化学氧化协同作用，进行废水处理，其中该方法中涉及处理装置是由箱体、进水口、电源线进口、泄压口、卸料口、出水口和臭氧进气口组成，电化学氧化处理是直接将电能转化成化学能，对水体中的污染物进行氧化甚至是矿化处理，不需要加入其他药剂。这种协同方法克服了单纯O₃氧化时氧化能力低的缺点，大大提高了氧化能力，同时该方法适应性广，无二次污染，反应迅速，设备和操作都简单，通过本发明所述方法处理后的含油废水的COD=68mg/L，COD的去除率达到85%，处理后的水变得澄清透明，达到了排放或回用的要求。

本发明所述的一种臭氧与电化学协同氧化含油废水的处理方法，该方法中利用臭氧氧化，引入电化学氧化，让臭氧氧化和电化学氧化协同作用，进行废水处理，其中该方法中涉及处理装置是由箱体、进水口、电源线进口、泄压口、卸料口、出水口和臭氧进气口组成，具体操作按下列步骤进行：

a、首先制作处理装置：在箱体（1）顶端分别设有进水口（2）、电源线进口（3）和泄压口（4），箱体（1）底部设有卸料口（9），箱体（1）的两侧分别设有出水口（8），臭氧进气口（10），在箱体（1）内通过支撑柱（6）上的螺母固定均等排列的电极板（5），在电极板（5）上排列有孔（12），在箱体（1）内的底端固定有曝气装置（7）；

b、将含油废水由进水口（2）进入箱体（1）内，然后开启电化学氧化的电源，调整电流密度，待电流稳定后，开启O₃曝气装置（7）开关，臭氧流量为80-120mg/小时，经过30分钟处理后，关掉电化学电源，切断O₃曝气开关，通过废水出水口（8）进行取样检测即可。

步骤a中箱体（1）、电极板（5）和支撑柱（6）均为电绝缘材料制成。

步骤a中电极板（5）之间的间距为5-300mm，通过支撑柱（6）上的螺母调整。

固定在电极板（5）中的电源线为带有绝缘层的铜导线，通过电源线进口（3）与电化学电源（11）连接。

步骤a中电极板（5）采用上下交错的方式分别接通电化学电源（11）的正极和负极，供给电极板（5）的电流为直流电流或脉冲电流。

步骤a中电极板（5）为实心的板材或带孔洞的板材或网格状的材料。

步骤a中制作电极板（5）选择碳纤维布或复合纳米结构的碳纤维布。

步骤b中电流密度的变化范围为5-200mA·cm^-2。

本发明所述的一种臭氧与电化学协同氧化含油废水处理方法，该方法实现了臭氧（O₃）氧化和电化学协同氧化，在处理含油废水的装置内安装多个均等排列的电极板，电极板中的电源线采用上下交错的方式接正极和负极，供给电极板的电流为直流电流或脉冲电流，电极板通过支撑柱上的螺母固定，采用支撑柱上的螺母调整电极板之间的间距；

为了让水流能通过电极板，在电极板上设有孔洞，电极板同时要有足够的机械强度，能够在水流冲击下不发生弯曲和变形；

制作电极板的材料优先选用碳纤维布或复合纳米结构的碳材料，该复合纳米结构的碳材料，是通过化学气相沉积方法在碳纤维布上原位生长碳纳米管和纳米二氧化钛得到的，将碳纤维布经过预处理，通过液相法或物理沉积法在碳纤维布上附着一层铁薄膜催化剂，在化学气相反应室中，用氩气或氮气作载气，用乙烯或乙炔气体作碳源气体，氢气作还原气体，在碳纤维布上原位生长碳纳米管，再将含有钛有机物的气体通过载气带入到化学气相沉积反应室内，在碳纳米管***生长二氧化钛，形成包覆在碳纳米管上的二氧化钛纳米外壳，即可得到复合纳米结构碳纤维材料；

处理废水时，为了提高O₃与电化学协同作用的效果，需要调整电流密度，电流密度的变化范围为5-200 mA·cm^-2，通过调整供电电压或改变电极板间的间距来调整电流密度；

在利用O₃与电化学协同氧化含油废水处理装置处理废水时，同时开启电化学电源和O₃供给开关，通过调节电极板上的电流密度，实现O₃与电化学的协同作用，在这种协同作用下的氧化处理的反应速率与单独的O₃氧化、单独的电化学氧化时相比，提高一个数量级。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明电极板示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明做出详细说明，但本发明不只限于给出的实施例：

实施例1

首先制作处理装置：用玻璃钢材料制成400×400×400mm方形的箱体1，在箱体1顶端分别设有进水口2、电源线进口3和泄压口4，箱体1底部设有卸料口9，箱体1的两侧分别设有出水口8，臭氧进气口10，在箱体1内通过支撑柱6上的螺母固定均等排列的电极板5，电极板5之间的间距为10mm，通过支撑柱6上的螺母调整，电极板5中的电源线为带有绝缘层的铜导线，通过电源线进口3与电化学电源11连接，电极板5中的电源线采用上下交错的方式分别接通电化学电源11的正极和负极，供给电极板5的电流为直流电流，在电极板5上排列有孔12，制作电极板5选择网孔为8×8 mm的碳纤维布，采用在塑料边框将碳纤维布固定，在箱体1内的底端固定有曝气装置7，用于O₃的曝气，箱体1、电极板5和支撑柱6均为电绝缘材料制成；

将含油废水的COD=450mg/L，程黄色混浊状废水由进水口2通过电极板5上排列孔12进入箱体1内，然后开启电化学电源11的电源开关，调整电流密度为5 mA·cm^-2，待电流稳定后，开启O₃曝气装置7开关，臭氧流量为80 mg/小时，经过30分钟处理后，关掉电化学装置11电源开关，切断O₃曝气装置7开关，通过废水出水口8进行取样检测，结果：处理后的水的COD=68 mg/L，COD的去除率达到85%，处理后的水变得澄清透明，达到了排放或回用的要求。

实施例2

首先制作处理装置：用玻璃钢材料制成Φ=500 mm，高为H=600 mm的圆柱形箱体1，在箱体1顶端分别设有进水口2、电源线进口3和泄压口4，箱体1底部设有卸料口9，箱体1的两侧分别设有出水口8，臭氧进气口10，在箱体1内通过支撑柱6上的螺母固定均等排列的电极板5，电极板5之间的间距为50mm，通过支撑柱6上的螺母调整，电极板5中的电源线为带有绝缘层的铜导线，通过电源线进口3与电化学电源11连接，电极板5中的电源线采用上下交错的方式接电化学电源11的正极和负极，供给电极板5的电流为直流电流，在电极板5上排列有孔12，制作电极板5选择网孔为6× 6mm的复合纳米结构的碳纤维布及塑料边框固定，在箱体1内的底端固定有曝气装置7，用于O₃的曝气，箱体1、电极板5和支撑柱6均为电绝缘材料制成；

将含油废水的COD=450mg/L，程黄色混浊状废水由进水口2通过电极板5上排列孔12进入箱体1内，然后开启电化学装置11的电源开关，调整电流密度为65mA·cm^-2，待电流稳定后，开启O₃曝气装置7开关，臭氧流量为100 mg/小时，经过30分钟处理后，关掉电化学装置11电源开关，切断O₃曝气装置7开关，通过废水出水口8进行取样检测，结果：处理后的水的COD=56 mg/L，COD的去除率达到88%，处理后的水变得澄清透明，达到了排放或者回用的要求。

实施例3

首先制作处理装置：用玻璃钢材料制成200×200×200mm方形的箱体1，在箱体1顶端分别设有进水口2、电源线进口3和泄压口4，箱体1底部设有卸料口9，箱体1的两侧分别设有出水口8，臭氧进气口10，在箱体1内通过支撑柱6上的螺母固定均等排列的电极板5，电极板5之间的间距为100mm，通过支撑柱6上的螺母调整，电极板5中的电源线为带有绝缘层的铜导线，通过电源线进口3与电化学电源11连接，电极板5中的电源线采用上下交错的方式接电化学电源11的正极和负极，供给电极板5的电流为直流电流，在电极板5上排列有孔12，制作电极板5选择实心的板材，在箱体1内的底端固定有曝气装置7，用于O₃的曝气，箱体1、电极板5和支撑柱6均为电绝缘材料制成；

将含油废水的COD=450mg/L，程黄色混浊状废水由进水口2通过电极板5上排列孔12进入箱体1内，然后开启电化学电源11的电源开关，调整电流密度为100mA·cm^-2，待电流稳定后，开启O₃曝气装置7开关，臭氧流量为110mg/小时，经过30分钟处理后，关掉电化学装置11电源开关，切断O₃曝气装置7开关，通过废水出水口8进行取样检测，结果：处理后的水的COD=49mg/L，COD的去除率达到89%，处理后的水变得澄清透明，达到了排放或回用的要求。

实施例4

首先制作处理装置：用玻璃钢材料制成Φ=400 mm，高为H=500 mm的圆柱形箱体1，在箱体1顶端分别设有进水口2、电源线进口3和泄压口4，箱体1底部设有卸料口9，箱体1的两侧分别设有出水口8，臭氧进气口10，在箱体1内通过支撑柱6上的螺母固定均等排列的电极板5，电极板5之间的间距为200mm，通过支撑柱6上的螺母调整，电极板5中的电源线为带有绝缘层的铜导线，通过电源线进口3与电化学电源11连接，电极板5中的电源线采用上下交错的方式接电化学电源11的正极和负极，供给电极板5的电流为脉冲电流，在电极板5上排列有孔12，制作电极板5为带孔洞的板材，在箱体1内的底端固定有曝气装置7，用于O₃的曝气，箱体1、电极板5和支撑柱6均为电绝缘材料制成；

将含油废水的COD=450mg/L，程黄色混浊状废水由进水口2通过电极板5上排列孔12进入箱体1内，然后开启电化学电源11的电源开关，调整电流密度为200 mA·cm^-2，待电流稳定后，开启O₃曝气装置7开关，臭氧流量为120mg/小时，经过30分钟处理后，关掉电化学装置11电源开关，切断O₃曝气装置7开关，通过废水出水口8进行取样检测，结果：处理后的水的COD=42mg/L，COD的去除率达到91%，处理后的水变得澄清透明，达到了排放或者回用的要求。

Claims

1.一种臭氧与电化学协同氧化含油废水的处理方法，其特征在于该方法中利用臭氧氧化，引入电化学氧化，让臭氧氧化和电化学氧化协同作用，进行废水处理，其中该方法中涉及处理装置是由箱体、进水口、电源线进口、泄压口、卸料口、出水口和臭氧进气口组成，具体操作按下列步骤进行：

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于步骤a中箱体（1）、电极板（5）和支撑柱（6）均为电绝缘材料制成。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于步骤a中电极板（5）之间的间距为5-300mm，通过支撑柱（6）上的螺母调整。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于步骤a中电极板（5）采用上下交错的方式分别接通电化学电源（11）的正极和负极，供给电极板（5）的电流为直流电流或脉冲电流。

5.如权利要求4所述的处理装置，其特征在于固定在电极板（5）中的电源线为带有绝缘层的铜导线，通过电源线进口（3）与电化学电源（11）连接。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于步骤a中电极板（5）为实心的板材或带孔洞的板材或网格状的材料。

7.如权利要求6所述的处理装置，其特征在于步骤a中制作电极板（5）选择碳纤维布或复合纳米结构的碳纤维布。

8.如权利要求1所述的方法，其特征在于步骤b中电流密度的变化范围为5-200mA·cm^-2。