有机废水多功能降解装置的设计及其应用

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1、有机废水多功能降解装置的设计及其应用摘要：指出了现有的有机废水降解技术存在技术单一、处理效果不好、原料成本高及操作条件要求高的问题，设计了一种集铁炭微电解与光Fenton技术单用、联用等多种操作模式的有机废水多功能降解装置，并利用该装置对高浓度的榨菜废水进行了降解应用，结果表明：该装置可根据废水的特点灵活选用不同操作方式实现有机废水的有效降解。关键词：多功能降解;装置;铁炭微电解;光Fenton技术；有机废水中图分类号：X703文献标识码：A文章编号：16749944(2017)80042041引言现代城市生活及工厂的生产过程中，会产生大量有机废水，

2、如焦化废水、制药废水、石油化工废水等，废水中COD浓度一般在2000mg/L以上，对环境水体污染大，且难处理［1〜3］。如何有效降低环境废水中的COD浓度，消除水体中的污染，成为社会关注的重大命题。笔者研宄了一种既能实现铁炭微电解与光Fenton技术单用，又能实现两者联用的有机废水的多功能降解装置和降解处理方法，来解决现有单独的铁炭微电解技术对污染物的处理速率较慢、对难降解有机污染物的处理效果不好且不能充分利用微电解产生的亚铁离子，以及单独的光Fenton技术原料成本高、操作条件要求也高的缺点［4］，提高废水降解效率和效果。并对铁炭微电解协同光Fen

3、ton技术降解有机榨菜废水效果进行了初步实验探宄，为应用该装置控制有机废水提供科学依据与技术支持。2工作原理与结构设计2.1降解技术原理2.1.1铁炭微电解技术铁炭微电解法是基于电化学中的原电池原理对废水进行处理，成本低，操作简便。电解材料一般采用铸铁屑和活性炭或焦炭，铸铁屑和其周围的炭粉形成原电池，铁与炭在水环境中产生电位差［5，6］。这实际上是内部和外部双重电解的过程，或称之为存在微观和宏观的原电池反应，反应式如下［7］。经微电解产生的新生态H活性较高，与有机废水中的污染物发生氧化还原反应，从而达到降解的效果。但该技术对污染物的处理速率较慢，对难

4、降解有机污染物的处理效果不好且不能充分利用微电解产生的亚铁离子。?极：Fe-2e-Fe2+阴极：2H++2e-2H02.1.2高级氧化技术(AOPs)AOPs技术是产生具有强氧化能力的氢氧自由基(?0H)，在高温高压、电、声、光、催化剂等反应条件下，使难降解的大分子有机物氧化为低毒或无毒的小分子物质的方法。能将可生化性差、相对分子质量大的物质直接矿化，提高污染物的可生化性，处理难降解有机物。AOPs技术中应用较多的是一种公认高效降解有机污染物的Fenton技术，其原理是通过Fe2+与H2O2的反应生成?OH，？OH具有强氧化性可实现对有机物的氧化降解

5、。Fenton技术中加入强光激发氧化的技术又称为光Fenton技术，利用光的作用增强体系产生?0H的浓度和速度，从而加快实现有机物的去除［8〜10］。反应机理如下［11］，该方法主要适用于酸性条件，由于药剂的使用，造成其原料成本高，操作条件要求高的缺点。Fe2++H2O2Fe3++OH-+?OHFe2++?OHFe3++OH-Fe3++H2O2Fe2++HO2?+H+HO2?+H2O2O2+H2O+?OHRH+?OHR?+Fe2+R?+Fe3+R++Fe2+R7+O2ROO+C02+H20o2.2实验装置设计本实验装置如图1所示，图中箭头表示流体流动

6、方向。装置包括废水存放池及放出废水的控制开关K1，铁炭微电解箱，铁炭微电解箱下端安装有废水输送泵B1,以控制废水及回流废水向铁炭微电解箱的输送，铁炭微电解箱的空气进气管上安装有空气流量计和空气泵B2,铁炭微电解箱的上下端连接水位平衡管的两端，铁炭微电解箱上有上侧和下侧两个出水管，上侧出水管上安装有出水控制开关K2,下侧出水管上安装有出水泵B3,经过开关控制后的上侧和下侧出水管汇集为单一出水管，单一出水管通过管道连接pH调节箱、过氧化氢加注箱、FeSO4?7H2◦加注箱，并设置相应控制开关K3、K4、K5、K6，其中K3用于控制铁炭微电解箱废水的pH值

7、，K4用于控制铁炭微电解箱出水的pH值，单一出水管一部分围绕光Fenton反应器的光源设置，光源发出的光线能够照射到出水管内，（光）Fenton反应器上设置有控制开关K7,经过（光）Fenton反应器的出水管分别通过管道连接后处理装置和铁炭微电解箱，后处理装置前的出水管设有控制开关K8,循环废水的管道上设置有控制开关K9。控制开关K1〜K9及泵B1〜B3均连接自动控制器控制面板。光Fenton反应器包括一个整体竖向设置且两端封闭的圆筒形的壳体，壳体内腔体积和铁炭微电解箱内腔体积匹配，反应器的光源上端固定在壳体上端中间位置且下端竖向延伸至壳体内腔靠近底

8、部位置，壳体下端和单一出水管道前端连通，壳体上端连接出水管。3操作模式本装置将铁炭微电解与（光）Fenton