高鹽含聚廢水的光電催化/芬頓耦合處理系統(tǒng)及處理方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及高鹽含聚廢水處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高鹽含聚廢水的光電催化 /芬頓耦合處理系統(tǒng)及其深度處理方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 聚合物驅(qū)采油技術(shù)作為原油增產(chǎn)的主要技術(shù)之一，已在國內(nèi)油田得到應(yīng)用，但其 產(chǎn)生的含聚污水COD來源廣、成分復(fù)雜，水中含苯酚、環(huán)烷烴、多環(huán)芳烴等不易被微生物降 解的原油組分，且原油開采、油水分離，以及污水處理過程中添加的多種藥劑（包括破乳 劑、消泡劑、緩蝕劑、阻垢劑等等）會部分殘留在污水中，處理難度極大。目前，國內(nèi)外油田 含聚污水處理普遍采用"物化+生化"組合工藝，而污水因含大量聚合物及鹽類，油水分離 困難且可生化性差，出水難以滿足排放要求，因此需開發(fā)含聚污水專有處理技術(shù)及設(shè)備。
[0003] 長期以來，光催化技術(shù)的處理效率始終難以達到實際應(yīng)用的水平，主要原因就在 于光生電子和空穴的復(fù)合率高，抑制了兩者同溶液中被處理物質(zhì)的反應(yīng)。光電催化技術(shù)因 解決了光催化技術(shù)光生電子和空穴的復(fù)合率高而催化效率低的難題，具有很好的應(yīng)用和推 廣價值。目前，光電催化大致分為兩類：一類是光催化電芬頓工藝（光電芬頓）；另一類是 基于Ti02非均相光催化基礎(chǔ)上的電助光催化（光電催化），后者研宄較多。
[0004] 電助光催化，是通過外加電場促進光生電子與空穴的分離：Ti02+hv-h++e、 h++0H_- ?OH，h++H20 - ? 0H+H+，從而提高光催化技術(shù)的處理效率。一類是基于Ti02光陽 極的光電催化作用，1102負載電極作為陽極兼光催化劑，其缺陷是催化劑與污染物接觸面 積有限。另一類是基于負載型Ti02顆粒催化劑的光電催化作用，催化劑的均勻投放并保證 紫外光的有效照射是該類反應(yīng)器高效運行的關(guān)鍵。
[0005] 光催化電芬頓通過在電芬頓體系中引入紫外光，促進H202的光分解與Fe3+的光還 原：02+2H.+2e--H202,Fe_2e-Fe2.，F(xiàn)e2++H202-Fe3++0H> ?OH，F(xiàn)e(0H)2++hv-Fe2++ ? 0H， Fe3++e-Fe2+，H202+hv- 2 ( ?OH)，從而提尚電芬頓體系處理效率。
[0006] 電催化通過陽極直接氧化和間接氧化降解有機物，直接氧化通過電子轉(zhuǎn)移，間接 氧化通過電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生氧化還原劑來降解有機物：
[0007] M0x+H20 一MOx( ?OH) +H++e、R+MOx( ?OH)z一C02+zH++ze>M0x〇

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種高鹽含聚廢水的處 理系統(tǒng)及深度處理方法。
[0009] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種高鹽含聚廢水的光電催化/芬頓耦合處 理系統(tǒng)，其中所述處理系統(tǒng)包括串聯(lián)連接的電解裝置和光電催化/芬頓反應(yīng)裝置；
[0010] 所述電解裝置的中部兩側(cè)壁與相鄰陽極板之間均設(shè)置有進水管，上部的油泥流出 管與污泥濃縮池或螺旋固液分離機系統(tǒng)相連，下部的出水管與所述光電催化/芬頓反應(yīng)裝 置相連，從而在電場作用下將高鹽含聚廢水迅速破乳，破乳后得到油泥在氣體副產(chǎn)物作用 下與水分尚；
[0011] 所述光電催化/芬頓反應(yīng)裝置主要包括陰極板、陽極板、紫外光源、石英套管、光 電催化劑、進水管、曝氣裝置、出水管和反應(yīng)裝置外殼，其中反應(yīng)裝置內(nèi)交替設(shè)置有若干相 互平行的陰極板、陽極板，所述陰極板、陽極板之間均設(shè)置有光電催化劑，所述光電催化劑 由網(wǎng)狀電催化劑和固定在所述網(wǎng)狀電催化劑網(wǎng)內(nèi)的光催化劑顆粒組成，優(yōu)選呈長方體形； 所述陰極板或陽極板與光電催化劑之間設(shè)置有若干紫外光源，每個紫外光源外均套有石英 套管；反應(yīng)裝置底部設(shè)置有進水管，進水管上方密布出水小孔，水自下向上流入反應(yīng)器；反 應(yīng)裝置上部設(shè)置有出水管，所述出水管與清水池相連；
[0012] 其中光電催化/芬頓反應(yīng)裝置的陽極板采用鈦基形穩(wěn)陽極板，表面負載鉑、釘、 鈀、銥、釕、銻、錫中的一種或多種，陰極板采用空氣擴散電極，優(yōu)選為活性炭纖維或多孔石 墨，陰極板底部兩側(cè)布設(shè)有曝氣裝置，所述的光催化劑顆粒呈蜂窩多孔狀，以硅藻土、A1203、 二氧化硅中的一種或多種為載體，表面負載Ti02、ZnO、Sn02、Zr02、CdS中的一種或幾種活性 組分，摻雜鐵、釕、銠、鈀、鋨、銥、鉑中的一種或多種；所述電催化劑以網(wǎng)狀Pb02、Ru02、Sn02、 Sb203或Fe203為基材，表面負載鐵、釕、銠、鈀、鋨、銥、鉑中的一種或多種。
[0013] 本發(fā)明還提供了一種高鹽含聚廢水的深度處理方法，該方法包括如下步驟：
[0014] 1)將高鹽含聚廢水送入電解裝置進行預(yù)處理，停留時間5-15min，在電場作用下 高鹽含聚廢水迅速破乳，且油泥在氣體副產(chǎn)物作用下與水分離；
[0015] 2)經(jīng)步驟1)分離得到的下清液進入光電催化/芬頓反應(yīng)裝置，剩余污染物進行充 分降解，出水流入清水池回用或排放；
[0016] 3)經(jīng)步驟1)分離得到的油泥進入污泥濃縮池或螺旋固液分離機系統(tǒng)脫水后進行 無害化或資源化處置。
[0017] 本發(fā)明涉及的一種新型光電催化/芬頓耦合處理系統(tǒng)，與傳統(tǒng)處理裝置相比，具 有以下特點：
[0018] 1、在光電催化/芬頓反應(yīng)裝置前設(shè)置電解裝置，當高鹽含聚廢水先經(jīng)過電解裝 置，從而使廢水在電場作用下迅速破乳，將油泥分離出去，從而有效避免了對光電催化/芬 頓反應(yīng)裝置中催化劑及紫外燈的污染；
[0019] 2、光電芬頓反應(yīng)裝置中引入光電催化反應(yīng)體系，在利用光電催化、陽極氧化降解 有機物的同時，也使陰極對污染物進行同步降解，進一步提高了光電催化反應(yīng)的效率，降低 了水處理能耗；
[0020] 3、光電催化劑為組合體系，光催化劑顆粒固定于以Pb02、Ru02、Sn02、Sb203、Fe203等 為活性組分的網(wǎng)狀電催化劑內(nèi)，與電極板平行設(shè)置在反應(yīng)器內(nèi)。一方面保證了紫外光能有 效照射到催化劑的表面，避免了填充床反應(yīng)裝置只有燈管周圍一周的催化劑表面有紫外輻 射照射，大面積的催化劑因無輻射照射或輻射光強不足而無法進行催化反應(yīng)；另一方面催 化劑整體形狀規(guī)則，與極板、光源保持一定間距均勻布設(shè)于反應(yīng)裝置內(nèi)，易于極板清洗且解 決了填充床反應(yīng)裝置催化劑布置不均及易被堵塞的問題；
[0021] 4、催化劑活性組分Fe負載到載體上，形成非均相催化體系，反應(yīng)條件溫和，無需 調(diào)節(jié)pH，反應(yīng)過程中只需釋放少量Fe2+，光電作用下即可形成了Fe3+與Fe2+的循環(huán)體系，大 大減少甚至不產(chǎn)生污泥；
[0022] 5、02在陰極電還原產(chǎn)生H202，繼而在Fe2+及UV作用下快速分解產(chǎn)生? 0H，大大減 少了副產(chǎn)物4的產(chǎn)生。
[0023] 本發(fā)明涉及的一種高鹽含聚廢水的深度處理方法，與傳統(tǒng)方法相比，本發(fā)明方法 將光電催化/芬頓反應(yīng)裝置將光電芬頓體系引入傳統(tǒng)光電催化體系，使Ti02光電催化反應(yīng) 與光電芬頓反應(yīng)結(jié)合起來，提高光電一體化裝置的催化效率；與電解預(yù)處理工藝組合，電解 可實現(xiàn)廢水快速破乳，有效防止了后續(xù)反應(yīng)器的光源及催化劑污染；本發(fā)明方法不受鹽類、 pH、COD波動沖擊，能對高鹽含聚廢水進行深度處理，實現(xiàn)廢水達標排放或回用。
[0024] 說明書附圖
[0025] 圖1是本發(fā)明高鹽含聚廢水的深度處理方法的工藝流程圖；
[0026] 圖2是圖1中電解裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027] 圖3是圖1中光電催化/芬頓反應(yīng)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028] 其中1為電解裝置；2為污泥濃縮池或螺旋固液分離機系統(tǒng)；3為光電催化/芬頓 反應(yīng)裝置；4為清水池；11為電解裝置進水管；12為電解裝置陰極板；13為電解裝置陽極 板；14為電解裝置外殼；15為電解裝置出水管；16為油泥流出管；31為光電催化/芬頓耦 合裝置陰極板；32為光電催化/芬頓耦合裝置陽極板；33為紫外光源；34為石英套管；35 為光電催化劑；36為進水管；37為曝氣裝置；38為出水管；39為反應(yīng)裝置外殼。
【具體實施方式】
[0029] 下面結(jié)合具體實施例和說明書附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案作進一步描述。
[0030]圖1為本發(fā)明一種高鹽含聚廢水的深度處理方法的工藝流程圖。從圖1可以看出， 本發(fā)明高鹽含聚廢水的深度處理方法，主要涉及電解裝置1及光電芬頓氧化反應(yīng)裝置3,具 體工藝流程包括以下步驟：
[0031] 1)將高鹽含聚廢水（特別是經(jīng)生化等方法前期處理過的高鹽含聚廢水）進入電解 裝置1停留時間5-15min，使廢水在電場作用下迅