一種電化學(xué)氧化裝置的制造方法
【專利說明】一種電化學(xué)氧化裝置
[0001]本本發(fā)明是發(fā)明專利“一種電化學(xué)氧化裝置”的分案申請，原申請的發(fā)明名稱為:“一種電化學(xué)氧化裝置”，申請?zhí)枮?“201310329678.Χ，，，申請日為:“2013年8月I日”。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及一種電化學(xué)氧化裝置，屬于焦化廢水污染控制領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0003]焦化廢水主要來自煉焦、煤氣凈化及化工產(chǎn)品的精制等過程，產(chǎn)生大量以含酚類化合物為主的高濃度有機(jī)廢水，水質(zhì)成分復(fù)雜，隨原煤和煉焦工藝的不同而變化，含有許多難以生物降解的芳香族有機(jī)物、雜環(huán)及多環(huán)化合物，是一種較難處理的工業(yè)廢水。
[0004]現(xiàn)有的焦化廢水處理方法主要可分為物理化學(xué)方法和生物化學(xué)方法，生物化學(xué)法因其處理成本低，是迄今為止焦化廢水處理最有效、也是應(yīng)用最廣的方法，目前國內(nèi)多采用優(yōu)化的活性污泥法對焦化廢水進(jìn)行處理，處理后出水含酚、氰兩項指標(biāo)，可達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)的要求，但COD和氨氮濃度仍然較高，對環(huán)境有較大危害，高級氧化技術(shù)正是由于處理這類高濃度難降解污染物的需要而發(fā)展起來的新興處理技術(shù)，這類技術(shù)是通過運用電、光、輻照及催化劑生成具有極強氧化能力的自由基將水體中的大分子難降解有機(jī)物氧化降解成低毒或無毒的小分子物質(zhì)，甚至直接降解成為二氧化碳、水和無機(jī)離子等無害成分，但一般能耗較大，且處理成本較高。
[0005]Α/Ο、Α2/0和其他組合工藝的實施，需要配套的裝置，而焦化廢水處理裝置中，核心單元為反應(yīng)器，常用反應(yīng)器有序批式活性污泥法反應(yīng)器(SBR)、固體床反應(yīng)器和好氧流化床反應(yīng)器等，但將上述反應(yīng)器直接作為Α2/0工藝配套處理裝置中的厭氧、缺氧反應(yīng)器時，需要進(jìn)水中氨氮濃度低于250mg/L才能使出水中氨氮濃度低于15mg/L，實現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放，因此，待處理廢水進(jìn)入反應(yīng)器前必須進(jìn)行大量稀釋，系統(tǒng)才能穩(wěn)定運行，這導(dǎo)致系統(tǒng)處理量增大，處理成本增加。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種電化學(xué)氧化裝置，該裝置包括殼體1、進(jìn)水口 2、液體分布器4、陽極床5、陰極床6、微電解填料層7、出水口 8、電源9、填料卸口 1、填料壓板13、溢流堰15，進(jìn)水口 2設(shè)置在殼體I的下部，液體分布器4設(shè)置在進(jìn)水口處，在液體分布器4上方設(shè)置4層以上的陽極床5，陽極床5上方設(shè)置4層以上的陰極床6，陽極床5或陰極床6設(shè)于填料壓板13之上，微電解填料層7填充在陽極床或陰極床與填料壓板13之間，溢流堰15設(shè)置在殼體I上，溢流堰15設(shè)置在殼體I內(nèi)壁上，出水口 8設(shè)置在殼體I上，垂直方向上高于溢流堰15底部，低于溢流堰15堰口最低點，水經(jīng)溢流堰15流到出水口 8處，陰極床和陽極床分別用導(dǎo)線串連在一起，電源分別與串聯(lián)后的陰極床6和陽極床5連接，填料卸口 10設(shè)置在殼體上，進(jìn)水口處設(shè)有流量計。
[0007]本發(fā)明所述的殼體I為圓柱體，反應(yīng)器塔的直徑為1600mm以上，高徑比為3:1?5:1 ο
[0008]本發(fā)明所述的液體分布器4為排管式噴淋器，液體分布器4設(shè)置在入水口處，其中噴孔的孔徑為3~5mm，孔數(shù)為100~200個/m2，液體分布器4可保證液體在塔截面上分布均勻。
[0009]本發(fā)明所述的微電解填料層7由螺旋長條狀碳鋼肩組成，其中碳鋼肩的公稱直徑為38~76mm，長度范圍為60~120mm，微電解填料和電極材料根據(jù)實際消耗情況進(jìn)行不定期補充，檢修周期為3~6個月，以保證反應(yīng)器有效運行，達(dá)到理想的處理效果。
[0010]本發(fā)明所述的陽極床5包括填料支撐板、篩網(wǎng)、陽極材料17，在陽極材料的上面放置填料支撐板，填料支撐板上放置篩網(wǎng)，陽極床間的間距為200~400mm，其中陽極材料為表面具有1102或SnO 2金屬氧化物涂層的網(wǎng)狀鈦基體。
[0011]Ti/Ti02陽極材料的制備方法，具體步驟如下:
①按蒸餾水與HF的體積比為1:2~1:6的比例在磁力攪拌器作用下往蒸餾水中邊攪拌邊加入HF得到HF溶液，然后按蒸餾水與鈦酸四丁酯的體積比為6:1~10:1的比例在HF溶液中加入鈦酸四丁酯，攪拌至鈦酸四丁酯完全溶解，隨后將溶液移至反應(yīng)釜中，將反應(yīng)釜置于150~180°C烘箱中保溫23~25h，將溶液冷卻、沉淀、離心分離后，用蒸餾水洗滌沉淀至上層液體澄清，在80~100°C下將沉淀干燥至恒重，然后在350~400°C下焙燒2~3h后得到T12產(chǎn)物，將所得T12完全溶于無水乙醇中，即得所需溶膠；
②將步驟①中制備得到的溶膠涂在經(jīng)打磨、堿洗、酸洗三步處理后的網(wǎng)狀鈦基體表面，其中鈦基體網(wǎng)孔孔徑為6~12mm，厚度為3.5-4.5mm，然后在90~105°C下烘干15~25min使溶膠變成凝膠，反復(fù)將溶膠涂在網(wǎng)狀鈦基體表面然后進(jìn)行烘干，此過程重復(fù)進(jìn)行5~8次后，在600~650°C下熱處理150~180min，然后自然冷卻至室溫，用蒸餾水洗滌3~5次，即可得到Ti/SnO2陽極材料。
[0012]Ti/Sn02陽極材料的制備方法，具體步驟如下:
①用無水乙醇配制SnCl4和SbCl3溶液，溶液中SnCl 4的濃度0.2-0.4mol/L，SbCl 3的濃度0.01-0.02mol/L，然后在溶液中加入濃度為0.25-0.5mol/L的氨水，加至溶液中沉淀不再增加為止，過濾，濾渣洗滌3~5次，然后在50~70°C下在濾渣中滴加分析純草酸至其完全溶解后，按每IL溶液中加入3.5-5.5mL聚乙二醇的比例在溶液中加入聚乙二醇制成溶膠；
或者，將用無水乙醇配制的SnCldP SbCl 3溶液分別置于密閉容器中，溶液中SnCl 4的濃度0.2-0.4mol/L, SbCl3的濃度0.01-0.02mol/L,然后將溶液在60~80°C條件下攪拌干燥至出現(xiàn)白色粉末，將兩種粉末按質(zhì)量比未1:0.8-1:1.2的比例混合后，再以180~220 mg/L的比例將混合粉末溶于無水乙醇中，然后加入乙酸乙酯和蒸餾水制成溶膠備用，其中無水乙醇與乙酸乙酯和蒸餾水之比為1:1:0.2-1:1:0.6 ；
②將步驟①中制備得到的溶膠涂在經(jīng)打磨、堿洗、酸洗三步處理后的網(wǎng)狀鈦基體表面，其中鈦基體網(wǎng)孔孔徑為6~12mm，厚度為3.5-4.5mm，然后在90~105°C下烘干15~25min使溶膠變成凝膠，反復(fù)將溶膠涂在網(wǎng)狀鈦基體表面然后進(jìn)行烘干，此過程重復(fù)進(jìn)行5~8次后，在600~650°C下熱處理150~180min，然后自然冷卻至室溫，用蒸餾水洗滌3~5次，即可得到Ti/SnO2陽極材料。
[0013]本發(fā)明所述的陰極床6包括填料支撐板、篩網(wǎng)、陰極材料16，在陰極材料的上面放置填料支撐板，填料支撐板上放置篩網(wǎng)，陰極床間的間距為200~400mm，其中陰極材料的制備方法如下:
將酚醛樹脂纖維、瀝青纖維和聚丙烯腈纖維中的一種在常溫下用質(zhì)量百分比濃度為20%~40%的ZnCl2、H3P04、K0H、硫酸鹽中的一種溶液浸漬處理80~100min后，用蒸餾水洗滌纖維至pH為6.8-7.2，置于室溫下晾干，隨后在700°C ~1000°C條件下，采用H20/C02為活化劑，充惰性氣體的保護(hù)下，烘焙20~30min進(jìn)行炭化和物理活化，自然冷卻至室溫后編織為網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的氈、布或者紙中的一種，即得到活性炭纖維陰極材料。
[0014]本發(fā)明所述的填料支撐板為市售的分塊式氣體噴射支承板、柵格式支承板、升氣管式支承板三種中的一種，支撐板使得布水更加均勻，有效防止溝流和壁流現(xiàn)象發(fā)生，支承板的厚度為3~5mm，圓孔/方孔孔徑范圍為10~15mm，填料壓板為市售的絲網(wǎng)壓板，網(wǎng)孔的孔徑范圍為15~28mm，篩網(wǎng)米用市售的不鎊鋼乳花網(wǎng)，網(wǎng)孔范圍為4~12目。
[0015]本發(fā)明所述的電化學(xué)氧化的裝置在處理焦化廢水中的應(yīng)用，步驟如下:在常溫常壓下，按150~200g/L的添加量在待處理焦化廢水中添加NaCl或Na2SO4，然后將焦化廢水以100~120m3/d的流量輸入反應(yīng)器，水流方式為上流式，外加電壓為1.0-15V,電流密度為50~300A/m2，廢水與填料的總接觸時間為1.5-2.5h，微電解填料與焦化廢水的質(zhì)量比為0.5:1?1.0:1ο
[0016]本發(fā)明中出水口位置高于填料，使得電化學(xué)填料不會由于暴露于空氣中而板結(jié)。
[0017]本發(fā)明中陽極床和陰極床固定于殼體上，各層可拆卸，還可根據(jù)不同要求調(diào)節(jié)陽極和陰極極板的間距。
[0018]本發(fā)明中填料卸口 10的結(jié)構(gòu)與人孔相似，直徑為450mm以上，按方便卸料的原則在殼體的任意位置上設(shè)置填料卸口，填料卸口內(nèi)設(shè)置擋板。
[0019]溢流堰15選用齒形堰，能有效抑制由于溢流不穩(wěn)定而造成液層分布不均勻的現(xiàn)象，從而提高裝置處理效率。
[0020]通過電化學(xué)氧化的裝置在處理焦化廢水，焦化廢水中的酚類、苯類、含氮雜環(huán)、苯腈、苯并雜環(huán)類、多環(huán)芳烴等多種有機(jī)污染物以及NH3-N等無機(jī)物被有效降解，該裝置可與常規(guī)生化處理法聯(lián)用，作為前處理時可提高廢水的B0D/C0D值0.1-0.3，即提高其可生化性，作為深度處理時可大幅度降低廢水的色度(60%-90%)、C0D& (55%-80%)，使出水達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》GB 8979-1996的一級標(biāo)準(zhǔn)。
[0021]通過電化學(xué)氧化的裝置在處理焦化廢水的機(jī)理主要包括:陽極氧化作用、電吸附作用和微電解作用，二氧化錫陽極表面產(chǎn)生的吸附態(tài).0H，將有機(jī)污染物氧化降解為二氧化碳、水和無機(jī)離子等無害成分(.0H+有機(jī)污染物一C02+H20+無機(jī)離子)，微電解過程主要基于電化學(xué)中的電池反應(yīng)，涉及到氧化還原、電富集、物理吸附和絮凝沉降等多種作用，反應(yīng)過程生成的產(chǎn)物具有強氧化還原性，使常態(tài)下難以進(jìn)行的反應(yīng)得以實現(xiàn)，不但可以去除部分難降解物質(zhì)，大幅度降低色度，還可以改變部分有機(jī)物形態(tài)和結(jié)構(gòu)，提高廢水的可生化性。
[0022]本發(fā)明的有益效果如下:
(I)本發(fā)明提供的裝置能強化電化學(xué)降解效果，陽極氧化和填料微電解均能夠有效去除焦化廢水中C0D，對含有偶氮、碳雙鍵、硝基、鹵代基結(jié)構(gòu)的難降解有機(jī)物質(zhì)等都有很好的降解效果，針對有機(jī)物濃度大、高毒性、高色度、難生化降解廢水的處理，B0D/C0D值可提高0.1-0.3，即提高廢水的可生化性，廢水中COD去除率為55~80%左右，色度去除率為60?90% ；
(2)本發(fā)明提供的裝置反應(yīng)條件溫和，操作簡便，反應(yīng)條件為常