电化学联合活性炭原位处理高盐废水中有机物的方法及装置与流程

本发明涉及环境保护、水处理领域，具体涉及一种电化学联合活性炭原位处理高盐废水中有机物的方法。

背景技术：

高盐废水是因其具有高盐度以及高有机浓度，一直是工业废水处理领域的一大难点，在高盐环境下去除有机物一直是研究热点。活性炭作为一种优质的吸附材料，吸附能力强，常用于去除水体中各类污染物。活性炭应用于高盐废水中有机物的去除时，不受进水浓度波动的限制，在高盐度情况下也可以有效去除有机污染物。专利cn105060570a利用活性炭吸附设备进行污水处理，经吸附处理后，使得化工园区废水cod降低至可排放标准。同样，活性炭吸附处理也有一定的弊端，目前的活性炭在水处理领域多为一次性使用，吸附饱和的活性炭需要谨慎处理，否则易造成二次污染。因此需要开发与活性炭吸附相结合的联合技术，在吸附的同时对活性炭不停进行再生，达到连续循环处理的目的，对于高盐废水中有机物的去除有着重要的现实意义。

活性炭再生方法主要有热再生法，化学再生法，电化学再生法等。专利cn110394168a采用热再生法对废弃活性炭进行了再生处理，在300-700℃下进行再生，800-850℃下进行活化，达到了90％以上的再生率。专利cn109107551a利用离子液体bmimc1水溶液再生活性炭，通过浸泡加热淋洗烘干等工序以实现活性炭的再生。这些方法虽然效果显著但同时也存在着一些弊端，高温高压等条件，化学试剂的使用以及一系列复杂的工序会导致操作条件繁琐，活性炭损失率高，经济成本高、易造成二次污染等问题。

电化学再生活性炭被认为是一项有潜力的再生技术，其再生时间短，活性炭再生后的结构保存完整，再生效率高，且电化学再生活性炭可直接对活性炭吸附的有机物进行降解，极大地减弱对环境的破坏度，相较于其他再生方法，电化学再生对环境的污染性小。专利cn107055670a采用电化学再生工艺再生活性炭，通过设置多个吸附装置，及时取出吸附饱和的活性炭进行电化学再生，达到了一个不错的效果。同样，由于吸附装置以及再生装置的分离，使得工艺变得繁琐，所需装置也更复杂。因此，将活性炭吸附与电化学再生技术更好的结合起来，并进一步进行参数优化，以较低的能耗达到较高的去除率，是电化学联合活性炭原位处理高盐废水中有机物的技术关键。

技术实现要素：

为了解决现有技术问题，本发明的目的在于克服已有技术存在的不足，提供一种电化学联合活性炭原位处理高盐废水中有机物的方法及装置，采用电化学再生技术联合活性炭吸附，对高盐废水中的有机物进行去除，在一定的电场条件下，在较低的水力停留时间内，利用活性炭的高吸附性能以及电化学氧化作用下，有效的去除有机污染物，降低高盐废水的cod。

为达到上述发明创造目的，本发明采用如下分构思：

本发明的原理是高盐废水在进水蠕动泵的作用下进入反应器中，颗粒、胶体以及有机污染物被活性炭颗粒有效过滤吸附截留，在直流稳压电源的外加电场作用下，活性炭颗粒产生极化，形成三维电极，在石墨电极板以及活性炭颗粒电极界面原位产生各类强氧化性的氧化剂，对水中各类有机污染物进行氧化降解。最后经由出水蠕动泵送入蓄水池。

根据上述发明构思，本发明采用如下技术方案：

一种电化学联合活性炭原位处理高盐废水中有机物的方法，由反应器、直流稳压电源、石墨电极板、隔板、进出水蠕动泵组成电化学联合活性炭原位处理高盐废水中有机物装置，所述石墨电极板以及隔板置于反应器之中，活性炭颗粒置于隔板上；直流稳压电源通过导线与活性炭颗粒两侧的石墨电极板相连；反应器底部通过进水蠕动泵连接进水管，活性炭颗粒顶部通过出水蠕动泵连接出水管，出水管通入蓄水池；在连续流模式中，高盐废水在进水蠕动泵的作用下进入反应器中，颗粒、胶体以及有机污染物被活性炭颗粒有效过滤吸附截留，在直流稳压电源的外加电场作用下，活性炭颗粒产生极化，形成三维电极，在石墨电极板以及活性炭颗粒电极界面原位产生强氧化性的氧化剂，进行电化学氧化的反应，对水中各类有机污染物进行氧化降解，最终经由出水蠕动泵送至蓄水池，完成电化学联合活性炭原位处理高盐废水中有机物过程。

作为本发明优选的技术方案，直流稳压电源作为电源系统，为电化学氧化的反应过程提供外加电场，外加直流电压范围为10-15v。

作为本发明优选的技术方案，石墨电极板置于活性炭颗粒两侧提供外加电场，石墨电极板具有较高的导电性，活性炭颗粒为有机物提供了吸附位点，活性炭的极高比表面积，同时活性炭颗粒在电场之中产生极化，形成三维电极，大大提高了有机污染物的降解效率。

作为本发明优选的技术方案，高盐废水在反应器内的水力停留时间为1-4h。

作为本发明优选的技术方案，石墨电极板极板间距比小于80mm。

作为本发明优选的技术方案，采用石墨电极板，极板尺寸为2mm×120mm×120mm，有效面积100mm×100mm，阳阳极板面积比为1：1，极板间距为80mm。

作为本发明优选的技术方案，隔板孔径不小于2mm。

一种水处理装置，由反应器、直流稳压电源、石墨电极板、隔板、进出水蠕动泵组成电化学联合活性炭原位处理高盐废水中有机物装置，采用本发明电化学联合活性炭原位处理高盐废水中有机物的方法，对所述水处理装置进行水处理过程操作。

本发明采用电化学再生的方法，在连续通入高盐废水的状态下进行活性炭吸附-再生-吸附过程，达到水处理的动态平衡，在不影响工作状态的前提下尽可能提高有机物的去除率。采用石墨为电极材料，活性炭颗粒作为吸附质，在连续通入高盐废水的情况下，活性炭颗粒能有效吸附水体中有机污染物，直流稳压电源施加的外加电场能在电极及活性炭上原位生成强氧化剂，将有机污染物降解为co2、h2o或其他小分子物质，电化学再生大大延长了活性炭的使用寿命，同时活性炭作为三维电极可以有效提高电化学氧化的效率，使得有机物的降解更为高效，利用高盐废水本身具有较高的离子强度，直接作为电解液，无其他化学试剂的添加。相较于其他方法，操作简单，反应条件温和，装置可调节性高。无外加试剂，既能节约成本，同时也降低了二次污染。

本发明与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点：

1.本发明将电化学再生技术和活性炭吸附技术联合，活性炭颗粒可以有效截留吸附颗粒胶体以及有机物污染物,直流稳压电源施加的外加电场可在电极及活性炭上原位生成强氧化剂，将有机污染物降解为co2、h2o或其他小分子物质，电化学再生大大延长了活性炭的使用寿命，同时活性炭作为三维电极可以有效提高电化学氧化的效率，使得有机物的降解更为高效，形成吸附-再生-吸附，循环处理模式；

2.本发明方法无外加试剂，降低了二次污染；

3.本发明方法简单易行，成本低，适合推广使用。

附图说明

图1为电化学联合活性炭原位处理高盐废水中有机物的装置原理结构示意图。图中标号：1为反应器，2为直流稳压电源，3为石墨电极板，4为隔板，5为进出水蠕动泵，6为出出水蠕动泵。

具体实施方式

以下结合具体的实施例子对上述方案做进一步说明，本发明的优选实施例详述如下：

实施例一：

在本实施例中，参见图1，一种电化学联合活性炭原位处理高盐废水中有机物的方法，由反应器1、直流稳压电源2、石墨电极板3、隔板4、进出水蠕动泵5组成电化学联合活性炭原位处理高盐废水中有机物装置，所述石墨电极板3以及隔板4置于反应器1之中，活性炭颗粒置于隔板4上；直流稳压电源2通过导线与活性炭颗粒两侧的石墨电极板3相连；反应器1底部通过进水蠕动泵5连接进水管，活性炭颗粒顶部通过出水蠕动泵6连接出水管，出水管通入蓄水池；在连续流模式中，高盐废水在进水蠕动泵5的作用下进入反应器1中，颗粒、胶体以及有机污染物被活性炭颗粒有效过滤吸附截留，在直流稳压电源2的外加电场作用下，活性炭颗粒产生极化，形成三维电极，在石墨电极板3以及活性炭颗粒电极界面原位产生强氧化性的氧化剂，进行电化学氧化的反应，对水中各类有机污染物进行氧化降解，最终经由出水蠕动泵6送至蓄水池，完成电化学联合活性炭原位处理高盐废水中有机物过程。

在本实施例中，采用石墨电极板，极板尺寸为2mm×120mm×120mm，有效面积100mm×100mm，石墨电极板3的阳阳极板面积比为1：1，极板间距为80mm，石墨电极板3置于活性炭颗粒两侧提供外加电场，活性炭颗粒为有机物提供了吸附位点，同时活性炭颗粒在电场之中产生极化，形成三维电极。隔板4的孔径为2mm。

利用本实施例装置系统处理高盐废水，进水cod浓度为1028.80mg/l，进水初始ph为7.12，外加电压12v，水力停留时间为4h，经过处理后，cod浓度降为462.96mg/l，去除率达到55％。

本实施例采用电化学再生的方法，在连续通入高盐废水的状态下进行活性炭吸附-再生-吸附过程，达到水处理的动态平衡，在不影响工作状态的前提下尽可能提高有机物的去除率。采用石墨为电极材料，活性炭颗粒作为吸附质，在连续通入高盐废水的情况下，活性炭颗粒能有效吸附水体中有机污染物，直流稳压电源施加的外加电场能在电极及活性炭上原位生成强氧化剂，将有机污染物降解为co2、h2o或其他小分子物质，电化学再生大大延长了活性炭的使用寿命，同时活性炭作为三维电极可以有效提高电化学氧化的效率，使得有机物的降解更为高效，利用高盐废水本身具有较高的离子强度，直接作为电解液，无其他化学试剂的添加。相较于其他方法，本实施例方法操作简单，反应条件温和，装置可调节性高。无外加试剂，既能节约成本，同时也降低了二次污染。

实施例二：

本实施例与实施例一基本相同，特别之处在于：

在本实施例中，电化学联合活性炭原位处理高盐废水中有机物的方法，极板间距、高盐废水在反应器中的水力停留时间、电化学氧化的反应过程提供外加电场的外加直流电压、反应器中的水体通量可调。本实施例方法在直流稳压电源的外加电场下，原位生成oh·，cl·具有较强氧化性的氧化剂，在连续处理模式下，通过进水蠕动泵持续送水，颗粒物、胶体以及各类有机污染物被活性炭过滤或吸附，同时在外加电源作用下，难降解有机物经电化学氧化降解。活性炭的极高比表面积，为水中有机污染物提供了大量吸附位点，同时活性炭颗粒在电场之中产生极化，形成三维电极，大大提高了有机污染物的降解效率。

上面对本发明实施例结合附图进行了说明，但本发明不限于上述实施例，还可以根据本发明的发明创造的目的做出多种变化，凡依据本发明技术方案的精神实质和原理下做的改变、修饰、替代、组合或简化，均应为等效的置换方式，只要符合本发明的发明目的，只要不背离本发明的技术原理和发明构思，都属于本发明的保护范围。