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电催化氧化——高盐有机废水处理的理想工艺

             来源:杭州奥特新环保科技有限公司 阅读:2962 更新时间:2023-08-18 12:05

奥特新电催化氧化工艺包具有集成化程度高、适用性广、处理效果好、不产生二次污染、占地面积小、操作运行简便、电极寿命长、运行费用低、投资费用适中,有效解决高盐有机废水、难生物降解废水、高氟有机废水、RO浓水等处理难题。

1、工艺原理

电催化氧化(Electro-catalytic Oxidation)是指通过阳极反应直接降解有机物或产生羟基自由基·OHCl2O2O3一类的氧化剂降解有机物的方法。该技术采用外加电场,其反应在电极/溶液界面进行,特别适用于生物难降解或一般化学氧化难以奏效的水中有机物的处理。

其原理是在电流作用下,以高效催化电极为载体,阳极表面产生的强氧化性物质(以羟基自由基·OH为代表)与溶液中的有机物分子进行充分接触并发生氧化还原反应,最终将废水中的有机物变为二氧化碳和水的过程。电催化氧化反应器氧化能力强于芬顿试剂,远大于臭氧,可几乎无选择地对废水中的各类型有机物进行的彻底处理。运行成本比活性炭吸附、芬顿氧化及臭氧氧化低80%以上,设备集成及自动化程度高、出水效果好、占地面积小、操作运行简便、电极寿命长、处理能力可调、运行费用低、投资费用适中。

电催化氧化装置在废水时,在催化装置电极上进行直接电解和间接电解。直接电解是指废水中有机物直接在高效催化电极表面进行氧化或还原反应,从而降低废水中有机物的浓度的过程。直接电解又可分为阴极直接电解和阳极直接电解,阳极直接电解指有机物污染物在高效催化阳极表面得到电子而直接被氧化为易生化小分子有机物或直接转化为二氧化碳和水;阴极直接电解是指有机物在阴极表面失去电子而被还原降解的过程,可应用于有机卤化物脱卤和重金属离子的还原回收工艺中。电极的间接电解是指利用高效催化电极产生的氧化或还原物质作为氧化剂、还原剂或催化剂,将纳滤浓水中的有机物转化为小分子、易生化、低毒性、易处理的有机物。废水中有机物的去除主要发生在阳极的直接氧化和间接氧化过程中。

当废水中有机物浓度(CODNH3-N等)较高时,主要进行直接阳极氧化,而间接阳极氧化仅在低浓度时进行。阳极直接氧化是水分子通过电流反应,在阳极表面上放电产生羟基自由基,羟基自由基氧化电位为2.8V,是自然界中氧化性仅次于氟的强氧化剂,可以无选择的氧化废水中有机物,那么阳极附近的有机物将被羟基自由基直接氧化去除;间接氧化是在电氧化过程中通过电流作用,使水中氯化物还原,产生强氧化剂,如ClO·、高价金属离子等,这些氧化剂也具有很强的有机物氧化去除能力,可以将制药废水中有机物氧化[4]。去除机理见图3,用反应式分别表示为式(1-4)~式(5-9[2]

3电催化氧化中污染物的去除机理

阳极:2H2O→2·OH + 2H++ 2e       (1)

2NH3+6·OH→N2+6H2O       (2)

有机物+·OH→CO2+ H2O      (3)

2·OH→H2O+O2                  (4)

阳极:Cl→Cl2+2e                 (5)

溶液中:

Cl2+ H2O→HOCl+ H++ Cl(6)

HOCl+ NH4→NH2Cl+ H2O+ H+          (7)

NHCl2+ H2O→NOH+2H2+2Cl(8)

NHCl2+ NOH→N2+HOCl+H++ Cl(9)

二、我公司电催化氧化装置特点:

本项目采用我方电催化氧化成套设备,该设备配备具高催化活性和抗氟离子腐蚀的的多维抗氟合金催化电极,在高氟离子环境中能对CODcr和氨氮具有优秀的降解作用。电极基本无溶出、少脱落,低腐蚀、使用寿命长。我方电催化氧化成套设备除具有良好的处理效率的同时,还具有以下特点:

(1)采用可拆卸模块化设计,个别模块的拆卸检修不影响其他的继续运行使用;

(2)设备以消耗电能为主,不投加化学药剂,无二次污染;

3)反应为常温常压低电压(≤15V)条件下进行,操作安全、简单、灵活;

4)脱氮机制不同于生化脱氮,氨氮被直接以N2形式得以脱除,而非转化为硝氮形式;

5)高效催化电极化学性质稳定无毒,寿命长可重复使用,保证催化反应持久高效;

6)催化氧化装置模块化组装,可快速实现工程应用,系统运行自动化程度高,无人力操作负担;

8电催化氧化装置反应设备体积紧凑,占地面积小,基础土建施工周期短,节省土建投资;

9)电催化氧化装置对污染物催化氧化降解速度快,能耗低。

10)电催化氧化装置处理能力可调,通过调节电源模块的电压、电流参数设定不同的处理能力,满足不同工况条件下的水量、水质变化。

三、我公司电催化氧化装置应用范围

1、化工行业各类型高盐有机废水中COD、氨氮及总氮等污染物去除

2、各类型难生化降解废水生化前预处理

3、废水中有毒、有害物质去除

4、高浓度表面活性剂废水处理

5、电镀废水中有机物和重金属去除

6、各类型RO浓水中COD、氨氮及总氮去除,助力废水零排放

7、高氟有机废水中COD、氨氮及总氮的去除

8、危险废液减量或达标处理,降低危废处置成本


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