本發(fā)明涉及一種利用微波增強(qiáng)碳基復(fù)合微電解濾料處理有機(jī)廢水的方法，屬于污水處理技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

微電解處理廢水的方法主要是利用電位差較大的材料在電解質(zhì)溶液中形成的原電池所產(chǎn)生的微電流進(jìn)行氧化還原廢水中的污染物，來(lái)達(dá)到凈化效果的方法。鐵碳微電解法就是最常見(jiàn)的一種，利用鐵和碳在酸性環(huán)境下形成微電流來(lái)處理廢水，由于鐵和碳兩種材料價(jià)格低廉，因而在污水處理工程上應(yīng)用最為普遍。

鐵碳微電解的反應(yīng)如下：

陽(yáng)極(Fe)：Fe-2e→Fe²⁺；

陰極(C)：2H⁺+2e→2[H]→H₂；

當(dāng)有O₂時(shí)，還有進(jìn)一步發(fā)生如下反應(yīng)：

O₂+4H⁺+4e→2H₂O；

O₂+2H₂O+4e→4OH^-；

2Fe²⁺+O₂+4H⁺→2H₂O+Fe³⁺。

當(dāng)廢水的pH值調(diào)節(jié)到中性時(shí)，F(xiàn)e²⁺和Fe³⁺離子也能起到沉淀絮凝的作用，從而去除水中的污染物。

微波是一種高效迅速能量傳遞方式，微波對(duì)于廢水的作用可以促進(jìn)水分子和廢水中污染物的分子運(yùn)動(dòng)，有利于加速?gòu)U水處理的各種反應(yīng)的進(jìn)行。因此，將微波作用與微電解反應(yīng)結(jié)合起來(lái)，能夠通過(guò)微波進(jìn)行催化促進(jìn)微電解反應(yīng)的發(fā)生，達(dá)到更好的凈化效果。

已經(jīng)有文獻(xiàn)報(bào)道對(duì)于將微波輻射與微電解結(jié)合來(lái)處理廢水的方法進(jìn)行了研究。有一些是將微電解工藝和微波輻照分段進(jìn)行，一般是在微電解反應(yīng)出水后然后經(jīng)過(guò)微波輻照后再進(jìn)行調(diào)節(jié)pH值沉淀，例如《水處理技術(shù)》第36卷12期的“微電解－微波輻照聯(lián)用技術(shù)處理敵百蟲農(nóng)藥廢水”文章中，王子波等人采用的就是兩段法。在鐵碳微電解反應(yīng)出水后再進(jìn)行微波輻照，微波所增強(qiáng)的并不是微電解反應(yīng)過(guò)程，而是由于在微電解出水中所含有的Fe²⁺在與投入的H₂O₂形成了Fenton反應(yīng)，微波所增強(qiáng)的是Fenton反應(yīng)的效果。另外微波輻照前還投入了活性炭粉，活性炭粉在微波作用下由于吸附作用和局部熱點(diǎn)的高溫導(dǎo)致的有機(jī)物分解。這種分段法由于在實(shí)際應(yīng)用中會(huì)存在費(fèi)用提高，工程占地面積增大的問(wèn)題。此外，也有是將微電解反應(yīng)的同時(shí)加微波的，例如《環(huán)境工程學(xué)報(bào)》第4卷第5期“微波輻照活性炭/鐵屑處理橡膠促進(jìn)劑生產(chǎn)廢水”的文章中，就研究了以廢鐵屑和活性炭進(jìn)行微電解的同時(shí)進(jìn)行微波輻照的效果。雖然效果明顯，但這種方法存在一些實(shí)際使用上的問(wèn)題。首先是安全性問(wèn)題，由于微波場(chǎng)中尖端金屬容易放電打火，因此對(duì)廢鐵屑進(jìn)行微波加熱存在一定的安全隱患。另外由于需要微電解裝置中同時(shí)有微波作用裝置，實(shí)際工程上的裝置設(shè)計(jì)會(huì)更復(fù)雜，例如需要添加微波發(fā)生器、導(dǎo)波管和微波潰口等。傳統(tǒng)廢鐵屑和活性炭的微電解填料容易發(fā)生板結(jié)和鈍化，一旦發(fā)生則需要對(duì)裝置內(nèi)的微電解濾料進(jìn)行更換，這不但會(huì)非常費(fèi)時(shí)費(fèi)力，而且對(duì)于裝置維護(hù)來(lái)說(shuō)也造成很大困難。正因?yàn)槿绱?，雖然文獻(xiàn)中數(shù)據(jù)結(jié)果非常好，原理和過(guò)程也簡(jiǎn)單，但沒(méi)法真正進(jìn)行實(shí)用化。而通過(guò)用復(fù)合微電解濾料附加微波輻射的辦法就可以解決以上問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種利用微波增強(qiáng)碳基復(fù)合微電解濾料處理有機(jī)廢水的方法。

本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

本發(fā)明提供了一種利用微波增強(qiáng)碳基復(fù)合微電解濾料處理有機(jī)廢水的方法，其包括如下步驟：

將有機(jī)廢水的pH值調(diào)節(jié)至3～4后，通入填充有碳基復(fù)合微電解濾料的微波電解反應(yīng)裝置內(nèi)，啟動(dòng)電源和微波源，進(jìn)行微波輻射下的微電解反應(yīng)后，調(diào)節(jié)pH值到7，排出。

作為優(yōu)選方案，所述微波源的功率為1～3kW。

作為優(yōu)選方案，所述碳基復(fù)合微電解濾料的制備方法為：

在常溫下將質(zhì)量比為(1～9)：1的一種或多種金屬粉末與碳質(zhì)中間相粉末進(jìn)行充分的混合，然后壓制成型，在絕氧的條件下對(duì)其加熱，控制溫度為500～900℃，保溫40～80min，然后自然冷卻至室溫即可。

作為優(yōu)選方案，所述碳基復(fù)合微電解濾料的形狀為規(guī)則形狀。

作為優(yōu)選方案，所述碳基復(fù)合微電解濾料的粒徑為1～2cm。

作為優(yōu)選方案，所述微波電解反應(yīng)裝置包括：反應(yīng)罐、金屬管、微波源和微波發(fā)射頭，所述微波源設(shè)置于反應(yīng)罐的外側(cè)，所述金屬管設(shè)置于反應(yīng)罐內(nèi)，所述微波發(fā)射頭穿設(shè)于金屬管內(nèi)，且微波發(fā)射頭與微波源通過(guò)管路相連接。

作為優(yōu)選方案，所述碳基復(fù)合微電解濾料的填充高度高于金屬管至少10cm。

作為優(yōu)選方案，所述反應(yīng)罐包括金屬殼體和附著于所述金屬殼內(nèi)側(cè)的聚合物內(nèi)襯。

作為優(yōu)選方案，所述金屬管的管壁上設(shè)有微波潰口，管壁外側(cè)還包覆有聚合物層。

作為優(yōu)選方案，所述反應(yīng)罐內(nèi)還設(shè)置有曝氣裝置。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的有益效果：

1、本發(fā)明是用復(fù)合微電解濾料替代傳統(tǒng)的鐵屑和焦炭填料以增強(qiáng)微波輻射時(shí)的安全性，同時(shí)解決了傳統(tǒng)填料的板結(jié)、鈍化和更換等問(wèn)題；

2、同時(shí)通過(guò)微波裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了本技術(shù)工程化應(yīng)用的問(wèn)題。

附圖說(shuō)明

通過(guò)閱讀參照以下附圖對(duì)非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更明顯：

圖1為本發(fā)明中微波電解反應(yīng)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明中反應(yīng)罐的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明中金屬管的放大示意圖；

圖中：1、反應(yīng)罐；2、微波源；11、罐體；12、金屬管；13、進(jìn)水口；14、出水口；21、微波發(fā)射頭；121、聚合物層；122、微波潰口。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。以下實(shí)施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù)人員進(jìn)一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)。這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。

如圖1～3所示，本發(fā)明提供的微波電解反應(yīng)裝置包括：反應(yīng)罐1、金屬管12、微波源2和微波發(fā)射頭21，微波源2設(shè)置于反應(yīng)罐1的外側(cè)，金屬管12設(shè)置于反應(yīng)罐1內(nèi)，微波發(fā)射頭21穿設(shè)于金屬管12內(nèi)，微波發(fā)射頭21與微波源2通過(guò)管路相連接，碳基復(fù)合微電解濾料的填充高度高于金屬管12至少10cm，反應(yīng)罐的罐體11包括金屬殼體和附著于所述金屬殼內(nèi)側(cè)的聚合物內(nèi)襯，還包括進(jìn)水口13和出水口14，進(jìn)水口13設(shè)置于罐體11的下部，出水口14設(shè)置于進(jìn)水口13的對(duì)側(cè)上部；金屬管12的外側(cè)的包覆有聚合物層121組成，且金屬管12的管壁上設(shè)有微波潰口122，反應(yīng)罐內(nèi)還設(shè)置有曝氣裝置。電解裝置和曝氣裝置均屬于本領(lǐng)域的公知常識(shí)，因此圖中未示。

實(shí)施例1

本實(shí)施例涉及一種某醫(yī)藥廠的制藥廢水，原水COD值為55000mg/L。經(jīng)過(guò)復(fù)合微電解濾料單獨(dú)處理，在pH值為3，停留時(shí)間為30min，濾料填充量為1t，廢水流速為2t/h的條件下，出水COD為45000mg/L。在相同微電解處理?xiàng)l件下同時(shí)添加10mL/L的H₂O₂但不加微波輻照，出水COD為41000mg/L。在相同微電解處理?xiàng)l件下不添加H₂O₂但用3kW的微波源同時(shí)進(jìn)行輻射，出水COD為32000mg/L。

實(shí)施例2

某化工廠的焦化廢水，經(jīng)生化處理后的COD值為300mg/L。將生化出水經(jīng)過(guò)復(fù)合微電解濾料單獨(dú)處理，在pH值為3，停留時(shí)間為30min，濾料填充量為1t，廢水流速為2t/h的條件下，出水COD為180mg/L。在相同微電解處理?xiàng)l件下同時(shí)添加10mL/L的H₂O₂但不加微波輻照，出水COD為160mg/L。在相同微電解處理?xiàng)l件下不添加H₂O₂但用1kW的微波源同時(shí)進(jìn)行輻射，出水COD為120mg/L。

實(shí)施例3

某造紙廠的造紙廢水，經(jīng)生化處理后的COD值為450mg/L。將生化出水經(jīng)過(guò)復(fù)合微電解濾料單獨(dú)處理，在pH值為3，停留時(shí)間為30min，濾料填充量為1t，廢水流速為2t/h的條件下，出水COD為220mg/L。在相同微電解處理?xiàng)l件下同時(shí)添加10mL/L的H₂O₂但不加微波輻照，出水COD為150mg/L。在相同微電解處理?xiàng)l件下不添加H₂O₂但用1kW的微波源同時(shí)進(jìn)行輻射，出水COD為60mg/L。

以上對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例進(jìn)行了描述。需要理解的是，本發(fā)明并不局限于上述特定實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在權(quán)利要求的范圍內(nèi)做出各種變形或修改，這并不影響本發(fā)明的實(shí)質(zhì)內(nèi)容。