WSZ-10地埋式污水處理設備--魯盛環保

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背景技術
高濃度、難降解、高鹽廢水主要來源于化肥、化工、煤化工、石油、電力、鋼鐵、食品行業等循環水系統排放的高濃度含鹽廢水、地下水經反滲透系統排放的廢水，高鹽廢水中除了含有有機污染物外，還含有大量無機鹽，主要為Cl-、SO42-、Na+、Ca2+、K+等，這些鹽的存在對常規的生物處理有明顯的抑制作用。這類高濃度難降解高鹽廢水通常具有濃度高、含鹽多、毒性大、成分雜、難降解等特點，處理難度大、企業投入高，造成江河水質礦化度顯著提高，加速鹽堿化、沙漠化進程，給生態環境帶來嚴重的負面影響。因此，開展新型高效的高濃度、高鹽、有機難降解污染物的治理技術，提高廢水的可生化性，實現COD處理達標以及濃鹽水中可溶性鹽類物質分離，改善水質狀況，已然成為社會、公眾和部門高度關注的問題。
目前，高濃度、難降解、高鹽廢水的處理方法主要有生物法、物理法、物理化學法及電化學法。生物處理法具有經濟、有效、無害的特點，表現出較高的有機物去除率，但當廢水的BOD與COD的比值小于0.3，這些可生化性差的難降解廢水采用生物法處理效果欠佳，甚至不能處理。而對于高鹽廢水，采用生物法處理時需要較長的馴化期，且廢水中鹽分越高馴化污泥時間也越長;另外，微生物對環境的改變敏感，鹽度突變通常會對處理系統產生嚴重的干擾。
利用物理作用或化學反應可有效處理、分離和回收廢水中的污染物。對于高鹽廢水，物理和化學法在某些應用中能夠脫出廢水中的鹽分和有機物，但一般成本較高，且易造成再生廢水的二次污染。其中，蒸發法、反滲透過濾法均可實現廢水中污染物的濃縮和分離，但在工程應用中會經常出現結垢問題以及膜污染和報廢現象，造成處理成本的增加。
高級氧化技術對印染廢水具有處理效果穩定、出水水質好、可生化性能得到有效提高等優點，日益受到國內外學者的關注，具有廣泛的應用前景。目前，常見的高級氧化技術主要有光催化氧化技術、Fenton、臭氧催化氧化技術等。運用氧化劑、電、光照、催化劑等在反應中產生活性*的羥基自由基，可以與有機物進行加和、取代、電子轉移、斷鍵、開環等作用，可以是廢水中難降解有機物大分子氧化降解為低毒或無毒的小分子，生成易于生化降解的物質，提高廢水的可生化性。雖然電化學法對于脫鹽具有天然的優勢，在處理有機物方面也*，甚至連一些無法生物降解的有毒有機物與某些含重金屬污水都可以處理，但是由于現有的電極材料的性能還不能*工藝要求，電極易污染、能耗高、處理費用高等缺點限制了電化學工藝在工業廢水處理方面的應用。
由于“高濃度”、“難降解”、“高鹽度”三大特點，使得此類廢水采用單一的生物法或物化法等傳統的處理技術已經失去可能，探究生物法或物化法等其他方法的組合，充分發揮各項處理技術的優勢，從而解決此類廢水污染的關鍵性問題。
針對高濃度、難降解、高鹽廢水，具有濃度高、含鹽多、毒性大、成分雜、難降解、處理難度大，采用單一的生物法或物化法等傳統的處理技術已經失去可能，有必要提出的一種用于高濃度、難降解、高鹽廢水強化治理的光電-臭氧催化氧化方法。
發明內容
本發明的目的在于提供一種難降解、高鹽廢水強化治理的光電-臭氧催化氧化方法，即在光電-臭氧耦合作用下，使光電催化降解反應與臭氧催化降解反應協同進行，互相促進，以提高廢水的降解和脫鹽效果。
一種難降解、高鹽廢水強化治理的光電-臭氧催化氧化方法，包括以下步驟：在盛有1L廢水的光電反應器中，加入負載有1~3 g MnO2-TiO2納米片光電陽極材料，然后使水位浸沒材料上方1-2 cm，打開紫外燈，在臭氧曝氣下發生光電-臭氧催化氧化反應。
在上述方案基礎上，臭氧曝氣時間為20~2h，氧化電壓為10~30V，紫外燈功率為350~500W。

WSZ-10地埋式污水處理設備利用光電催化降解反應與臭氧催化降解反應協同進行，互相促進，大大提高了廢水的降解和脫鹽效果。利用光電催化氧化技術的協同作用可有效促進光生電子和空穴分離，同時在臭氧催化氧化技術的耦合作用下，克服了單一技術的局限性，充分發揮光電催化、臭氧催化氧化等作用對高濃度、難降解、含鹽廢水中的CODCr，色度、重金屬等有機污染物及無機物的去除，該聯合技術處理效率高、投資少，占地面積小，可以有效地減少化工廢水處理成本，而且對其他行業的工業廢水普適性強，具有良好的市場應用前景。
在上述方案基礎上，所述的MnO2-TiO2納米片光電陽極材料的制備：在磁力攪拌下，先將溶解好的KMnO4和(NH4)2S2O8溶液混合均勻，按照Mn/Ti摩爾比1:(1~3)加入到TiCl4和(NH4)2TiF6的混合溶液中，待充分攪拌后將前驅體溶液轉移至聚四氟乙烯內襯的不銹鋼高壓反應釜中，再將預處理后的載體浸入溶液中，于180℃反應12~24h;反應結束后，將所得到的電極浸泡在乙醇中20分鐘后于高溫下煅燒，即可得到MnO2-TiO2納米片光電陽極材料。
所述的TiCl4和(NH4)2TiF6的混合溶液中TiCl4與(NH4)2TiF6摩爾比為1：(0.5~2)。
所述的載體是鈦板或泡沫鎳中的一種。
所述的焙燒溫度為350~600℃，焙燒時間為2h~4h。
本發明采用原位水熱合成法將具有光催化性能TiO2和臭氧催化氧化作用的MnO2復合，固定在電極材料上，在光照、外加偏電壓以及臭氧曝氣作用下，利用電解氧化脫鹽及光催化氧化同步耦合，在陽極上產生大量的羥基自由基，同時廢水中的無機鹽離子被氧化成次氯酸鹽，達到氧化廢水中有機物及脫鹽的目的，同時在臭氧協同作用下，可進一步提高對廢水中CODCr的去除率，有效克服了單一技術的局限性，同時可縮短停留時間，大大降低電耗。
光電-臭氧催化性能評價在光電反應器中進行，所制備出的MnO2-TiO2納米片為工作電極，Pt為對電極，飽和甘汞電極為參比電極，Na2SO4為電解質溶液。在紫外燈光照、臭氧曝氣、施加外電場20V作用下反應2h，測定廢水中的COD降解率和脫鹽率。