焦化废水经传统的厌氧/好氧/缺氧生化处理后,其出水COD和色度常常无法达到日益严格的排放标准,残留有机物多为多环芳烃、杂环化合物等“硬骨头”。芬顿氧化是解决这类尾水难题的常用手段,但传统芬顿法依赖于外部购买和投加高浓度的液体双氧水,其储存、运输和操作均存在安全风险,并且一次性大量投加会导致反应初期·OH的无效自淬灭,利用率低。将电化学原位产H₂O₂与非均相芬顿催化剂相结合,构建一个由清洁电能驱动、按需现场产H₂O₂并即时用于催化氧化的连续流系统,是新一代安全、高效、智能的深度处理技术。
该系统的前端是一个经过专门改性的石墨毡阴极电化学反应器。通过持续向阴极通入空气或纯氧,并施加经过优化的恒定电流,石墨毡阴极能够持续、高效、稳定地将氧气通过两电子还原反应生成H₂O₂,累积浓度可达到数百甚至上千mg/L。这股富含H₂O₂的溶液与待处理的焦化废水生化出水按设定比例混合后,随即进入后端的非均相芬顿反应柱。反应柱中装填了自制的铁碳复合催化剂(如铁氧化物负载的颗粒活性炭)。废水中的H₂O₂在催化剂表面被高效活化,产生大量·OH,将水中的难降解有机物氧化降解。整个系统全自动、连续运行,彻底避免了商品H₂O₂的采购、运输和储存成本及风险。
连续运行结果显示,在优化的阴极电位和反应柱水力停留时间下,该系统对焦化废水生化出水的COD去除率稳定在70%以上,色度去除率接近100%,出水清澈透明,多环芳烃种类和浓度均大幅降低。系统运行能耗分析表明,其吨水处理成本与商品H₂O₂法相当或略低,但在安全性、操作简便性和智慧化管控潜力方面具有显著优势。通过对电流和进水流量的实时调节,该系统可以灵活适应进水水质水量的波动,是一种代表着工业废水深度处理未来方向的清洁、可控的电化学高级氧化装备。
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