具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进一步进行描述。

需要说明的是，本说明书中所引用的如“上”、“下”等用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。

实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

实施例1

本实施例提供一种集成化的废水处理装置及其应用，用于处理含Cl^-浓度高的废水。

本实施例的集成化的废水处理装置如图1所示，该系统具体包括电催化系统、电化学氧化系统和循环系统。所述电催化系统主要包括直流电源、复合铁电极、反应槽、酸储罐和双氧水储罐，反应槽设有进出水口，出水口与反应装置相连接，反应槽含有酸储罐加药点，复合铁电极安装在反应槽中，并与电催化直流电源连接，反应槽出水管上设有双氧水加药点；所述电化学氧化系统为主要反应装置，该反应装置由多个反应单元和电化学氧化直流电源组成，单个反应单元如图2和图3所示，由内向外依次是Ti-RuO₂过滤式电极、不锈钢阴极、网状Ti-PbO₂电极、不锈钢阴极以及外加套桶组成，外加套桶两侧上下分别设置进水口和出水口，每两个反应单元中之间通过进出水口相互连接，构成串联形式，所述电化学氧化直流电源与反应单元中的电极连接；所述循环系统主要由内循环系统和外循环系统，所述内循环系统包括进水管出水管以及泵，进水管连接各个反应单元的过滤式电极的出水口，泵连接进水管与出水管，出水管连接电化学氧化系统的进水口；外循环系统包括进水管出水管以及泵，进水管连接电化学氧化系统的出水口，泵连接进水管与出水管，出水管连接电化学氧化系统的进水口；所述泥水分离系统包括斜板沉淀池和碱储罐，所述斜板沉淀池上设有进水口，碱储罐加药口和溢流堰。

本实例中进水COD为6000mg/L，处理水量为5m³，氯离子浓度为5g/L，pH＝7。

本实例中废水处理步骤为：

步骤(1)：废水以0.5m³/h的流速进入反应槽，同时酸储罐通过加药点添加硫酸，调节反应槽内的pH值至3左右，此时反应槽内的铁电极通过阳极氧化产生的Fe²⁺溶解与废水中，双氧水储罐通过反应槽出水管中的加药点加药，含Fe²⁺的废水与双氧水混合流入电化学氧化系统。其中与复合铁电极相连接的电催化直流电源电流为200A，电压为3.5V，双氧水储罐在体系中加入的H₂O₂的质量分数为30％，H₂O₂投加量与COD质量比为1：1.1，所述溶铁产生的Fe²⁺投加量与H₂O₂投加量摩尔比为1:7.5。

步骤(2)：废水进入电化学氧化系统的反应单元，在反应单元中Fe³⁺与双氧水通过Fenton氧化降解废水中的有机物，氧化钌电极通过电化学氧化降解废水中的有机物，双氧化进行的同时，通过内循环系统以0.5的回流比将废水回流至电化学氧化系统的进水口。其中氧化钌电极的电流密度为5mA/cm³，废水在装置内停留时间为6小时。

步骤(3)：电化学氧化系统出水进入斜板沉淀池中，通过碱储罐加碱调节pH值约为8，将Fe³⁺沉淀，再通过溢流堰出水。

结果显示，最终出水COD约为360mg/L，去除效率达到94％。

对比例1A

本对比例中其它条件与实施例1中相同，不同之处在于：反应单元中仅启动氧化铅网状电极，不开启氧化钌过滤式电极。

本实例中进水COD为6000mg/L，处理水量为5m³，氯离子浓度为5g/L，pH＝7。

本实例中废水处理步骤为：

步骤(1)：废水以0.5m³/h的流速进入反应槽，同时酸储罐通过加药点添加硫酸，调节反应槽内的pH值至3左右，此时反应槽内的铁电极通过阳极氧化产生的Fe²⁺溶解与废水中，双氧水储罐通过反应槽出水管中的加药点加药，含Fe²⁺的废水与双氧水混合流入电化学氧化系统。其中与复合铁电极相连接的电催化直流电源电流为200A，电压为3.5V，双氧水储罐在体系中加入的H₂O₂的质量分数为30％，H₂O₂投加量与COD质量比为1：1.1，所述溶铁产生的Fe²⁺投加量与H₂O₂投加量摩尔比为1:7.5。

步骤(2)：废水进入电化学氧化系统的反应单元，在反应单元中Fe³⁺与双氧水通过Fenton氧化降解废水中的有机物，氧化铅电极通过电化学氧化降解废水中的有机物，氧化进行的同时，通过内循环系统以0.5的回流比将废水回流至电化学氧化系统的进水口。其中氧化铅电极的电流密度为5mA/cm³，废水在装置内停留时间为6小时。

步骤(3)：电化学氧化系统出水进入斜板沉淀池中，通过碱储罐加碱调节pH值约为8，将Fe³⁺沉淀，再通过溢流堰出水。

结果显示，最终出水COD约为780mg/L，去除效率为87％，低于氧化铅网状电极和氧化钌过滤式电极同时开启时的去除效率。

实施例2

本实施例中其它条件与实施例1中相同，不同之处在于：处理废水中无Cl^-。

本实例中进水COD为6000mg/L，处理水量为5m³，氯离子浓度为5g/L，pH＝7。

本实例中废水处理步骤为：

步骤(1)：废水以0.5m³/h的流速进入反应槽，同时酸储罐通过加药点添加硫酸，调节反应槽内的pH值至3左右，此时反应槽内的铁电极通过阳极氧化产生的Fe²⁺溶解与废水中，双氧水储罐通过反应槽出水管中的加药点加药，含Fe²⁺的废水与双氧水混合流入电化学氧化系统。其中与复合铁电极相连接的电催化直流电源电流为200A，电压为3.5V，双氧水储罐在体系中加入的H₂O₂的质量分数为30％，H₂O₂投加量与COD质量比为1：1.1，所述溶铁产生的Fe²⁺投加量与H₂O₂投加量摩尔比为1:7.5。

步骤(2)：废水进入电化学氧化系统的反应单元，在反应单元中Fe³⁺与双氧水通过Fenton氧化降解废水中的有机物，氧化钌电极通过电化学氧化降解废水中的有机物，双氧化进行的同时，通过内循环系统以0.5的回流比将废水回流至电化学氧化系统的进水口。其中氧化钌电极的电流密度为5mA/cm³，废水在装置内停留时间为6小时。

步骤(3)：电化学氧化系统出水进入斜板沉淀池中，通过碱储罐加碱调节pH值约为8，将Fe³⁺沉淀，再通过溢流堰出水。

结果显示，最终出水COD约为1200mg/L，去除效率达到80％。

对比例2A

本对比例中其它条件与实施例1中相同，不同之处在于：处理废水中无Cl^-，反应单元中仅启动氧化铅网状电极，不开启氧化钌过滤式电极。

本实例中进水COD为6000mg/L，处理水量为5m³，氯离子浓度为5g/L，pH＝7。

本实例中废水处理步骤为：

步骤(1)：废水以0.5m³/h的流速进入反应槽，同时酸储罐通过加药点添加硫酸，调节反应槽内的pH值至3左右，此时反应槽内的铁电极通过阳极氧化产生的Fe²⁺溶解与废水中，双氧水储罐通过反应槽出水管中的加药点加药，含Fe²⁺的废水与双氧水混合流入电化学氧化系统。其中与复合铁电极相连接的电催化直流电源电流为200A，电压为3.5V，双氧水储罐在体系中加入的H₂O₂的质量分数为30％，H₂O₂投加量与COD质量比为1：1.1，所述溶铁产生的Fe²⁺投加量与H₂O₂投加量摩尔比为1:7.5。

步骤(2)：废水进入电化学氧化系统的反应单元，在反应单元中Fe³⁺与双氧水通过Fenton氧化降解废水中的有机物，氧化铅电极通过电化学氧化降解废水中的有机物，氧化进行的同时，通过内循环系统以0.5的回流比将废水回流至电化学氧化系统的进水口。其中氧化铅电极的电流密度为5mA/cm³，废水在装置内停留时间为6小时。

步骤(3)：电化学氧化系统出水进入斜板沉淀池中，通过碱储罐加碱调节pH值约为8，将Fe³⁺沉淀，再通过溢流堰出水。

结果显示，最终出水COD约为300mg/L，去除效率达到95％。

实施例3

本实施例中其它条件与实施例1中相同，不同之处在于：本实例中，电化学氧化系统中不开启内循环回流系统。

本实例中进水COD为6000mg/L，处理水量为5m³，氯离子浓度为5g/L，pH＝7。

本实例中废水处理步骤为：

步骤(1)：废水以0.5m³/h的流速进入反应槽，同时酸储罐通过加药点添加硫酸，调节反应槽内的pH值至3左右，此时反应槽内的铁电极通过阳极氧化产生的Fe²⁺溶解与废水中，双氧水储罐通过反应槽出水管中的加药点加药，含Fe²⁺的废水与双氧水混合流入电化学氧化系统。其中与复合铁电极相连接的电催化直流电源电流为200A，电压为3.5V，双氧水储罐在体系中加入的H₂O₂的质量分数为30％，H₂O₂投加量与COD质量比为1：1.1，所述溶铁产生的Fe²⁺投加量与H₂O₂投加量摩尔比为1:7.5。

步骤(2)：废水进入电化学氧化系统的反应单元，在反应单元中Fe³⁺与双氧水通过Fenton氧化降解废水中的有机物，氧化钌电极通过电化学氧化降解废水中的有机物。其中氧化钌电极的电流密度为5mA/cm³，废水在装置内停留时间为6小时。

步骤(3)：电化学氧化系统出水进入斜板沉淀池中，通过碱储罐加碱调节pH值约为8，将Fe³⁺沉淀，再通过溢流堰出水。

结果显示，最终出水COD约为1500mg/L，去除效率达到75％。

实施例4

本实例中，反应装置组成与实施例1相同。本实例为了检验当出现突发状况是，该反应系统的应急效果，此时，关闭反应装置的出水口，打开外循环，以此来处理废水。

本实例中进水COD为8000mg/L，处理水量为5m³，氯离子浓度为5g/L，pH＝7。

本实例中废水处理步骤为：

步骤(1)：废水以0.5m³/h的流速进入反应槽，同时酸储罐通过加药点添加硫酸，调节反应槽内的pH值至3左右，此时反应槽内的铁电极通过阳极氧化产生的Fe²⁺溶解与废水中，双氧水储罐通过反应槽出水管中的加药点加药，含Fe²⁺的废水与双氧水混合流入电化学氧化系统。其中与复合铁电极相连接的电催化直流电源电流为200A，电压为3.5V，双氧水储罐在体系中加入的H₂O₂的质量分数为30％，H₂O₂投加量与COD质量比为1：1.1，所述溶铁产生的Fe²⁺投加量与H₂O₂投加量摩尔比为1:7.5。

步骤(2)：废水进入电化学氧化系统的反应单元，在反应单元中Fe³⁺与双氧水通过Fenton氧化降解废水中的有机物，氧化钌电极通过电化学氧化降解废水中的有机物，双氧化进行的同时，通过内循环系统以0.5的回流比将废水回流至电化学氧化系统的进水口，当电化学氧化系统开始出水时，关闭出水，开启外循环，同时停止进水，停止投加双氧水，出水通过外循环重新进入电化学氧化系统降解有机物。其中氧化钌电极的电流密度为5mA/cm³。

步骤(3)：为了解实验过程中COD的降解情况，对反应过程中0、0.5、1、1.5、2h的水样进行检测。

根据实验结果绘制图4，实验结果表明，随着反应时间的增加，COD逐渐降低，最终COD的去除率可以达到96％。

实施例5

对比例中其它条件与实施例1中相同，不同之处在于：本实例中，电化学氧化系统中将两组串联的反应单元并联。实验装置如图5所示。

本实例中进水COD为6000mg/L，处理水量为5m³，氯离子浓度为5g/L，pH＝7。

本实例中实验步骤为：

步骤(1)：废水以0.5m³/h的流速通过反应槽进水口进入反应槽中，同时酸储罐通过加药点添加硫酸，调节反应槽内的pH值至3左右，此时反应槽内的铁电极通过阳极氧化产生的Fe²⁺溶解与废水中，双氧水储罐通过反应槽出水管中的加药点加药，含Fe²⁺的废水与双氧水混合流入电化学氧化系统。其中与复合铁电极相连接的电催化直流电源电流为200A，电压为3.5V，双氧水储罐在体系中加入的H₂O₂的质量分数为30％，H₂O₂投加量与COD质量比为1：1.1，所述溶铁产生的Fe²⁺投加量与H₂O₂投加量摩尔比为1:7.5。

步骤(2)：进入电化学氧化系统的混合废水均匀的分布到两组并联反应单元之间，在反应单元中Fe³⁺与双氧水通过Fenton氧化降解废水中的有机物，氧化钌电极通过电化学氧化降解废水中的有机物，双氧化进行的同时，通过内循环系统以0.5的回流比将废水回流至电化学氧化系统的进水口。其中氧化钌电极的电流密度为5mA/cm³。

步骤(3)：电化学氧化系统出水进入斜板沉淀池中，通过碱储罐加碱调节PH值约为8，将Fe³⁺沉淀，再通过溢流堰出水。

结果显示，最终出水COD约为420mg/L，去除效率达到93％。实验结果表明，在该双电极处理装置中，反应单元之间无论是采取串联还是采取并联均可以获得较好的处理效果，故在实际应用中反应单元之间的组合方式多样，可以灵活使用。