本發明涉及電化學工業廢水處理技術領域，特別涉及一種新型電催化處理有機廢水的裝置和方法。
背景技術：
在生活污水、食品加工和造紙等工業廢水中，含有碳水化合物、蛋白質、油脂、木質素等有機物質。這些物質以懸浮或溶解狀態存在于污水中，可通過微生物的生物化學作用而分解。在其分解過程中需要消耗氧氣，因而被稱為耗氧污染物。這種污染物可造成水中溶解氧減少，影響魚類和其他水生生物的生長。水中溶解氧耗盡后，有機物進行厭氧分解，產生硫化氫、氨和硫醇等難聞氣味，使水質惡化。有機廢水中含有大量的碳水化合物、脂肪、蛋白、纖維素等有機物，成分復雜，色度高，有異味，具有強酸強堿性，不易生物降解有機廢水中所含的有機污染物結構更復雜，如果直接排放，會造成嚴重污染。
目前，國內對該類有機廢水處理的方法主要包括物化處理技術、萃取法、吸附法、濃縮發、超聲波降解等，但部分有機廢水中可能含有大量的聚乙烯醇(PVA)漿料、新型助劑等難降解有機物，很難處理。因此，傳統的水處理技術在處理難降解有機廢水時中存在一定缺陷。電化學氧化是一種典型的高級氧化深度水處理技術，同時兼具氣浮、絮凝作用，可以通過分解水中大分子有機物，脫除毒性基團以提高廢水的可生化性。此外，電催化反應裝置單位效率高、水力停留時間短、占地面積少、工藝簡單、易于自動化控制，因此易于在空間狹窄，現場條件有限的生產區域展開，是一種有潛力的深度水處理技術。
技術實現要素：
為了實現上述目的，本發明提供了一種處理有機廢水的電催化氧化反應裝置，包括電解池、電極和直流電源，陽極為Ti/TinO2n－1(3＜n＜10)電極，陰極選自不銹鋼板、鈦板、銅板、鍍鋅板中的一種，所述陽極連接直流電源正極，所述陰極連接直流電源負極。
上述Ti/TinO2n－1(3＜n＜10)電極包括Ti基體和完全單相的TinO2n－1。所述完全單相的TinO2n－1的制備方法是：將粉末二氧化鈦均勻的覆蓋在金屬鈦片上，以此金屬鈦片為陽極，石墨為陰極，在溫度為800～950℃且氬氣氛圍下，于裝有熔融CaCl2的鈦坩堝中進行電化學反應，制備得到完全單相的TinO2n－1。
同時，本發明給出了上述反應裝置在處理有機廢水時的使用方法，包括以下步驟：
1)對有機廢水進行預處理，去除有機廢水中的懸浮物，使得SS值小于50mg/L；
2)用氫氧化鈉和硫酸調節有機廢水的PH值在值為3～5之間；
3)調節有機廢水的電導率大于1000μs/cm；
4)預先曝氣處理使有機廢水與電解質充分混合，開啟直流電源，控制電流密度為15mA/cm2，對有機廢水進行電催化氧化處理，保持通電和曝氣80～120分鐘直至有機廢水完全脫色分解。
上述處理有機廢水的裝置和方法可以用來處理的有機廢水包括有機工業廢水、焦炭廢水。
本發明裝置和方法的有益效果：
本發明的電催化氧化反應裝置相對較為簡單緊湊、占地面積少、污泥量小，運行成本低、經濟性好，便于實現工業化。特別是本反應裝置的陽極采用鈦基金屬亞氧化鈦涂層材料，具有耐腐蝕性和良好的電催化活性，電催化效果好。
具體實施方式
為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面對本發明的具體的實施方式進行詳細描述。
本發明提供了一種處理有機廢水的電催化氧化反應裝置，包括電解池、電極和直流電源，陽極為Ti/TinO2n－1(3＜n＜10)電極，陰極選自不銹鋼板、鈦板、銅板、鍍鋅板中的一種，所述陽極連接直流電源正極，所述陰極連接直流電源負極。
上述Ti/TinO2n－1(3＜n＜10)電極包括Ti基體和完全單相的TinO2n－1。所述完全單相的TinO2n－1的制備方法是：將粉末二氧化鈦均勻的覆蓋在金屬鈦片上，以此金屬鈦片為陽極，石墨為陰極，在溫度為800～950℃且氬氣氛圍下，于裝有熔融CaCl2的鈦坩堝中進行電化學反應，制備得到完全單相的TinO2n－1。
同時，本發明給出了上述反應裝置在處理有機廢水時的使用方法，包括以下步驟：
1)對有機廢水進行預處理，去除有機廢水中的懸浮物，使得SS值小于50mg/L；
2)用氫氧化鈉和硫酸調節有機廢水的PH值在值為3～5之間；
3)調節有機廢水的電導率大于1000μs/cm；
4)預先曝氣處理使有機廢水與電解質充分混合，開啟直流電源，控制電流密度為15mA/cm2，對有機廢水進行電催化氧化處理，保持通電和曝氣80～120分鐘直至有機廢水完全脫色分解。
上述處理有機廢水的裝置和方法可以用來處理的有機廢水包括有機工業廢水、焦炭廢水。
實施例1
鈦基亞氧化鈦電極的制作：將粉末二氧化鈦均勻的覆蓋在金屬鈦片上，以此金屬鈦片為陽極，石墨為陰極，在溫度為800～950℃且氬氣氛圍下，于裝有熔融CaCl2的鈦坩堝中進行電化學反應，制備得到完全單相的TinO2n－1，該單相的TinO2n－1在鈦片表面形成一層均勻的亞氧化鈦涂層。
實施例2
以實施例1制備的電極為陽極，選鈦板為陰極，并連接好直流電源。取一定量的焦炭廢水，其色度為800度，COD Cr的質量濃度為185mg/L,氨氮的質量濃度為146mg/L。按照本發明的處理方法對焦炭廢水進行預處理：首先以砂濾去除焦炭廢水中懸浮顆粒物，使得SS值小于50mg/L；然后用氫氧化鈉和硫酸調節焦炭廢水的PH值在值為3，并調節焦炭廢水的電導率大于1000μs/cm，最后進行曝氣處理，使有機廢水與電解質充分混合。對焦炭廢水預處理后開啟直流電源，設定電流密度為15mA/cm2進行電催化反應，反應進行80分鐘后停止。此時，出水水質如下：COD Cr、氨氮、色度的去除率分別為93.0％、98.5％、90.0％。
實施例3
預處理時調節焦炭廢水的PH值為5，電催化處理時間為120分鐘，其它與實施例3相同，反應結束后出水水質如下：COD Cr、氨氮、色度的去除率分別為95.0％、99.5％、90.0％。
上述對實施例的描述是為便于該技術領域的普通技術人員能理解和應用本發明。任何熟悉本領域的技術人員在本發明揭露的技術范圍內，可以輕易對本實施例做出各種修改，并把在此說明的原理應用到其它實例施而不必經過創造性勞動。因此，本發明不限于這里的實施例，不脫離本發明范疇所做出改進和修改都應涵蓋在本發明的保護范圍之內。