[發明專利]一種三維?類電芬頓降解雙氯芬酸的水處理系統及方法

在審

• 申請號: 201710947686.9
• 申請日: 2017-10-12
• 公開（公告）號: CN107473536A
• 公開（公告）日: 2017-12-15
• 發明（設計）人: 于衍真;李雪;張繼超;管麗攀;宋亭;劉盼盼
• 申請（專利權）人: 齊魯理工學院
• 主分類號: C02F9/14
• 分類號: C02F9/14;C02F101/36
• 代理公司: 濟南譽豐專利代理事務所(普通合伙企業)37240
• 代理人: 高強

技術領域

本發明涉及水處理技術領域，尤其涉及一種用于處理含雙氯芬酸的污水的三維-類電芬頓降解雙氯芬酸的水處理系統及方法。

背景技術

PPCP(pharmaceuticals and personal care products)即藥品和個人護理用品，是一類包括處方類和非處方類醫藥品、防曬劑、清潔劑、殺菌劑和香料等化學用品在內的污染物的總稱，雙氯芬酸(DIC)是PPCPs類污染物中一類非甾體抗炎鎮痛類藥物，具有解熱、鎮痛等作用，以痕量濃度廣泛存在，在地表水、地下水、土壤中均能檢測到，具有高度水溶性、持久性、生物積累性(有的具有脂溶性)、長距離遷移的特性，污染飲用水，對生物體有生物毒性。生物法、膜處理技術和混凝技術等對DIC的去除效果不理想。

高級氧化法產生的強氧化活性物質對大分子有機物具有強氧化作用，有利于處理污水中的雙氯芬酸，而三維電極是一種新型的高級氧化方法，其反應區域不再局限于電極的簡單幾何表面上，而是在整個床層的三維空間表面上進行，近年來有較多的研究。專利CN 102070230A公開了一種三維電極電芬頓去除水中有機物的方法及裝置，所述的裝置包括反應室和氣室，反應室內設置碳材料陰極、鐵板陽極和固定床三維粒子電極，碳材料陰極和鐵板陽極分別連接電源的兩極，通電后，陽極氧化生成鐵離子，陰極表面生成過氧化氫，鐵離子和過氧化氫構成電芬頓試劑氧化去除廢水中的有機物。陽極氧化生成鐵離子后，陽極被消耗，一方面，使處理過程中需要不斷更換陽極板，成本較高，更換時需要停工，影響上游生產，不能形成連續處理；另一方面，陽極消耗后生成的鐵離子會隨著污水一起流出，無法繼續使用，需要不斷消耗陽極產生鐵離子，不利于循環利用，增加成本，且鐵泥隨污水流出后沉淀在污水中形成會形成二次污染，增加處理成本。

發明內容

本發明針對現有技術的不足，提供一種三維-類電芬頓降解雙氯芬酸的水處理系統及方法，有效處理污水中的雙氯芬酸。

本發明是通過如下技術方案實現的，提供一種三維-類電芬頓降解雙氯芬酸的水處理系統，包括反應器、供水裝置、曝氣裝置、加藥裝置和電源，所述供水裝置、所述曝氣裝置、所述加藥裝置和所述電源裝置分別連接所述反應器；

所述反應器包括三維-類電芬頓反應，所述三維-類電芬頓反應的底部為主電極陽極，頂部為主電極陰極，所述電源的正負極分別電連接所述主電極陽極和所述主電極陰極，所述主電極陽極和所述主電極陰極之間填充彩鋼廢渣基Co/Fe⁰粒子電極，所述主電極陽極、所述彩鋼廢渣基Co/Fe⁰粒子電極和所述主電極陰極之間構成三維-類電芬頓反應區。

所述生物濾料反應區位于所述三維-類電芬頓反應區下方，所述生物濾料反應區內填充生物濾料，所述生物濾料反應區和所述三維-類電芬頓反應區之間固定有雙層多孔承托板，所述雙層多孔承托板位于所述主電極陽極的下方，所述加藥裝置連通所述雙層多孔承托板兩層之間的空隙。

本發明提供的水處理系統，可以通過加藥裝置向反應器中加入一定濃度的過硫酸鹽，當供水裝置中的污水進入反應器后，在生物濾料反應區經微生物降解，經過雙層多孔承托板與過硫酸鹽和污水混合，污水和過硫酸鹽共同到達三維-類電芬頓反應區，三維-類電芬頓反應區中的彩鋼廢渣基/Fe⁰粒子電極在電場的作用下被復極化而兩端分別帶正負電荷，形成一個個微小的電場，增大了反應器內的有效反應面積，彩鋼廢渣基/Fe⁰粒子電極所負載的Fe⁰能有效活化過硫酸鹽，生成硫酸根自由基，即：

Fe⁰+2Fe³⁺→3Fe²⁺；

以Fe⁰作為活化劑時，活化過硫酸鹽產生的Fe²⁺可再次活化過硫酸鹽，使活化效率大大提高，且所生成的Fe³⁺在陰極被還原成Fe²⁺，繼續活化過硫酸鹽，保證彩鋼廢渣基/Fe⁰粒子電極持久高效催化雙氯芬酸。另外，在電場作用下，Fe³⁺得電子生成Fe²⁺繼續活化過硫酸鹽，即：

Fe³⁺+e^-→Fe²⁺；