[發明專利]一種腐殖酸強化光-生物電芬頓法處理持久性有機污染物的裝置和處理方法

在審

• 申請號: 202210154887.4
• 申請日: 2022-02-21
• 公開（公告）號: CN114477649A
• 公開（公告）日: 2022-05-13
• 發明（設計）人: 潘學軍;于國熙;黃斌;何歡;代寒;廖志成
• 申請（專利權）人: 昆明理工大學
• 主分類號: C02F9/14
• 分類號: C02F9/14;C02F1/72;C02F1/30;C02F3/34;C02F1/467;C02F3/00;C02F7/00;C02F101/30;C02F101/34
• 代理公司: 昆明同聚專利代理有限公司 53214
• 代理人: 張楊;張玉

本發明公開了一種腐殖酸強化光?生物電芬頓法處理持久性有機污染物的裝置和處理方法。所述裝置包括池體、質子交換膜、陽極板、陰極板、導線、電阻、電壓計、透明板、氙燈、曝氣頭以及曝氣泵。所述處理方法包括觀察微生物產電情況以及正式反應步驟。本發明將生物電化學系統、電芬頓法與光芬頓法有機結合，再輔以腐殖質進行強化，與現有的芬頓技術相比，本發明方法拓寬了芬頓反應所苛求的pH范圍，能在中性條件下實現難降解有機污染物的高效礦化，進一步提升了光?生物電芬頓法的實用性和經濟性。

技術領域

本發明屬于污水處理技術領域，具體涉及一種腐殖酸強化光-生物電芬頓法處理持久性有機污染物的裝置和處理方法。

背景技術

近年來，高級氧化技術逐漸取代常規生物反應+膜處理技術，在難生物降解有機污染物處理的研究中取得了顯著的進展。通過改變傳統芬頓反應條件或增加耦合反應所產生的生物電芬頓法、光芬頓法等已有深入研究并被廣泛應用。生物電芬頓法的優勢在于可將陽極電活性菌（胞外呼吸菌）催化降解有機污染物產生的電能傳遞于陰極，在陰極和氧氣原位產生H₂O₂；同時，可將Fe³⁺還原為Fe²⁺，節省亞鐵鹽的投加量；而向陰極曝氣也能起到攪拌作用；另外，電吸附、電絮凝等協同作用的存在顯著提高了去除有機物的能力。光芬頓的優勢在于紫外光輻射可使H₂O₂光解，提高^·OH的生成速率和的H₂O₂利用率，同時也能對Fe³⁺的配合物發生光還原，并且使部分污染物光解。然而，電芬頓受制于氣體在電解液中的傳質，H₂O₂的生成速率低；還受制于O₂和Fe³⁺在陰極的電子競爭反應；對pH值要求苛刻等。光芬頓存在額外添加H₂O₂所涉及的風險，并且所需的紫外光僅占太陽光總能量的4%，對太陽光的利用率不高。最重要的是，無論電芬頓還是光芬頓，其反應所苛求的pH條件極大的增加了芬頓技術的技術成本，限制了芬頓技術的普及使用。

腐殖酸(HA)是水環境中普遍存在的溶解有機物的主要組分之一，其所具備的螯合作用、電子穿梭作用和光化學活性有望克服芬頓系統中的缺陷。首先，HA易與Fe³⁺所形成螯合物，在光照條件下可發生配體-金屬電荷轉移，加速Fe³⁺/Fe²⁺的循環；此外，在生物電芬頓系統中，HA可通過還原改性來增加結合點位，從而增加螯合的Fe³⁺數量；并且HA中的一些發色基團可以吸收光能產生活性氧，如激發態HA、¹O₂、·OH等。因此，HA的調節作用和光芬頓與電芬頓的結合理論上可能有助于緩解單一系統中所存在的缺點。

雖然HA經常被用于改性功能材料和促進水體中的污染物降解，但它們也被發現是飲用水中普遍存在的污染物，對水處理工藝的運行也有不利影響。冷凝和膜過濾是去除HA的實用方法，但需要一種有效的礦化技術來處理處理過程中產生的二次污染物。此外，HA與雌激素結合是一種普遍現象，可能改變甚至增加后者的生態風險。17α-乙炔基雌二醇(EE2)就是其中之一，它可以破壞某些生物體的荷爾蒙平衡。它的內分泌干擾作用比其他雌激素高出三個數量級。然而，EE2不能通過傳統的污水處理工藝完全降解近年來，高效去除類固醇雌激素在水處理領域引起了研究者極大的興趣。為此，研發一種能夠在中性條件下處理持久性有機污染物的裝置和處理方法是非常必要的。

發明內容

本發明的第一目的在于提供一種腐殖酸強化光-生物電芬頓法處理持久性有機污染物的裝置。

本發明的第二目的在于一種腐殖酸強化光-生物電芬頓法處理持久性有機污染物的裝置的處理方法。