[发明专利]一种耦合了有机膜和电芬顿催化技术的污水处理方法

说明书

技术领域

本发明属于环境工程技术领域，涉及到污水处理及中水回用技术，特别涉及到具有催化功能的有机导电膜的膜过滤与电芬顿降解污染物联用技术。

背景技术

膜技术在污水处理领域具有广阔的市场前景，为了获得更好的污水处理效果，将膜技术与其他技术耦合是研究热点，膜技术和高级氧化技术结合可以提高废水处理的效率。目前，结合催化和膜技术往往是将粉末状催化剂投入到反应器中，使其与水体污染物接触反应，并通过膜过滤回收催化剂。这种方法提高了处理水样的浊度，容易导致膜孔堵塞、膜污染、通量降低，而且严格的操作条件和膜老化也限制了该技术的推广应用。直接将具有催化功能的改性物质附着并固定在有机膜表面，制备出自身具有催化功能的复合有机膜能有效解决这一问题。非过滤膜方式下的电极，没有溶液通过电极内部，存在溶解氧和双氧水等反应物或反应产物传质的局限，导致反应效率低。催化复合膜具有良好的电子传导性，在反应器中作为电芬顿反应的阴极材料，耦合了膜分离和电芬顿催化技术，是一种具有广阔应用前景的污水处理技术。

发明内容

本发明的目的是提供一种耦合了有机膜和电芬顿催化技术的污水处理方法，将催化剂复合固定在导电膜上，解决了导电膜功能化的问题，也解决了膜技术与高级氧化技术结合过程中产生的水样浊度升高、膜孔堵塞、膜污染、通量降低问题，特别是对由于传质不佳导致的膜老化问题和反应效率低的问题，

本发明的技术方案是：一种耦合了有机膜和电芬顿催化技术的污水处理方法，分为阴极电芬顿催化和膜过滤两个工艺步骤。接通电源后，反应器中的溶解氧在膜阴极表面得到电子，并与水中的H⁺结合生成H₂O₂，H₂O₂与水样中的Fe²⁺构成芬顿试剂。通过膜过滤循环水流，膜表面的高浓度H₂O₂随水流扩散到反应器中，并不断消耗和降解污染物。持续曝气保证了体系中溶解氧的浓度，H₂O₂不断形成和得到补充，使得整个电芬顿催化降解——膜过滤工艺运转。

一种耦合了有机膜和电芬顿催化技术的污水处理方法，针对不同水样水质特点，调节阴极膜组件种类、尺寸，附加电压大小等条件，获得最佳处理效果。向待处理水样中添加盐酸、硫酸钠、亚铁盐调节水样导电性、pH值等参数，将一定尺寸的催化导电膜组件置于反应器中，并通过导线连接直流电源阴极，不锈钢网作为反应体系的阳极。膜组件通过蠕动泵控制膜通量抽吸反应器中的水样，并将出水管导回反应器形成循环进出水。反应器通过曝气泵和气体流量计的运行不断获得溶解氧。

一种耦合了有机膜和电芬顿催化技术的污水处理方法，用在废水处理的微生物燃料电池中，导电催化有机膜作为阴极，水溶液以过滤方式流过阴极膜，由微生物利用废水中的自持能量，降解污染物而产电，通过阳极和外电路向阴极持续的供给电子，阴极上电子还原溶解氧形成过氧化氢，与水中的亚铁离子发生反应引发芬顿反应去除污染物。

本发明的效果和益处是结合了有机膜分离和电芬顿催化技术，针对不同水体污染物，可以选用不同的改性导电膜电极和电场条件，电芬顿催化作为膜分离过程的前处理工艺，降低了膜组件的工作负担，有助于减缓膜污染；而膜分离技术可以加强污染物与催化电极的有效接触并去除不易催化降解的大颗粒水,提高了过滤后的水质。

附图说明

附图是耦合了有机膜和电芬顿催化技术的污水处理工艺示意图。

图中：1直流电源；2导线；3不锈钢金属阳极；4溶解氧；5水体污染物；6导电催化膜；7曝气装置；8气体流量计；9导气管；10蠕动泵；11进/出水管；12电子；13H₂O₂；14Fe²⁺；15反应器。

具体实施方式

以下结合技术方案和附图详细叙述本发明的具体实施方式。

实施例1