[发明专利]一种三维‑类电芬顿处理雌二醇的水处理系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及水处理技术领域，尤其涉及一种三维-类电芬顿处理雌二醇的水处理系统及方法。

背景技术

雌二醇是一类雌性激素，属于内分泌干扰物，生活污水中存在的天然雌性激素主要来源于人体和哺郭动物的分泌物，合成雌激素则主要来自于更年期治疗药物等，因此居民区的生活污水和农场的养殖废水是水环境中雌激素的主要来源。其主要毒理效应表现在不仅能够干扰内生激素，还能够模拟激素活性，从而导致各种生态和健康问题，甚至危害人类健康，例如鱼类和其他野生物种雄性生殖系统的异常。目前常规的污水处理厂工艺不能将其有效去除。

高级氧化法产生的强氧化活性物质对大分子有机物具有强氧化作用，有利于处理污水中的雌二醇，而三维电极是一种新型的高级氧化方法，其反应区域不再局限于电极的简单几何表面上，而是在整个床层的三维空间表面上进行，近年来有较多的研究。专利CN 102070230 A公开了一种三维电极电芬顿去除水中有机物的方法及装置，所述的装置包括反应室和气室，反应室内设置碳材料阴极、铁板阳极和固定床三维粒子电极，碳材料阴极和铁板阳极分别连接电源的两极，通电后，阳极氧化生成铁离子，阴极表面生成过氧化氢，铁离子和过氧化氢构成电芬顿试剂氧化去除废水中的有机物。阳极氧化生成铁离子后，阳极被消耗，一方面，使处理过程中需要不断更换阳极板，成本较高，更换时需要停工，影响上游生产，不能形成连续处理；另一方面，阳极消耗后生成的铁离子会随着污水一起流出，无法继续使用，需要不断消耗阳极产生铁离子，不利于循环利用，增加成本，且铁泥随污水流出后沉淀在污水中形成会形成二次污染，增加处理成本。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供一种三维-类电芬顿处理雌二醇的水处理系统及方法，有效处理污水中的雌二醇。

本发明是通过如下技术方案实现的，提供一种三维-类电芬顿处理雌二醇的水处理系统，包括反应器、供水装置、曝气装置、加药装置和电源，所述供水装置、所述曝气装置和所述加药装置分别连通所述反应器。

所述反应器包括三维-类电芬反应区，所述三维-类电芬反应区内填充转炉泥基Co/Fe⁰粒子电极，所述三维-类电芬反应区内交叉放置有主电极阳极和主电极阴极，所述电源的正负极分别电连接所述主电极阳极和主电极阴极。

本发明提供的水处理系统，可以通过加药装置向反应器中加入一定浓度的过硫酸盐，当供水装置中的污水进入反应器后，过硫酸盐和污水混合，污水和过硫酸盐共同到达三维-类点芬顿反应区，三维-类电芬顿反应区中的转炉泥基/Fe⁰粒子电极在电场的作用下被复极化而两端分别带正负电荷，形成一个个微小的电场，增大了反应器内的有效反应面积，转炉泥基/Fe⁰粒子电极所负载的Fe⁰能有效活化过硫酸盐，生成硫酸根自由基，即：

Fe⁰+2Fe³⁺→3Fe²⁺；

以Fe⁰作为活化剂时，活化过硫酸盐产生的Fe²⁺可再次活化过硫酸盐，使活化效率大大提高，且所生成的Fe³⁺在阴极被还原成Fe²⁺，继续活化过硫酸盐，保证转炉泥基/Fe⁰粒子电极持久高效催化雌二醇。另外，在电场作用下，Fe³⁺得电子生成Fe²⁺继续活化过硫酸盐，即：

Fe³⁺+e^-→Fe²⁺；

S₂O₈^2-+Fe²⁺→Fe³⁺+SO₄^2-+SO4^.-；

其中，反应生成的Fe³⁺还能在阴极还原成Fe²⁺，实现了Fe²⁺的重复利用。另外，电场强化活化过硫酸盐：S₂O₈^2-+e^-→SO₄^2-+SO4^.-，电场催化粒子电极基体中的过渡金属产生羟基自由基，在反应区同时存在羟基自由基和硫酸根自由基，雌二醇在两种自由基的共同作用下高效降解。