[发明专利]一种三维‑类电芬顿降解酮洛芬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，尤其涉及一种用于处理含酮洛芬的污水的三维-类电芬顿降解酮洛芬的水处理系统及方法。

背景技术

酮洛芬是一类非甾体抗炎镇痛药，具有镇痛、消炎及解热作用，在临床上有大量应用，酮洛芬以药物原型和代谢物形式排入水体，成为痕量持久性污染物，传统的活性污泥法对此类污染物降解作用不明显，处理废水的污泥通常含有大量未被矿化的污染物而形成新的污染源，对饮用水安全造成潜在的威胁。

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酮洛芬，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 102070230A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，影响上游工艺运行，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-类电芬顿降解酮洛芬的水处理系统及方法，有效处理污水中的酮洛芬。

本发明是通过如下技术方案实现的，提供一种三维-类电芬顿降解酮洛芬的水处理系统，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炉矿渣基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；

所述三维-类电芬反应区内固定有至少一个双层多孔承托板，所述加药装置连通所述双层多孔承托板的两层板之间的空隙。

通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-类电芬顿反应区，三维-类电芬顿反应区中的高炉矿渣基/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，高炉矿渣基/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，保证高炉矿渣基/Fe⁰粒子电极持久高效催化酮洛芬。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⁺；

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：电场催化产生羟基自由基，在反应区同时存在羟基自由基和硫酸根自由基，酮洛芬在两种自由基的共同作用下高效降解。

本发明将Fe⁰负载于粒子电极上，不需要消耗阳极产生Fe²⁺，减少了阳极消耗的成本，并且不需要停工更换阳极，不影响上游工艺运行，减少了停工更换阳极产生的成本，负载于粒子电极上的Fe⁰与粒子电极形成一个统一的整体，不会随污水流出，持续发挥作用的同时不会对污水造成进一步污染。并且本发明设置至少一个双层多孔承托板，使加药装置分段加药，污水处理更彻底。