[发明专利]一种三维‑类电芬顿处理磺胺甲恶唑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-类电芬顿处理磺胺甲恶唑的水处理系统及方法。

背景技术

磺胺甲恶唑又名新诺明，是一种广谱抗菌药，对葡萄球菌及大肠杆菌作用特别强，用于治疗泌尿道感染以及禽霍乱等。临床上大量使用，以痕量浓度广泛存在，在地表水、地下水、土壤中均能检测到，具有高度水溶性、持久性、生物积累性、长距离迁移的特性，能污染饮用水，对生物体有生物毒性。目前，处理污水中的磺胺甲恶唑的方法有生物法、膜处理技术和混凝技术等，但这些方法对磺胺甲恶唑的去除效果都不理想。

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磺胺甲恶唑，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-类电芬顿处理磺胺甲恶唑的水处理系统及方法，有效处理污水中的磺胺甲恶唑。

本发明是通过如下技术方案实现的，提供一种三维-类电芬顿处理磺胺甲恶唑的水处理系统，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电源分别连接所述反应器。

所述反应器包括三维-类电芬顿反应区I、三维-类电芬顿反应区II和生物滤料反应区，所述三维-类电芬顿反应区I位于所述生物滤料反应区的上方，所述三维-类电芬顿反应区II位于所述生物滤料反应区的下方，所述三维-类电芬顿反应区I和所述三维-类电芬顿反应区II的底部为主电极阳极，顶部为主电极阴极，所述电源的正负极分别电连接所述主电极阳极和所述主电极阴极，所述主电极阳极和所述主电极阴极之间填充赤泥基Co/Fe⁰粒子电极；所述生物滤料反应区内填充生物滤料，所述生物滤料反应区和所述三维-类电芬顿反应区I之间固定有单层多孔承托板，所述生物滤料反应区和所述三维-类电芬顿反应区II之间固定有双层多孔承托板，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；所述三维-类电芬顿反应区I的上方设置有进水口，所述三维-类电芬顿反应区II的下方设置有出水口。

本发明提供的三维-类电芬顿处理磺胺甲恶唑的水处理系统，包括三维-类电芬顿反应区I和三维-类电芬顿反应区II，所述的三维-类电芬顿反应区I和三维-类电芬顿反应区II之间设置生物滤料反应区，污水自上方的进水口进入后首先经过首先进入三维-类电芬顿反应区I，在硫酸根自由基和羟基自由基的作用下进行预处理，进行预处理，提高污水的可生化性，然后经过生物滤料反应区，在微生物的作用下，污水中小分子有机物得以降解，然后经过双层多孔承托板，携带加药装置加入的过硫酸盐进入三维-类电芬顿反应区II进行深度处理难生物降解的物质。赤泥基Co/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，赤泥基Co/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，保证赤泥基Co/Fe⁰粒子电极持久高效催化磺胺甲恶唑。另外，在电场作用下，Fe³⁺得电子生成Fe²⁺继续活化过硫酸盐，即：