[发明专利]一种光伏驱动电芬顿自维持系统及降解苯胺废水的方法

说明书

本发明公开了一种光伏驱动电芬顿自维持系统及降解苯胺废水的方法。该光伏驱动电芬顿自维持系统包括电芬顿自维持单元、铁絮体回收单元及光伏电源驱动单元，所述电芬顿自维持单元与所述铁絮体回收单元连接。由于采用的是可再生能源，又无需额外投加化学试剂，因而处理成本大大降低；较好地克服了传统Fenton法的不足，非常适合微量、分布式水体中苯胺的处理。

技术领域

本发明属于地表水微污染水体处理技术领域，更具体地，涉及一种光伏驱动电芬顿自维持系统及降解苯胺废水的方法。

背景技术

苯胺是一种无色油状液体，具有芳香气味，它作为重要的有机中间体，在化工染料、医药、农药和国防等领域有着广泛应用。然而，排放到水体中的苯胺由于具有长期残留性、生物蓄积性、致癌、致畸、致突变性等特点给生态环境带来重大灾难，并严重危害到人们的健康，因此被世界大多数国家列为优先控制的污染物之一。在我国，鉴于苯胺的严重危害性，其也被列入“中国环境优先污染物黑名单”中，并严格控制其在工业废水中的排放。

目前，对难降解的苯胺，其主要治理技术可分为：物理法、化学法和生物法。其中Fenton氧化法是H₂O₂在Fe²⁺的催化作用下生成强氧化性羟基自由基(·OH)，进而将水体中难降解有机物氧化，具有处理效果好、反应彻底、不产生二次污染等优点，故在治理水体中难降解有机物时常用。常见的H₂O₂、Fe²⁺和酸碱药品(调pH)投加方式有一次性投加或连续投加。前者排放污泥量大，药品利用率低，后者需连续投加设备，一次性投资大，劳动强度高，此外H₂O₂的昂贵价格以及存贮安全限制了该法广泛使用。为弥补上述不足，近年来出现了Electro-Fenton技术，该法主要通过电化学方法产生H₂O₂(反应式O₂(g)+2H⁺+2e^-→H₂O₂)以及形成合适的pH环境并外部添加Fe²⁺使污染物得到治理，虽降低了H₂O₂的成本与安全风险，但仍常需外部添加O₂(形成H₂O₂)和Fe²⁺，劳动强度仍较大；而过量的铁添加会导致排放水体的铁含量超标并影响人们对水体的感官；此外大多使用化石燃料所产生的电能，且使用时需将交流电变成直流电；另外对偏远分布式点排放由于运行成本和电力问题制约了该技术的推广与使用。

发明内容

本发明的目的是针对传统Fenton氧化法和Electro-Fenton法的不足而提出的绿色处理方法，本方法通过两对电极和催化剂系统，实现H₂O₂和Fe²⁺的原位产生并持续供给，通过电流调节实现对水体pH值分布控制；运行时不需额外物质添加且运行成本极低，对原有水质中的苯胺有明显的去除。

为了实现上述目的，本发明的第一方面提供一种光伏驱动电芬顿自维持系统，该光伏驱动电芬顿自维持系统包括电芬顿自维持单元、铁絮体回收单元及光伏电源驱动单元，所述电芬顿自维持单元与所述铁絮体回收单元连接；

所述电芬顿自维持单元包括自下而上依次设置的阴极板A、阳极板A、催化剂层、阳极板B和阴极板B；所述阴极板A、阳极板A和阴极板B各自独立地采用石墨或钛板电极；所述阳极板B采用铁板或铸铁板电极；

所述铁絮体回收单元包括沉淀池和设置在沉淀池内的滤料层。

作为本发明优选的实施方式，所述阴极板A和阳极板A通过绝缘电极衬套相连，间距为20-40mm；所述阴极板B和阳极板B通过绝缘电极衬套相连，间距为20-30mm。

作为本发明优选的实施方式，所述阴极板A、阳极板A、阴极板B和阳极板B均为开孔的圆板电极，孔直径为1.5～2.5mm，开孔率为18～25％。