[发明专利]高级氧化处理废水的一体化方法及装置

权利要求书

1.高级氧化处理废水的一体化方法，其特征在于，包括：

1）在反应器内对废水进行一体化处理，所述反应器由下部的阳极厌氧微生物反应室及上部的阴极高级氧化反应室组成，阳极厌氧微生物反应室与阴极高级氧化反应室之间通过隔膜分隔；阳极厌氧微生物反应室内设有阳极电极，并填充颗粒活性炭与厌氧产电菌的混合物；阴极高级氧化反应室内沿高向设有多层阴极板，阳极电极与最上层阴极板之间通过导线连接，各层阴极板之间间隔填充有固体催化剂填料形成多层固体催化剂填料区；

2）待处理的废水按照设定流速由反应器底部进入阳极厌氧微生物反应室内并向上方流动，利用微生物燃料电池的原理，阳极厌氧微生物反应室内同时进行有机污染物的去除和产生电能的反应，阳极电极与最上层阴极板之间产生的电场使其余各层阴极板产生复极化效应；

3）阳极厌氧微生物反应室出水通过隔膜后，依次通过多级电场复极化的固体催化剂填料区，将气体氧化剂按照设定的气水比均匀分散到各级固体催化剂填料区内；在复极化电场作用下，废水、固体催化剂及气体氧化剂均匀混合并发生催化氧化反应，产生强氧化性自由基；固体催化剂填料不仅发挥催化作用还充当粒子电极，产生复极化电催化效果，促进强氧化基团的产生，加速水中大分子污染物开环断链，最终分解为水、二氧化碳、氮气及其他小分子，从而去除废水中的难降解有机污染物。

2.根据权利要求1所述的高级氧化处理废水的一体化方法，其特征在于，所述反应器的反应条件为常温常压，进水的pH值为4～8，气体氧化剂与废水的气水流速比为10～30:1。

3.根据权利要求1所述的高级氧化处理废水的一体化方法，其特征在于，所述气体氧化剂为空气、氧气、臭氧、过氧化氢、水蒸气中的一种或几种气体任意组合。

4.根据权利要求1所述的高级氧化处理废水的一体化方法，其特征在于，所述固体催化剂填料为颗粒活性炭、碳气凝胶、成型分子筛、负载贵金属的复合型催化剂中的一种。

5.根据权利要求1所述的高级氧化处理废水的一体化方法，其特征在于，所述阳极电极采用碳棒、石墨烯、碳纳米管或金属/导电聚合物修饰的碳纳米电极材料。

6.根据权利要求1所述的高级氧化处理废水的一体化方法，其特征在于，所述阴极板采用普通碳材料、改性碳材料或金属与碳的复合催化剂电极材料。

7.根据权利要求1所述的高级氧化处理废水的一体化方法，其特征在于，所述气体氧化剂的供入方式采用多级阴极板微孔曝气供入方式或中空纤维膜供入方式；其中多级阴极板微孔曝气供入方式是将阴极板制成中空结构，中空阴极板内部的空腔作为气室，中空阴极板表面遍布微孔，气体氧化剂先供入气室，再通过表面的微孔形成均匀、稳定的微小气泡进行曝气；中空纤维膜供入方式是将中空纤维膜组件由上至下贯穿于反应器的阴极高级氧化反应室中，中空纤维膜组件由多个具有疏水性和微孔性的空心膜管组成，废水在空心膜管外流动，气体氧化剂先供入空心膜管的管腔内，在气体压力的推动下，管腔内的气体氧化剂透过膜壁供入到废水中。

8.用于实现权利要求1所述方法的高级氧化处理废水的一体化装置，其特征在于，包括反应器，所述反应器由下部的阳极厌氧微生物反应室及上部的阴极高级氧化反应室组成，阳极厌氧微生物反应室与阴极高级氧化反应室之间通过隔膜分隔；阳极厌氧微生物反应室的中部设有阳极电极，阳极厌氧微生物反应室内填充颗粒活性炭与厌氧产电菌的混合物；阴极高级氧化反应室内沿高向水平设有多层阴极板，阳极电极与最上层阴极板之间通过导线连接，各层阴极板之间间隔填充有固体催化剂填料形成多层固体催化剂填料区；固体催化剂填料区内设有气体氧化剂供入装置，气体氧化剂供入装置连接外部的氧化剂气源；反应器的底部设进水口，阴极高级氧化反应室上方的反应器一侧设出水口，反应器顶部设排气口及排气阀；气体氧化剂供入装置为多级阴极板微孔曝气供入装置或中空纤维膜供入装置；所述多级阴极板微孔曝气供入装置由多层制成中空结构的阴极板组成，中空阴极板内部的空腔作为气室，中空阴极板表面遍布微孔，气室与外部氧化剂气源连接；中空纤维膜供入装置为由上至下贯穿于反应器的阴极高级氧化反应室中的中空纤维膜组件，中空纤维膜组件由多个具有疏水性和微孔结构的空心膜管组成，各空心膜管分别连接外部氧化剂气源；所述阳极电极与最上层阴极板之间的导线上设电阻。