[发明专利]一种改性碳布电催化过硫酸盐、臭氧的污水处理系统

说明书

本发明涉及一种改性碳布电催化过硫酸盐、臭氧的污水处理系统，其深度处理单元包括深度处理室、气源总成及催、氧化剂加料总成。深度处理室内设微纳米曝气器、通道管、电化学阴极与阳极、催化剂氧化剂负载层。气源总成与微纳米曝气器连接向其输送氧气或臭氧。催化剂与氧化剂投放总成能够将催化剂和氧化剂投送至催化剂氧化剂负载层中。电化学阳极和阴极分别与电源的正、负极连接。深度处理室内能够实现原位产生双氧水与过硫酸盐体系的耦合，或电催化与臭氧体系的耦合。本发明能根据污水类型选择不同的处理系统，在同一系统内实现对不同性质污水的深度处理操作，显著提高净水效果并降低能耗，优化反应装置结构，缩小反应装置的占地面积。

技术领域

本发明涉及污水处理技术领域，特别涉及一种通过电催化过硫酸盐(PMS)、臭氧来实施污水处理技术。

背景技术

污水深度处理技术是一种逐渐兴起的污染物处理手段。主要包括混凝絮凝技术、化学氧化技术、膜处理技术、吸附技术及对部分单个技术的综合应用，其中化学氧化法为主要的处理环节。

化学氧化法的去污能力主要是利用氧化剂的氧化作用，原理是将污水中的污染物转化为其他物质从而达到将污染物从污水中去除的目的。目前，常用的氧化剂有双氧水、二氧化氯、臭氧等，但是这些氧化剂存在着处理成本高、氧化不彻底及生成消毒副产物等缺陷。相应来说，高级氧化技术的发展趋势越来越好，它是以更强氧化能力的羟基自由基(·OH)为特点的污水深度处理技术。羟基自由基的氧化还原电位为2.8V，臭氧是2.08V，液氯是1.36V，因而羟基自由基具有更高的电位，与有机污染物反应时具有更高的反应速率，而且进行氧化时无选择性，可将水中的有机物彻底转化为CO₂和H₂O。在高级氧化技术的催化剂中，铁氧体的应用逐渐广泛。不同的工艺可以制备出不同结构的铁氧体，常见的有立方相和六方相，不同的结构对应着不同的性能。现在制备成熟且应用广泛的铁氧体主要是CoFe₂O₄、CuFe₂O₄、MnFe₂O₄等，这些铁氧体的共性在于具有强催化性、溶解性低、晶体结构稳定、容易从水中磁性分离等性质。

将氧气与臭氧混合通入反应器中，氧气可以在阴极上原位生成H₂O₂，产生的H₂O₂与臭氧发生反应，将臭氧转化为氧化能力更强的羟自由基(·OH)，可以氧化缺乏多电子组分的“顽固”有机污染物。在电降解过程中，污染物既可以经O₃/·OH发生化学氧化反应而消除，也可以在电极表面发现电化学氧化反应而消除。过硫酸盐高级氧化技术是一种新型水体污染物处理技术，它的技术反应机理是一种类Fenton技术，从目前的研究结果来看它具有良好发展前景。它包含两种类别，一种是过一硫酸盐，另一种过二硫酸盐。过硫酸盐易溶于水生成过硫酸根离子(S₂O₈^2-)。它生成的硫酸根离子，常常会在外界的活化作用下生成强氧化性的硫酸根自由基(E＝+2.6V)，常见的活化方法包括光、超声、微波、过渡金属、碱等。将硫酸根自由基(E＝+2.6V)和羟基自由基(E＝+2.8V)进行对比，可以看到生成的它们的氧化电势相近，因而硫酸根自由基具有较强的氧化能力，因此该技术可以氧化目标水体中难降解的目标污染物，将其部分或完全矿化为二氧化碳和无机酸。过硫酸盐活化技术主要广泛应用于国内外土壤中地下水有机污染原位修复。目前还发现在去除有机废水中的有毒有害难生化处理物质，它也有着潜在的应用前景。过渡金属具有不饱和位点，具有与自由基很好地结合的特点，铁作为过渡元素与其它物质可以很好的进行耦合，铁及其氧化物联合过硫酸盐体系进行水中抗生素降解已经取得了一定的成果，是当下研究的热点，非常有研究意义。

发明内容