[发明专利]一种耦合电-芬顿生物反应装置

说明书

本发明公开了一种耦合电‑芬顿生物反应装置，包括曝气混合单元、微流体反应单元、生物滤池，和泵水装置，所述的曝气混合单元设置在储水箱和微流体反应单元之间，通过泵水装置连通并控制水路和气路；所述的曝气混合单元包括若干根平行设置的曝气管、集水器、曝气板、曝气混合腔，所述的曝气管的顶端与集水器相连，下端与曝气板相连，当水流通过曝气管时，借助文丘里效应将空气吸入曝气管中，所吸入的水流和空气在曝气混合腔中混合；所述微流体反应单元中的阴极与曝气混合腔相连，所述的阳极与生物滤池相连。本发明装置可以优化电芬顿反应过程，能够更好地修复水体，提高修复效率。

技术领域

本发明属于水体净化设备领域，具体涉及一种耦合电-芬顿生物反应装置。

背景技术

二氯吡啶酸是合成激素类除草剂，可用于大麦、小麦、玉米、油菜等作物田防除阔叶杂草，尤其对豆科和菊科多年生杂草防效好，被广泛应用到农业生产中。在施用二氯吡啶酸药物后，其会致使根部生长过量，茎及叶生长畸形，养分消耗，可彻底杀死敏感深根杂草。但是土壤对二氯吡啶酸的吸附性较弱，药物会随着地表径流进水自然水体，污染水环境。在无氧和少量微生物存在条件下，二氯吡啶酸可以持续很长时间。在一般条件下，二氯吡啶酸的半衰期为 4~ 287 d。根据美国环保局（EPA）的报告显示，长期暴露于含有二氯吡啶酸的环境中，会产生毒性，造成动物胎儿畸形。人体吸入二氯吡啶酸后会诱发咳嗽和咽喉疼痛等症状，直接接触后皮肤会变红，眼睛也会变红并伴有疼痛感，严重可能导致永久失明。研究已表明，水体是除草剂物质的主要“储存库”。

被这种激素类药物污染后的水体会对人类和生态产生潜在风险。其致畸形和致病作用需要准确的暴露信息，这在实际中很难得到。但是很多发达国家，诸如美国、荷兰等都采取了一系列防护措施。但是大部分除草剂的都具有难生物降解的特点，传统的方法是用生物膜法，这种方法难以高效的去除这类药物。近年来，电-芬顿法被广泛应用于有机污染物去除和污染水体修复过程中。

电-芬顿法废水处理反应器的设计仍然是一个难题。电芬顿是一种高效的电化学高级氧化过程，其本质是在氧气的还原过程中产生过氧化氢，最终目的是促进芬顿反应。电-芬顿法及相关技术在生物技术处理效果不佳的废水修复中表现出了很高的效率。相比之下，大部分的研究都集中在电极材料和工作条件的影响上，较少关注电池设计的其他方面。传统上电-芬顿法被广泛应用于简单搅拌槽反应器或平行板流式电池中。尽管传统的电-芬顿法反应器到目前为止已经取得了积极的效果，但是其无法形成工业规模，因此需要尽快降低这项技术的成本。

电-芬顿法废水处理反应器的合理设计是实现电芬顿法技术修复水体污染实用化的关键技术之一。但是，现有的用于水体修复的电-芬顿反应器存在以下问题：

一、电能消耗大：由于电-芬顿法缺乏高效的电极材料以及在电极间存在较大的孔隙，电阻增大，导致电极间电流损失增大，因此没有较高的电能利用率，能耗增加；

二、目前为止，电芬顿反应器的主要限制是因为电极间间隙较窄，导致电极表面和电极间隙中会产生气泡的积聚从而产生操作问题；

三、目前为止，几乎所有的用到电芬顿法的处理工艺都要用到空气压缩机已增加曝气，这大大增加了处理的成本；

四、传统电芬顿法的操作较为复杂，操作繁琐：电芬顿反应器的目标是高效快速的产生过氧化氢，一旦反应器出现异常，处理效果不明显，需要后续处理步骤。

发明内容

针对上述问题，本发明提出一种耦合电-芬顿生物反应装置。

实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：

一种耦合电-芬顿生物反应装置，包括储水箱、曝气混合单元、微流体反应单元、生物滤池，和泵水装置，所述的曝气混合单元设置在储水箱和微流体反应单元之间，通过泵水装置连通并控制水路和气路；