[发明专利]一种膜过滤-电催化污水处理方法

说明书

本发明属于污水处理技术领域，尤其涉及一种膜过滤‑电催化污水处理方法。本发明提供的膜过滤‑电催化污水处理方法，包括以下步骤：将导电多孔膜和对电极连接至外加电源，在压差驱动下，污水流过导电多孔膜，进行膜过滤‑电催化，得到净化水。本发明将膜分离和电催化进行原位耦合，膜过滤过程消耗的驱动能量同时用作电催化过程的传质推动力，实现了无设备投入的能量高效利用，通过电催化和膜过程的优势互补，克服了膜过滤过程和电催化过程的缺点，提高了整体能量利用效率和污染物处理效率。

技术领域

本发明涉及污水处理技术领域，尤其涉及一种膜过滤-电催化污水处理方法。

背景技术

膜技术在水和废水处理领域得到了广泛的应用。目前，在水处理领域应用的膜技术主要包括微滤、超滤、纳滤、电渗析和反渗透。其中，微滤和超滤技术主要用于颗粒物、絮体、细菌和浊度的去除以及用于膜-生物反应器，纳滤和反渗透主要用于去除水中的盐类、病毒和部分有机污染物。膜过程是一个压力驱动过程，按照微滤、超滤、纳滤、反渗透的顺序，跨膜压差依次增大，从微滤的几个大气压到反渗透的几十个大气压。对于膜过程中的跨膜压差造成的压头损失，如果不对其进行回收将意味着大量的能量损失，而进行能量回收需要大量的设备投入，因此目前只有大规模的反渗透装置才有能量回收装置配套。

微滤、超滤和纳滤由于过滤精度高、出水水质稳定，在废水处理领域得到了很好的推广，并结合生物处理发展出了膜-生物反应器，由微生物降解有机污染物，膜过滤保证出水的浊度和微生物的指标。然而，能耗问题依然是限制微滤、超滤和纳滤膜技术推广的主要问题之一。除了跨膜的压头损失外，膜污染造成膜通量的下降，需要定期反冲和化学清洗，也增加了过程运行费用。

电催化氧化是近年来快速发展的高级氧化技术之一，由于具有高效、可控性强、无二次污染或很少二次污染、条件温和(可在常温下进行)、反应器及操作设备简单、易于和其它工艺相结合等特点，这一新兴的高级氧化技术在净化水中污染物中的应用引起了科学家很大的兴趣。以钌/钛电极为阳极可有效去除水中的细菌和藻类[WY Liang,J H Qu,LBChen,HJ Liu,PJ Lei.Inactivation of Microcystis aeruginosa by ContinuousElectrochemical Cycling Process in Tube Using Ti/RuO₂ Electrodes.Environ.Sci.Technol.2005,39:4633-4639；吴星五,高廷耀,李国建.电化学法水处理新技术－杀菌灭藻.环境科学学报，2000，20s：75-79]，无二次污染。具有P-N结构的掺硼金刚石膜-氧化钛光电催化电极在降解酸性橙(Ⅱ)和2,4-二氯苯酚过程中表现出高效率[Jiuhui Qu,and XuZhao.Design of BDD-TiO₂ Hybrid Electrode with P-N Function forPhotoelectrocatalytic Degradation of Organic Contaminants.Environ.Sci.Technol.,2008,42(13),4934-4939]；钌钛电极和氧化铅/钛电极应用于合成革废水处理[MPanizza and G Ceresola.Electrochemical oxidation as a final treatment ofsynthetic tannery wastewater.Environ.Sci.Technol.2005,38:5470-5475]，可以有效去除COD、色度、鞣酸和铵盐。电催化氧化在去除酚类、硝基苯、苯胺等有机污染物中表现出很好的应用前景[吴星五,赵国华,高廷耀.电化学法水处理新技术-降解有机废水.环境科学学报，2000,20s:80-84；B Nasr,G Abdellatif,PC Sáez,J Lobato,and MARodrigo.Electrochemical Oxidation of Hydroquinone,Resorcinol,and Catechol onBoron-Doped DiamondAnodes.Environ.Sci.Technol.2005,39,7234-7239；M Mitadera,NSpataru and A Fujishima.Electrochemical oxidation of aniline at boron-dopeddiamond electrodes.Journal of Applied Electrochemistry,2004,34:249-254；PJ.Lobato,R Paz,MA Rodrigo,C Sáez.Electrochemical oxidation ofphenolic wastes with boron-doped diamond anodes.Water Research,2005,39:2687-2703；Lynne Wallace,Michael P.Cronin,Anthony I.Day,and DamianP.Buck.Electrochemical Method Applicable to Treatment of Wastewater fromNitrotriazolone Production.Environ.Sci.Technol.,Article ASAP·DOI:10.1021/es8028878.Publication Date(Web):06February 2009]，在处理难以生物降解的印染废水中同样表现出良好的性能[X Chen,G Chen,PL Yue.Anodic oxidation of dyes at novelTi/B-diamond electrodes.Chemical Engineering Science.2003,58:995-1001；A Wang,J Qu,H Liu,J Ge.Degradation of azo dye Acid Red 14 in aqueous solution byelectrokinetic and electrooxidation process.Chemosphere,2004,55:1189-1196]。