[发明专利]一种超声耦合光电芬顿活化过硫酸盐水处理系统和处理水的方法

说明书

本发明公开了一种超声耦合光电芬顿活化过硫酸盐水处理系统和处理水的方法，所述水处理系统包括储液槽、颗粒过滤板、降解槽、pH调节模块、微生物处理模块；所述降解槽包括电芬顿反应器、紫外线灯、光催化剂、超声波发生器、过过硫酸盐给料器；所述的电芬顿反应器包含阳极、阴极以及亚铁盐，所述紫外线灯直接照射于阳极和阴极；所述光催化剂负载在阳极表面或负载于多孔材料表面并分布于阳极的周围；所述超声波发生器中的超声探头布置在阴极与阳极周围，本发明将超声催化、光催化、过硫酸盐氧化和电芬顿有机结合，解决了传统电芬顿技术电流效率低、降解速率慢的缺点，实现了各技术之间的协同作用。

技术领域

本发明涉及一种超声耦合光电芬顿活化过硫酸盐水处理系统和处理水的方法，属于水处理技术领域。

背景技术

水污染态势日益严峻，已对生态系统健康和人类社会可持续发展带来了巨大的威胁。据世界权威机构调查，随着现代社会经济的飞速发展和科学技术的全面进步，全球范围内每年都有成千上万吨复杂人为有机化学品被消耗和排放到水环境中成为环境有机污染物。部分有机污染物毒性高，难以生化降解，即使在微量水平下也表现出高毒性特征，如酚类、多环芳烃类、苯胺类、氯代苯类、多氯联苯、聚溴二苯醚、全氟辛烷磺酸及其盐和偶氮染料及其中间体等。含这些高毒难降解有机污染物的有机废水通常具有有机物含量高且成分复杂(常伴有色度和异味)、高氨氮量和高含盐量等特点，且来自于各个重大工业生产过程，如化学工业、印染工业、造纸工业、食品工业、冶金工业、制革工业、制药工业及其他行业。工业废水中难降解有机污染物的去除已成为现代工业过程可持续发展的一个主要问题和关键因素。

电芬顿法作为一种新型的高级电化学氧化技术，相比于传统的芬顿法和依赖于高氧化电位阳极的传统电化学氧化法，在工业废水中难降解有机污染物的去除方面具有突出优势，由电化学氧化和芬顿反应产生的高活性羟基自由基可使难降解有机污染物无选择性降解，它不需或只需添加少量化学试剂，易于自动化控制，污泥量少，降解速率更快且电流效率更高。但是，如何进一步提高电流效率和降解速率仍然是电芬顿技术在实际工业化应用中的技术难点和研究重点。

在电极材料开发、工艺参数优化和电化学反应器设计等方面面对瓶颈的时候，技术耦合成为了提高现有水处理技术降解效率的研究热点。光催化氧化技术是指有机污染物吸收自然环境中的部分近紫外光(290～400nm)，在有活性物质存在时即发生强烈的光化学反应，从而得到降解的过程，并且，在有紫外光的电芬顿体系中，紫外光与铁离子之间、光电化学之间存在着协同效应，可使H₂O₂分解产生羟基自由基的速率大大加快，促进有机物的氧化去除。超声催化氧化技术是指在一定功率的超声波辐射水溶液时，水中的微小泡核急剧膨胀、压缩、破裂和崩溃，产生局部高温高压环境，将气泡气液界面的介质裂解产生·OH、·N和·O等强氧化性自由基，使难降解有机物氧化降解，且超声和电化学相互影响、相互促进和相互协同，超声空化作用不仅能增强液相传质，对电极产生去极化和清洗作用，还能相互促进产生更高浓度的活性基团。过硫酸盐高级氧化技术是基于硫酸根自由基的过硫酸盐活化技术，可通过电、热、紫外光、过渡金属离子(Fe²⁺、Cu²⁺和Mn²⁺等)和超声等方式活化过硫酸盐产生更高活性的硫酸根自由基，可明显提高有机物的移除效率。

然而现在还没有将超声催化技术、光催化技术、过硫酸盐高级氧化技术和电芬顿技术有机结合的报道

发明内容