[发明专利]一种三维‑类电芬顿处理三氯卡班的水处理系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及水处理技术领域，尤其涉及一种三维-类电芬顿处理三氯卡班的水处理系统及方法。

背景技术

三氯卡班(TCC)属于药品及个人护理用品(PPCPs)中常用的杀菌剂，在香皂、沐浴露、洗面奶、洗衣粉、美容化妆品、牙膏、医用消毒剂中都广泛使用。TCC作为杀菌剂虽然毒性比三氯生小，具有高效广谱性、连续作用性、颜色稳定性等一系列优点，但随着个人护理用品用量的增大，TCC已发展为广泛存在水体中的持续性污染物，有研究发现:在黄河、青岛胶州湾和香港维多利亚湾等多地水样中都能检测到TCC，浓度在20～600ng/L左右。TCC作为一种持久性有机物，具有生物积累性，对生物急性毒性较低，对高等动植物影响不明显，但是对细菌微生物及那些低等生物的危害极大，在生态系统结构与功能方面具有极大的潜在威胁。传统的生物城市污水处理技术对城市污水中的TCC去除不理想。

高级氧化法产生的强氧化活性物质对大分子有机物具有强氧化作用，有利于处理污水中的三氯卡班，而三维电极是一种新型的高级氧化方法，其反应区域不再局限于电极的简单几何表面上，而是在整个床层的三维空间表面上进行，近年来有较多的研究。专利CN 102070230A公开了一种三维电极电芬顿去除水中有机物的方法及装置，所述的装置包括反应室和气室，反应室内设置碳材料阴极、铁板阳极和固定床三维粒子电极，碳材料阴极和铁板阳极分别连接电源的两极，通电后，阳极氧化生成铁离子，阴极表面生成过氧化氢，铁离子和过氧化氢构成电芬顿试剂氧化去除废水中的有机物。阳极氧化生成铁离子后，阳极被消耗，一方面，使处理过程中需要不断更换阳极板，成本较高，更换时需要停工，影响上游工艺运行，不能形成连续处理；另一方面，阳极消耗后生成的铁离子会随着污水一起流出，无法继续使用，需要不断消耗阳极产生铁离子，不利于循环利用，增加成本，且铁泥随污水流出后沉淀在污水中形成会形成二次污染，增加处理成本。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供一种三维-类电芬顿处理三氯卡班的水处理系统及方法，有效处理污水中的三氯卡班。

本发明是通过如下技术方案实现的，提供一种三维-类电芬顿处理三氯卡班的水处理系统，包括反应器、供水装置、曝气装置、加药装置和电源，所述供水装置、所述曝气装置和所述电源分别连接所述反应器。

所述反应器包括三维-类电芬顿反应区和生物滤料反应区，所述三维-类电芬顿反应区的底部为主电极阳极，顶部为主电极阴极，所述电源的正负极分别电连接所述主电极阳极和所述主电极阴极，所述主电极阳极和所述主电极阴极之间填充黄金尾矿基Co/Fe⁰粒子电极，所述主电极阳极、黄金尾矿基Co/Fe⁰粒子电极和所述主电极阴极之间构成三维-类电芬顿反应区。

所述生物滤料反应区位于所述三维-类电芬顿反应区的上方，所述生物滤料反应区内填充生物滤料，所述生物滤料反应区和所述三维-类电芬顿反应区之间固定有双层多孔承托板，所述双层多孔承托板位于所述主电极阴极的上方，所述加药装置连通所述双层多孔承托板的两层板之间的空隙，所述生物滤料反应区的上方设置进水口，所述供水装置通过所述进水口连通所述反应器，所述三维-类电芬顿反应区的下方设置出水口。

本发明的生物滤料反应区内填充生物滤料，污水自上方的进水口进入后首先经过生物滤料反应区，与生物滤料反应区内填充的生物滤料接触进行处理，在微生物的作用下，污水中小分子有机物得以降解，再经过三维-类电芬顿反应区进行深度处理难生物降解的物质。可以通过加药装置向双层多孔承托板之间加入一定浓度的过硫酸盐，当供水装置中的污水达到双层多孔承托板后，过硫酸盐和污水混合，污水和过硫酸盐共同到达三维-类电芬顿反应区，三维-类电芬顿反应区中的黄金尾矿基Co/Fe⁰粒子电极在电场的作用下被复极化而两端分别带正负电荷，形成一个个微小的电场，增大了反应器内的有效反应面积，黄金尾矿基Co/Fe⁰粒子电极所负载的Fe⁰能有效活化过硫酸盐，生成硫酸根自由基，即：

Fe⁰+2Fe³⁺→3Fe²⁺；