[发明专利]一种三维‑类电芬顿降解喹诺酮类抗生素的水处理系统及方法

权利要求书

1.一种三维-类电芬顿降解喹诺酮类抗生素的水处理系统，其特征在于，包括反应器(4)、供水装置、曝气装置、加药装置和电源(5)，所述供水装置、所述曝气装置和所述加药装置分别连通所述反应器(4)；

所述反应器(4)包括三维-类电芬顿反应区和生物滤料反应区(18)，所述三维-类电芬顿反应区的底部为主电极阳极(7)，顶部为主电极阴极(8)，所述电源(5)的正负极分别电连接所述主电极阳极(7)和所述主电极阴极(8)，所述主电极阳极(7)和所述主电极阴极(8)之间填充硫铁矿焙烧渣基Co/Fe⁰粒子电极(12)，所述主电极阳极(7)、所述硫铁矿焙烧渣基Co/Fe⁰粒子电极(12)和所述主电极阴极(8)构成三维-类电芬顿反应区；

所述生物滤料反应区(18)位于所述三维-类电芬顿反应区下方，所述生物滤料反应区(18)内填充生物滤料，所述生物滤料反应区(18)和所述三维-类电芬顿反应区之间固定有双层多孔承托板(15)，所述双层多孔承托板(15)位于所述主电极阳极(7)的下方，所述加药装置连通所述双层多孔承托板(15)两层之间的空隙；

所述三维-类电芬顿反应区的上方设置有反冲洗进水口(19)，所述生物滤料反应区(18)的下方设置有反冲洗出水口(20)。

2.根据权利要求1所述的一种三维-类电芬顿降解喹诺酮类抗生素的水处理系统，其特征在于，所述硫铁矿焙烧渣基Co/Fe⁰粒子电极(12)由以下重量份数的组分组成：骨料40～50份，成孔剂8～12份，活化剂10～35份，粘合剂20～30份；其中，所述活化剂为Co、Fe⁰，所述骨料为硫铁矿焙烧渣。

3.根据权利要求2所述的一种三维-类电芬顿降解喹诺酮类抗生素的水处理系统，其特征在于，所述硫铁矿焙烧渣基Co/Fe⁰粒子电极(12)的制备方法为：

将硫铁矿焙烧渣进行充分浸泡、清洗，烘干后冷却至室温，置于磨球机中研磨成粉，使用80目的筛网筛分，得到硫铁矿焙烧渣骨料备用；将原料充分混合后滚动成球，然后置于25～35℃的恒温培养箱中培养8～15日，得到硫铁矿焙烧渣基Co/Fe⁰粒子电极(12)。

4.根据权利要求3所述的一种三维-类电芬顿降解喹诺酮类抗生素的水处理系统，其特征在于，所述主电极阳极(7)为PANI/Ti主电极阳极，所述PANI/Ti主电极阳极为负载聚苯胺的多孔钛网；所述主电极阴极(8)为碳纤维。

5.根据权利要求4所述的一种三维-类电芬顿降解喹诺酮类抗生素的水处理系统，其特征在于，所述反应器还包括曝气区，所述曝气区位于所述生物滤料反应区(18)的下方，所述曝气区与所述生物滤料反应区(18)之间固定有单层多孔承托板(17)，所述曝气装置连通所述曝气区，所述曝气区的底部开设有进水口和反冲洗出水口(20)，述供水装置通过所述进水口连通所述反应器，所述三维-类电芬顿反应区的顶部开设有出水口(16)和反冲洗进水口(19)。

6.根据权利要求1-5任一项所述的一种三维-类电芬顿水处理系统，其特征在于，所述供水装置包括依次连通的水箱(1)、蠕动泵(3)和进水管(2)，所述蠕动泵(3)通过所述进水管(2)连通所述进水口。

7.根据权利要求6所述的一种三维-类电芬顿水处理系统，其特征在于，所述曝气装置包括依次连通的空压机(9)、进气管(10)和溶气板(11)，所述溶气板(11)位于所述曝气区内。

8.根据权利要求6所述的一种三维-类电芬顿水处理系统，其特征在于，所述加药装置包括依次连通的加药箱(13)和加药管(14)，所述加药管(14)连通所述双层多孔承托板(15)的两层之间的空隙。

9.一种用于权利要求1所述的三维-类电芬顿降解喹诺酮类抗生素的水处理系统的水处理方法，其特征在于，所述方法包括：

制备硫铁矿焙烧渣基Co/Fe⁰粒子电极(12)和主电极阳极(7)；

将所述反应器(4)、供水装置、曝气装置、加药装置和电源(5)按照上述结构组装好；

主电极阳极(7)、主电极阴极(8)和硫铁矿焙烧渣基Co/Fe⁰粒子电极(12)构成三维粒子电极体系，通过加药装置向所述反应器(4)中加入过硫酸盐，通过供水装置向反应器(4)中通入污水，使带有过硫酸盐的污水进入三维粒子电极反应体系构成三维-类电芬顿反应，强化产生硫酸根自由基，粒子电极基体中的过渡金属在电场的作用下催化产生羟基自由基，两者共同有效降解污水中的喹诺酮类抗生素。