[发明专利]三维电极生物膜与光电复氧协同处理污废水的装置与方法

权利要求书

1.一种三维电极生物膜与光电复氧协同处理污废水的反应装置，其特征在于，所述装置包括一壳体，所述壳体两侧分别设有污水进水口和净水出水口，所述壳体包括与污水进水口相连的过滤区和与净水出水口相连的反应区，所述过滤区和反应区由隔板分开且两者通过隔板上的过水孔连通；并且所述过水孔上设有微孔膜；所述反应区包括极板系统、隔离膜、第一填料和第二填料；所述极板系统包括设置在反应区中部的正极板和所述正极板两侧平行等距设置的两个负极板；所述两个负极板表面裹绕若干层生物膜；所述隔离膜包裹所述正极板并位于所述正极板和负极板中间；在所述隔离膜和所述反应区的壳体的空间填充所述第一填料，在隔离膜内部空间填充所述第二填料；其中，所述第一填料为裹绕生物膜的微颗粒，所述第二填料为吸附有光催化剂的微颗粒；所述净水出水口设有微孔膜。

2.如权利要求1所述的三维电极生物膜与光电复氧协同处理污废水的反应装置，其特征在于，所述隔离膜为醋酸纤维膜。

3.如权利要求1所述的三维电极生物膜与光电复氧协同处理污废水的反应装置，其特征在于，所述微颗粒为硅胶吸附颗粒，所述光催化剂颗粒直径50～400nm；材料为锐钛矿型TiO₂，或者掺杂少许纳米铂或锌金属颗粒的锐钛矿型TiO₂；所述纳米TiO₂光催化剂用量为5～10g/L，优选为6～8g/L。

4.如权利要求1所述的三维电极生物膜与光电复氧协同处理污废水的反应装置，其特征在于，所述第一填料和第二填料的分布密度为50～150g/L，优选为60～90g/L。

5.如权利要求1所述的三维电极生物膜与光电复氧协同处理污废水的反应装置，其特征在于，在所述正极板和负极板上端边缘分别设有正极板接电柄和负极板接电柄；所述正极板接电柄和负极板接电柄的尺寸为10×5cm；所述过滤区填料为石英砂。

6.如权利要求1所述的三维电极生物膜与光电复氧协同处理污废水的反应装置，其特征在于，所述正极板为Ebonex多孔陶瓷电极，所述负极板为草酸改性的钛极板。

7.如权利要求6所述的三维电极生物膜与光电复氧协同处理污废水的反应装置，其特征在于，所述正极板采用如下方法制备：首先将亚氧化钛粉末与0.5％聚丙烯酰胺及少量聚乙烯醇粘结剂混合环磨6小时，然后过300目振动筛；将得到的陶瓷粉体进行造粒，控制颗粒含水率为5％左右，粒度为40～80目；之后在700kg/m²的压力下在模具中制成厚度为3.5mm的陶瓷坯板；初坯在85℃下进行热处理24h，去除初坯中的水分和有机粘结剂；最后在1350℃的真空炉中烧结11h，即可制得Ebonex多孔陶瓷电极。

8.如权利要求6所述的三维电极生物膜与光电复氧协同处理污废水的反应装置，其特征在于，所述负极板采用如下方法制备：将Ti板首先用300目砂纸打磨以去除表面氧化钛，然后在沸腾的10wt％NaOH溶液中1h去除Ti板表面的油污；之后，将清洗后的Ti板置于沸腾的5wt％草酸溶液(m/m)刻蚀2h成均匀麻面，清洗后在0.5vol％HF溶液中蚀刻10min使Ti表面粗糙度增大；最后，将处理完毕的Ti板置1wt％稀草酸溶液中保存，即可制得草酸改性的钛极板。

9.如权利要求1所述的三维电极生物膜与光电复氧协同处理污废水的反应装置，其特征在于，所述壳体长100～200cm、宽30～60cm、高50～100cm；所述正极板与负极板为矩形结构，长宽高保持一致，所述正极板与负极板的间距为2～10cm；所述正极板和负极板厚度为1～8mm，正极板和负极板的长度高度为所述装置的2/3～4/5。

10.一种利用权利要求1-9任意一项所述的三维电极生物膜与光电复氧协同处理污废水的反应装置处理污废水的方法，所述方法包括如下步骤：

S1，在所述反应装置前设置预处理设备，将有机污废水引入所述预处理设备，且在所述预处理设备中将水体的PH调节到5～9之间，过滤去大颗粒不溶性污染物，调节水温至常温；

S2，将经过S1步骤预处理后的污废水通过进水口导入所述三维电极生物膜与光电复氧协同处理污废水的反应装置，在所述反应装置内对水体中污染物进行降解催化氧化净化处理；

S3，将S2步骤净化处理后的水体由出水口通过排水设备进行收集；进一步过滤后排放。