[发明专利]一种将电絮凝和电芬顿技术联用处理有机污染物的方法

说明书

本发明公开一种将电絮凝和电芬顿技术联用处理有机污染物的方法，主要步骤包括：1)用于去除藻华污水中悬浮的蓝藻的电絮凝过程；2)用于降解上清液中的有机污染物的电芬顿过程，将絮凝步骤沉淀底泥排出后，保留上清液，将石墨‑炭黑混合空气扩散阴极与Ti/IrO₂金属板通过外电路接通，Ti/IrO₂金属板作为阳极，石墨‑炭黑混合空气扩散阴极作为阴极，在300rpm的磁力搅拌辅助下进行电芬顿降解水中藻毒素实验。电絮凝技术与电芬顿技术所需的铁离子与过氧化氢无需外界投加，全部由系统内部原位生成，只需控制电路的接通和电流的大小即可调整系统处理模式、处理效率与速度。

技术领域

本发明涉及电化学技术领域，特别涉及一种可将电絮凝技术以及电芬顿技术联用的可切换三电极反应器及其构建方法，以及在处理富含悬浮污染物以及难降解有机污染物的水体(以藻华污水为例)的应用。

背景技术

水是经济和社会发展的物质基础，我国水资源储量丰富，但人均占有量少，我国属于严重缺水国家。近年来，随着经济的快速发展和人口的急剧增加，水体富营养化日趋严重，蓝藻水华频繁发生。受蓝藻水华污染的水体除了会产生颜色和异味外，还会使得饮用水水源受到威胁，蓝藻细胞分泌的次生代谢物微囊藻毒素，通过食物链进入人体，严重威胁着人类的健康。目前，针对蓝藻水华的控制，已有多种方式，如物理法(微滤机法、气浮法、直接过滤法、黏土除藻法、微电解法、紫外光照射法等)，生物法(微生物控藻、植物控藻、动物控藻等)和化学法(混凝沉淀、氧化杀藻、非氧化型杀藻)。

目前，电絮凝技术逐步受到了学者以及技术人员的关注，其去除污染物主要包括絮体产生、污染物聚集、污染物与水体的分离及去除3个步骤(包括气浮和沉淀)。将金属板(铁或铝)作为牺牲阳极，接入电路后，阳极通电溶出的金属离子在水中形成羟基水合物胶体，其通过静电吸附以及网捕作用将水中污染物捕获并聚集，使水体中的悬浮污染物易于与水分离。电絮凝技术结合了电化学、化学混凝、气浮3种技术，实现了较短的电解时间内高效去除污染物。

但是电絮凝过程可能由于电流的刺激造成蓝藻细胞的破损，释放胞内物质，尤其是微囊藻毒素的大量释放，严重威胁了水质安全。同时，随絮体进入底泥中的蓝藻细胞，由于生存环境的改变，及底泥在处理处置过程对其造成的影响，可能会造成藻细胞的细胞破损化及死亡分解，释放出大量的藻毒素，造成二次污染，影响水质安全。同时，电絮凝方法无法有效去除水体中已经存在的藻毒素。因此单纯应用电絮凝技术无法彻底处理受水华污染的水体。

高级氧化技术(advanced oxidation process，AOPs)是处理难降解有机废水最具有应用前景的方法之一。AOPs的核心是通过外界能量(光能、电能等)和物质(O₃、H₂O₂等)的持续输入，经过一系列物理过程和化学反应，产生具有强氧化性的羟基自由基(·OH)，将废水中的有机污染物氧化成CO₂、H₂O和无机盐等。由于羟基自由基氧化电位高达2.8V，几乎可以氧化废水中的各种有机物，因此具有广泛的应用前景。其中电芬顿法将高级氧化技术应用于电化学系统中，在阴极持续生产出的过氧化氢在溶液中的亚铁离子的催化下变成羟基自由基和三价铁离子，羟基自由基将溶液中的有机物矿化，三价铁在阴极还原成为二价铁离子继续进行催化反应。电芬顿技术在以下四个方面具有显著优势：(1)作为芬顿试剂的H₂O₂可在反应过程中产生，避免了运输和贮存药剂时可能产生的危险；(2)控制参数仅有电压和电流，便于实现自动化控制；(3)有机物矿化程度高，且能耗相对较低；(4)铁离子可以不断循环，无需持续添加药剂并避免了底泥的产生。

发明内容

本发明的目的是针对上述存在的问题，提供一种将电絮凝技术和电芬顿技术联用处理有机污染物的方法，即通过不同电路的切换将电絮凝与电芬顿技术相耦合在同一反应器中，用于去除水中的悬浮污染物(蓝藻)以及难降解有机污染物(藻毒素)，达到藻华污染水体的清洁处理。