[发明专利]一种电化学强化臭氧-生物活性炭水处理设备及利用其处理水的方法

权利要求书

1.一种电化学强化臭氧-生物活性炭水处理设备，包括储液装置(1)、臭氧接触反应装置(3)、臭氧发生装置(4)、曝气装置(5)和活性炭反应装置(7)；其特征在于，所述活性炭反应装置(7)分为电化学反应区和微生物降解区，所述电化学反应区在活性炭反应装置(7)的上部，包括平行设置于活性炭反应装置(7)的内壁的阳极(9)和阴极(10)，活性炭(8)处于两个电极中间；所述微生物降解区在活性炭反应装置(7)的下部，包括生物活性炭层。

2.根据权利要求1所述的电化学强化臭氧-生物活性炭水处理设备，其特征在于，还包括电极固定装置(11)，其固定于活性炭反应装置(7)的壁面，并且连接阳极(9)或阴极(10)，电源(14)的正、负极通过电极固定装置(11)分别与阳极(9)和阴极(10)相连接；还包括承托层(13)，其置于活性炭反应装置(7)底部。

3.根据权利要求1所述的电化学强化臭氧-生物活性炭水处理设备，其特征在于，所述臭氧发生装置(4)的气源为空气或氧气，所述曝气装置(5)为微孔曝气器或无泡曝气器；所述活性炭(8)为颗粒或粉末活性炭中的一种；所述阳极(9)和阴极(10)为碳基、金属或金属氧化物镀膜组分的片状或网状电极，电极根据需要按阴、阳极对应的方式，多个电极阵列式分布。

4.根据权利要求1所述的电化学强化臭氧-生物活性炭水处理设备，其特征在于，还包括布水层(15)，所述布水层(15)为多孔板或网，设置于活性炭反应装置(7)内电化学反应区的上端。

5.根据权利要求1所述的电化学强化臭氧-生物活性炭水处理设备，其特征在于，还包括隔板(16)和隔膜(17)，所述隔板(16)位于电化学反应区下端，并且与活性炭反应装置(7)的内壁呈密封连接，隔板(16)下端形成生物活性炭反应区；所述隔膜(17)位于阳极(9)和阴极(10)之间，与阳极(9)和阴极(10)平行设置，将电化学反应区分隔为独立的两个空间；所述隔板(16)和隔膜(17)为绝缘透水多孔板。

6.根据权利要求5所述的电化学强化臭氧-生物活性炭水处理设备，其特征在于，还包括溶解氧监测传感器(22)和残余氧化物监测传感器(23)，所述溶解氧监测传感器(22)和残余氧化物监测传感器(23)分别置于隔板(16)下方，活性炭反应装置(7)的侧壁上。

7.根据权利要求1所述的电化学强化臭氧-生物活性炭水处理设备，其特征在于，还包括臭氧进气浓度监测仪(18)、臭氧投加气体流量计(19)、臭氧尾气浓度监测仪(20)、臭氧尾气破坏器(21)，所述臭氧进气浓度监测仪(18)和臭氧投加气体流量计(19)依次置于臭氧发生装置(4)之后，曝气装置(5)之前；所述臭氧尾气浓度监测仪(20)和臭氧尾气破坏器(21)依次置于一号排气阀(6)之后。

8.根据权利要求1所述的电化学强化臭氧-生物活性炭水处理设备，其特征在于，还包括反冲洗水泵(24)、反冲洗进水口(7-3)和反冲洗排水口(7-4)，反冲洗进水口(7-3)设于活性炭反应装置(7)的底部，反冲洗排水口(7-4)设于活性炭反应装置(7)的顶部，反冲洗水泵(24)出水端与反冲洗进水口(7-3)相连接；还包括预处理装置(25)，其置于进水泵(2)之后，臭氧接触反应装置(3)之前。

9.根据权利要求1所述的电化学强化臭氧-生物活性炭水处理设备，其特征在于，还包括一号压力传感器(26)、二号压力传感器(27)和自控单元(28)，所述一号压力传感器(26)置于臭氧接触反应装置(3)的出水端之后，活性炭反应装置(7)的进水端之前；所述活性炭反应装置(7)靠近底部的侧壁设有出水口(7-2)，所述二号压力传感器(27)置于出水口(7-2)之后；所述自控单元(28)能接收所连接各部件的信号，然后再输出控制信号，从而控制整个设备的水体流速、臭氧投加量和电源电流大小。

10.利用权利要求1至9任一项所述的电化学强化臭氧-生物活性炭水处理设备进行水处理的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(a)通过进水泵(2)将储液装置(1)内待处理水泵入臭氧接触反应装置(3)中；臭氧发生装置(4)生成的含臭氧气体经曝气装置(5)通入臭氧接触反应装置(3)中，对其内的水体进行臭氧接触氧化初步处理；

(b)经臭氧接触反应装置(3)初步处理后的水体流入活性炭反应装置(7)并将电源(14)与阳极(9)和阴极(10)相连通；在活性炭吸附、电化学氧化还原、电化学/残余臭氧耦合氧化的作用下，水中的污染物被进一步去除；

(c)水体流经电场区域后，流入生物活性炭层，在生物活性炭的吸附和微生物降解的作用下，水中残留的污染物得到更彻底的去除，经活性炭反应装置(7)的出水口(7-2)流出的即为净化水。