[发明专利]一种腐殖酸强化光-生物电芬顿法处理持久性有机污染物的装置和处理方法

说明书

本发明公开了一种腐殖酸强化光‑生物电芬顿法处理持久性有机污染物的装置和处理方法。所述装置包括池体、质子交换膜、阳极板、阴极板、导线、电阻、电压计、透明板、氙灯、曝气头以及曝气泵。所述处理方法包括观察微生物产电情况以及正式反应步骤。本发明将生物电化学系统、电芬顿法与光芬顿法有机结合，再辅以腐殖质进行强化，与现有的芬顿技术相比，本发明方法拓宽了芬顿反应所苛求的pH范围，能在中性条件下实现难降解有机污染物的高效矿化，进一步提升了光‑生物电芬顿法的实用性和经济性。

技术领域

本发明属于污水处理技术领域，具体涉及一种腐殖酸强化光-生物电芬顿法处理持久性有机污染物的装置和处理方法。

背景技术

近年来，高级氧化技术逐渐取代常规生物反应+膜处理技术，在难生物降解有机污染物处理的研究中取得了显著的进展。通过改变传统芬顿反应条件或增加耦合反应所产生的生物电芬顿法、光芬顿法等已有深入研究并被广泛应用。生物电芬顿法的优势在于可将阳极电活性菌（胞外呼吸菌）催化降解有机污染物产生的电能传递于阴极，在阴极和氧气原位产生H₂O₂；同时，可将Fe³⁺还原为Fe²⁺，节省亚铁盐的投加量；而向阴极曝气也能起到搅拌作用；另外，电吸附、电絮凝等协同作用的存在显著提高了去除有机物的能力。光芬顿的优势在于紫外光辐射可使H₂O₂光解，提高^·OH的生成速率和的H₂O₂利用率，同时也能对Fe³⁺的配合物发生光还原，并且使部分污染物光解。然而，电芬顿受制于气体在电解液中的传质，H₂O₂的生成速率低；还受制于O₂和Fe³⁺在阴极的电子竞争反应；对pH值要求苛刻等。光芬顿存在额外添加H₂O₂所涉及的风险，并且所需的紫外光仅占太阳光总能量的4%，对太阳光的利用率不高。最重要的是，无论电芬顿还是光芬顿，其反应所苛求的pH条件极大的增加了芬顿技术的技术成本，限制了芬顿技术的普及使用。

腐殖酸(HA)是水环境中普遍存在的溶解有机物的主要组分之一，其所具备的螯合作用、电子穿梭作用和光化学活性有望克服芬顿系统中的缺陷。首先，HA易与Fe³⁺所形成螯合物，在光照条件下可发生配体-金属电荷转移，加速Fe³⁺/Fe²⁺的循环；此外，在生物电芬顿系统中，HA可通过还原改性来增加结合点位，从而增加螯合的Fe³⁺数量；并且HA中的一些发色基团可以吸收光能产生活性氧，如激发态HA、¹O₂、·OH等。因此，HA的调节作用和光芬顿与电芬顿的结合理论上可能有助于缓解单一系统中所存在的缺点。

虽然HA经常被用于改性功能材料和促进水体中的污染物降解，但它们也被发现是饮用水中普遍存在的污染物，对水处理工艺的运行也有不利影响。冷凝和膜过滤是去除HA的实用方法，但需要一种有效的矿化技术来处理处理过程中产生的二次污染物。此外，HA与雌激素结合是一种普遍现象，可能改变甚至增加后者的生态风险。17α-乙炔基雌二醇(EE2)就是其中之一，它可以破坏某些生物体的荷尔蒙平衡。它的内分泌干扰作用比其他雌激素高出三个数量级。然而，EE2不能通过传统的污水处理工艺完全降解近年来，高效去除类固醇雌激素在水处理领域引起了研究者极大的兴趣。为此，研发一种能够在中性条件下处理持久性有机污染物的装置和处理方法是非常必要的。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种腐殖酸强化光-生物电芬顿法处理持久性有机污染物的装置。

本发明的第二目的在于一种腐殖酸强化光-生物电芬顿法处理持久性有机污染物的装置的处理方法。