[发明专利]一体式臭氧膜曝气耦合强化铁碳微电解电化学装置

说明书

本发明涉及一体式臭氧膜曝气耦合强化铁碳微电解电化学装置。本发明的反应器在生活污水处理过程中具有抗冲击性强、灵活易控、抗毒性强、占地面积小的优势，为具有较大复合波动的生活污水处理提供了可行的工艺方式。该反应器包括进水管、进水泵、臭氧发生器、微孔陶瓷曝气膜、反应器壳体、石墨阳极、不锈钢阴极、直流稳压电源、除尘灰基铁碳填料和出水系统。进水管位于装置的底部；臭氧由臭氧发生器产生并通过放置于反应器底部的微孔陶瓷膜通入反应器内；石墨阳极和不锈钢阴极采用平板式设计分别位于反应器内分别与直流稳压电源的正极和负极相连，出水系统由陶瓷平板微滤膜、蠕动泵和出水管组成。

技术领域

本发明涉及污水处理领域，具体涉及一体式臭氧膜曝气耦合强化铁碳微电解电化学装置。

背景技术

部分工业废水水质水量波动性强、难降解物质多、含盐且生物毒性强，导致其水体的污染严重且持久。常规的污水处理器无法有效降解其中的复杂污染物。

电化学氧化法是通过向废水中施以电能，经过物理化学反应生成羟基自由基(·OH)，最终利用羟基自由基的强氧化作用将废水中的难降解有机物氧化成为无机盐、二氧化碳和水等无害物质的方法。但单独的电化学作用时无法达到较高的降解效率且能耗较高。

铁碳微电解技术是将铁和碳置于废水中，形成大量的原电池，发生电化学氧化反应降解污染物的工艺。利用主要成分为铁、氧化铁和碳的高炉除尘灰等废弃资源制备铁碳粒子可有效将电化学氧化与铁碳微电解结合，提高难降解废水的处理效率。但电化学氧化处理复杂的难降解污水时，虽对其中某些物质达到较好的去除，但对高浓度和某些复杂污染物的降解仍无法令人满意。

为增强对高难度废水的处理效果，许多研究将电化学与臭氧氧化工艺进行耦合，通过工艺间的协同效应，从而提高有机物的降解速率和降解程度。臭氧是非常有效的强氧化剂，其与电解之间存在明显的协同作用。在间接反应中能分解成大量羟基自由基(·OH)，并强烈激活铁碳微电解，从而促进高浓度复杂污染物的去除。但臭氧的化学性质不稳定，在使用臭氧氧化的过程中，常常受到传质效率和·OH生成速率的限制。

因此，改进臭氧的通入方式、提高臭氧的传质效率从而促进电化学耦合铁碳微电解工艺自由基的产生，提高难降解复杂有机的去除效率，打造对波动性复杂废水稳定有效处理的一体化完整工艺是研究的重点。

发明内容

针对现有技术中的问题，本发明提供一体式臭氧膜曝气耦合强化铁碳微电解电化学装置，。

为实现以上技术目的，本发明的技术方案是：一体式臭氧膜曝气耦合强化铁碳微电解电化学装置，其特征在于，包括反应器壳体，所述的反应器壳体内通过隔板分为溢流缓冲区和反应区，反应区的底部设置有臭氧曝气区；溢流缓冲区高于反应区，溢流缓冲区的底部通过进水管与进水隔膜泵连接；反应区内设置有石墨阳极和不锈钢阴极组成的电极板，电极板之间设置有除尘灰铁碳粒子，石墨阳极和不锈钢阴极通过导线与电源的正负极连接，除尘灰铁碳粒子之间设置有陶瓷微滤膜，陶瓷微滤膜的上下端分别设置壳体，壳体上设置有出水口，出水口通过出水管与出水蠕动泵连接；所述的臭氧曝气区内设置有支撑装置，支撑装置下方设置有微孔陶瓷曝气膜，微孔陶瓷曝气膜的两端分别设置有壳体，壳体上设置有进气口，进气口通过进气管与臭氧发生器连接，支撑装置上设置有与臭氧曝气区相通的孔。

进一步，进气管上设置有气体流量计。

进一步，电源为直流稳压电源，电源的电压范围为0～30V。

进一步，反应器壳体的顶部设置有调节极板间距的T形支架，调节电极之间的距离，极板间距为2～10cm。

进一步，陶瓷微滤膜垂直设置于反应器壳体内。

进一步，陶瓷微滤膜和微孔陶瓷曝气膜的上的壳体通过密封胶分别与其密封。

与现有技术相比，本发明具有以下有点：